势银研究：新型碱性制氢隔膜的研发与优化成为热点

势银研究：新型碱性制氢隔膜的研发与优化成为热点

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在碱性电解槽中，阴极和阳极产生的氢气和氧气容易混合，造成安全隐患，这就需要隔膜来严格隔离它们。从工作原理上讲，隔膜必须将氢气和氧气相互隔离，同时又允许离子在电解槽电路中自由移动。因此，隔膜的性能直接关系到产生的氢气的纯度和电解槽的功耗。

在行业发展初期，碱性电解槽所采用的隔膜多为石棉隔膜，但在开发过程中发现由于石棉在碱性电解液中易膨胀，且石棉对人体危害过大，该路线逐渐被行业淘汰，因此新型碱性制氢隔膜的开发与优化成为一大研究热点。

2016年前后开始大量使用PPS织物替代传统石棉隔膜，并根据实际运行得到的反馈进行优化​​分化为聚苯硫醚PPS隔膜和PPS涂覆无机层复合隔膜两种主流隔膜路线。

此外，目前国内正在研制的重点隔膜还有聚四氟乙烯树脂改性石棉隔膜、聚醚醚酮纤维隔膜、聚砜纤维隔膜等，但由于尚未得到实际应用的验证，大部分还处于实验室阶段。

聚苯硫醚（PPS）隔膜

PPS隔膜具有耐热性优良、力学性能好、耐腐蚀性强、尺寸稳定性好等优点，是目前应用最为广泛的一类隔膜。但是由于PPS的亲水性较差，电解液不能充分进入隔膜的孔隙中，电解过程中会在隔膜表面聚集微小气泡。这些现象都会使隔膜的电阻增大，导致能耗增加。

因此，为增强其亲水性，需对PPS进行改性。目前业界最广泛采用的方法是对PPS进行化学处理，即在聚苯硫醚分子链上添加亲水功能基团（-SO3H、-C=O等），但存在功能基团不稳定、隔膜耐久性差等问题。

目前时银氢能链了解到国内有多家企业具备PPS隔膜供应能力（排名不分先后，如有遗漏欢迎留言指正补充）——

：聚焦绿色氢能产业基础设施发展，专注于新能源领域先进材料的研发与制造，致力成为全球最大的隔膜产品供应商。目前，粤膜新材主打产品碱性水电解制氢用PPS隔膜已研发迭代至三代产品（通用型-低阻型-高气密型），均具有在保证优异气密性的同时，保持良好离子电导率的特点；在产品生产领域，粤膜新材PPS隔膜产品产线齐全，年产能可达40万平米，日均产量可达1400平米；在产品性能测试领域，粤膜新材已拥有功能齐全的隔膜性能测试中心，测试能力覆盖隔膜产品三大项、六小项。

凯瑞科技成立于2017年，主营产品为聚苯硫醚隔膜（布），所生产的隔膜应用于碱性电解器。为满足国内碱性水电解制氢行业对无石棉隔膜的需求，凯瑞科技自成立以来一直与天津工业大学科研团队紧密合作，以纺织技术为基础，致力于隔膜产品的技术创新。凯瑞科技拥有自主核心技术，并通过了质量管理体系认证。

：金轮新材料是一家专注于新材料研发、材料制备、材料成型及产品评价的高新技术企业。金轮新材料研发的用于碱性电解器的亲水性PPS电解隔膜，比传统的疏水性PPS纤维膜具有更强的亲水性，其水接触角为60-90°，比普通PPS隔膜更小。此外，改性PPS亲水膜表面富含硫酸根基团，具有更好的耐碱腐蚀性能，玻璃化转变温度大于150℃。近期，金轮科技在碱性水溶液电解H2O制氢隔膜技术方面取得一定进展。

：德阳科基主要从事特种工程塑料聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）等材料改性及制品的研究和生产，德阳科基研发的改性PPS性能指标已超过多家公司，此外，德阳科基还可满足用户个性化的性能需求。

