隔膜技術在堿性水電解制氫中的進步與應用

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堿性水電解是一種常見的制氫方法，它通過電解水來生成氫氣和氧氣。在這個過程中，隔膜的作用至關重要，因為它不僅分隔了電池的正負極，防止短路，還避免了兩極氣體產物的混合，并且提供了高離子導率以便氫氧根離子從陰極傳遞至陽極。然而，隔膜的性能隨著時間的推移而發生了顯著的變化和進步。

圖：碳能科技

在初期，石棉隔膜是主要選擇，因其良好的隔氣性能，但石棉的缺點也很明顯：易分解、污染電解液、電阻高、能耗大，以及其致癌性，這些缺點導致了它的淘汰。隨后，PPS隔膜作為第二代隔膜被開發出來，盡管其隔氣性較差，但耐高溫、對濃堿穩定，電阻中等。PPS隔膜在亞洲國家得到了較廣泛的應用，但其能耗相對較高。

第三代復合隔膜的出現標志著隔膜技術的一個新時代。這種隔膜在隔氣性、耐高溫性、對濃堿的穩定性等方面都有出色的表現，最關鍵的是，它具有最低的電阻，因此在能耗上也是最低的，具有很高的性價比，因此在市場上占據了優勢地位。

市場對復合隔膜的需求集中在性能、安全和壽命這三個關鍵特性上。高效的離子傳導性、耐高溫、對堿的穩定性、低電阻和高性價比是其性能上的主要需求。同時，良好的機械強度、環保和長壽命也是市場關注的焦點。

圖：碳能科技

碳能科技自主研發的新型復合隔膜材料，由有機聚合物、陶瓷粉體及內襯支撐體組成，廣泛應用于堿性電解水制氫。可高效分離氫氣和氧氣，降低制氫能耗，為綠氫制備提供關鍵核心部件，實現國產代替。其電解性能達到國際領先水平，具有以下優點：

• 永久親水性，電解液浸潤性強；

• 納米微孔結構，孔隙率達60±10%；

• 泡點壓力高，運行安全可靠；

• 氣體純度高，氫氣純度大于99.9%；

• 離子電阻低，面電阻≤0.3Ω·cm2；

• 隔膜有效寬幅可達2.5米，可根據客戶需求定制尺寸；

• 化學組成及機械性能穩定，使用壽命達7年以上。

圖：碳能科技

碳能復合隔膜的性能優勢明顯。使用這種隔膜的電解槽，直流能耗可降低8到10%，電流密度至少可提升30到40%，從而大幅提升制氫量。在電流密度提升30%的情況下，電解槽反應小室數量可以減少23%，這樣不僅減輕了設備的重量，還提高了整體的運行效率。隔氣性好和耐偏壓性能強的特點，保障了安全穩定的運行。

圖：碳能科技

綜上所述，隔膜作為堿性水電解制氫過程中的關鍵組件，其性能的優化直接影響到電解槽的電耗和氫氣的純度。隨著碳能科技等企業的不斷研發和創新，復合隔膜的性能得到了極大的提升，為堿性水電解制氫提供了更高效、更經濟、更安全的技術選擇。隨著復合隔膜技術的不斷成熟和應用，未來制氫產業的發展將更加光明。

圖：碳能科技

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