高性能复合隔膜

从宏观上看，高性能复合隔膜是通过在PPS织物表面涂覆功能涂层来提高其亲水性，形成具有夹层结构的复合隔膜。以爱克发的产品为例，表面涂覆浆料含有二氧化锆和聚合物，其中二氧化锆等无机氧化物纳米颗粒是提高其亲水性的主要物质。提高亲水性的机理可能是氧化锆中的氧离子与电解液中的水形成氢键。

因此表面涂层的主要目的是提高隔膜的亲水性，增加隔膜与电解液的相容性，降低电解池内阻。同时由于表面浆料与PPS直接作用，复合隔膜通常会表现出比PPS基材更高的物理稳定性。

但现实中，虽然国产复合隔膜价格优势明显、国内龙头复合隔膜厂商已有相关配套案例，但与PPS隔膜相比仍有较大差距，且产品验证相对不足，涂层脱落、寿命短等问题仍需攻克。

据时音氢链不完全统计，国内已经有多家企业深耕ALK制氢复合隔膜领域（排名不分先后，如有遗漏欢迎留言指正补充）——

：2月21日，碳能科技控股子公司水电解制氢用大宽度复合隔膜材料顺利下线交付。为了更好地适应国产电解槽发展现状，碳能科技基于第一性原理创新性地研发出了更加适合国产电解槽结构的三维复合隔膜。

这款新型三维复合隔膜延续了常规复合隔膜的纳米多孔和永久亲水特性，相比PPS隔膜具有更低的电解腔电压和更优的泡点压力（2±1bar），在保证安全性的同时，可大幅降低电解能耗。在热稳定性、耐摩擦性能等方面也具有显著优势，与雷尼镍电极的兼容性更强。同时，其三维交织一体化结构提供了更优的抗挤压、抗断裂性能和粉末结合强度。

：基于碱性水电解制氢低能耗、高气体纯度的需求，中科氢能推出了低内阻、高气体阻隔性的膜——®AEM离子膜系列产品，以针对客户不同的运行环境要求提供相应的料级解决方案。

针对碱性水电解制氢场景，中科氢易主推离子溶剂膜，可替代传统PPS网状、多孔复合膜。离子溶剂膜兼具传统隔膜的优点，与另一技术路线的PEM膜相比，气体阻隔性更佳、成本更低，且能适应风光等可再生能源对电解槽输入端的波动。

：蓝拓氢能自主研发的第三代复合膜，离子传导性强、稳定性高、泡点高、气密性好，表面电阻小于0.1Ωcm²，可降低制氢能耗5%-10%；泡点大于1.5bar；采用离子选择功能致密层、强亲水性孔隙的复合结构膜设计，实现低氢气渗透。

：1月26日，元泰能源材料首批2.5米宽幅复合隔膜产品YT-500在常州生产基地正式下线，该生产线年产能可达20万平方米，可满足1GW电解槽设备需求。YT-500是元泰能源材料完全自主知识产权的碱性电解槽用复合隔膜产品。与现有隔膜相比，其纳米级孔隙可有效阻隔电解槽内氢氧的交叉，而亲水性无机粉体则可提供高效的离子传输能力，可实现电导率整体提升10%，气体阻隔性提升两个数量级，电解槽能耗降低6.7%。同时，其寿命长、耐碱性强，可靠性高。

：科沃克科技自主研发的K500+复合隔膜，采用高强度、高耐化学性的网状纤维织物与无机陶瓷粉末复合而成，具有能耗低、耐强碱性、耐压性强、结构稳定、设计使用寿命≥5年等优点。

：目前已完成碱性电解器用2m*2m隔膜的制备，并应用“微通道隔膜”技术，解决了目前ALK隔膜价格与性能的关键问题。同时，通威新能源采用独特的制备工艺技术、自主研发的产线设备，使隔膜性能完全可以与国际产品媲美，且可实现同类产品成本降低50%。