堿性電解水技術已經實現工業規模化產氫，技術較為成熟，但仍有進步空間。通過對隔膜的改進，仍存在較大節能降耗提升。

堿性電解槽內產生的氫氣和氧氣需要用隔膜進行分隔開來，隔膜的性能不僅影響著制備氣體的純度而且對于電解槽的能耗也有著很大的影響。國際上根據隔膜材料將隔膜劃分為三代，依次為傳統石棉隔膜、PPS隔膜、復合隔膜。目前我國已全面淘汰第一代石棉隔膜，普遍使用第二代PPS隔膜。然而第三代復合隔膜因其能夠避免PPS隔膜使用過程中的一些痛點問題，得到廣泛關注。

高工氫電了解到，目前主流堿性電解槽設備企業大多都已開始裝備或測試復合隔膜。今年以來復合隔膜的市場需求較為旺盛，而布局復合隔膜的國內企業也受到資本青睞，多家企業相繼獲得融資。這是否意味著復合隔膜迎來了“春天”？

復合隔膜開始在市場中嶄露頭角

從發展歷程來看，堿性水電解在20世紀前后開始實現堿性水電解制氫技術的工業化應用。堿性電解水制氫主要用高濃度的氫氧化鉀溶液作為電解質，浸泡在溶液中的隔膜以物理手段將氫氣和氧氣隔離開。

早期堿性電解水制氫隔膜使用的主要為石棉隔膜，但是石棉在堿性電解液中的溶脹性與石棉對人體的傷害使得其逐漸被淘汰。我國在2016年左右開始大量使用PPS織物替代石棉隔膜，因PPS織物能夠提供一定的物理支撐作用，同時PPS織物具有耐熱性能優異、機械強度高、電性能優良的特點，牢牢占據了國內堿性隔膜95%以上的市場份額。

由于一般電解槽廠商并不掌握隔膜的工藝，在我國的PPS隔膜市場上，日本東麗長期占據著主要市場份額。近年來，隨著國內科技的進步，天津工業大學、浙江正本新材料和蘇州納磐等企業生產的國產PPS隔膜正逐漸興起，市場份額也在逐年增加。

但是在實際運行中發現，PPS隔膜的親水性較弱，如果只用PPS織物作為隔膜，會造成電解槽內阻過大，拉高了單位制氫成本。堿性電解水制氫在大規模應用情況下，經濟性是最重要的考量因素，因此行業亟需對PPS織物進行改性，增強其親水性。

目前對于PPS織物改性的方法主要有兩種，一種是對PPS進行化學處理，在聚苯硫醚的分子鏈加上枝節親水性的官能團，但是在后續的應用過程中發現枝節的官能團并不穩定，隔膜的耐久性不夠好，這種方法逐漸被市場淘汰。

還有一種方法是對PPS織物表面涂覆功能涂層來改善其親水性，構成一種類似三明治結構的復合隔膜。以Agfa的ZIRFON產品為例，以PPS織物為基地，表面涂覆漿料中含有二氧化鋯和聚合物，改善了隔膜的親水性，提高隔膜與電解液的相容性，降低的電解槽的內阻。同時，由于表面漿料與PPS的相互作用，復合隔膜也通常會表現出比PPS基底更高的物理穩定性。

中科氫易創始人何慶一表示，第三代復合隔膜能夠有效促進堿性電解槽性能的迭代升級。目前國內用的PPS隔膜，在30℃條件下，電阻在0.8-1.0Ω/cm²，而第三代復合隔膜，電阻在0.1~0.2Ω/cm²之間。單純從隔膜性能的角度考慮，使用復合隔膜電解槽的直流能耗就能降低不少，因此國內主流的堿性制氫設備企業均有意嘗試采用復合隔膜。

綠氫爆發給復合隔膜帶來新機遇

根據GGII《中國電解水制氫項目數據庫》，截至2023年5月，國內在建及規劃的電解水制氫項目，制氫規模合計超過19GW，其中在建綠氫項目制氫規模合計超過2.8GW。目前，堿性制氫設備市場份額占國內電解水制氫項目的95%以上。

為了更好的規范制氫設備市場，提升產品實際性能。2022年9月21日，《堿性水電解制氫系統“領跑者行動”性能評價導則》團體標準正式發布，將依據制氫能耗和電流密度兩個核心指標，對堿性水電解制氫系統進行性能等級評定。這對整個堿性制氫設備行業，提高制氫效率、降低制氫能耗具有重要的意義。

隔膜作為決定電解槽性能的最核心零部件之一，在綠氫項目中堿性電解槽使用復合隔膜，可有效實現降低能耗并保證運行安全。

碳能科技銷售總監李向軍表示，復合隔膜相比PPS隔膜親水性更好，內阻更低，導電性也越好，其單位出氫量的電耗也更低，綜合電耗降低8%-10%。

此外，復合隔膜的氣密性更好，可有效應對可再生能源發電帶來的電流波動問題。隔膜的主要關鍵作用是隔離電催化過程產生的氫氣和氧氣。隔膜將陰極室與陽極室隔離開來，通過各自的流道流出電解槽，實現氫氣與氧氣的分離。由于在綠氫項目中，再生能源電力不夠穩定，會導致電解槽在運行過程中出現陰極與陽極的壓差波動，復合隔膜有很好的氣密性和穩定性能，能承受較強的壓力，可以在電流波動的情況下很好的阻隔氫氣和氧氣。

根據GGII統計，自2022年以來，國內共有超過30家知名企業跨界布局電解水制氫設備并推出產品，瞄準可再生能源制氫藍海市場。其中，超過85%的企業選擇國內較為成熟的堿性制氫技術。以此測算，按照中國2030年100GW的累計綠氫裝機目標，2023-2030年國內堿性制氫核心材料潛在市場空間達到1000億元級別，屆時國內隔膜市場規模將在200億以上。

綠氫項目繁榮發展的背景下，也讓復合隔膜企業備受看好。2022年下半年以來，碳能科技、刻沃刻科技和中科氫易相繼獲得了融資。今年第一季度，碳能科技在西安工廠建設的復合隔膜首條量產級、標準化產線建成并順利投產，其產品目前處于供不應求的狀態。

復合隔膜未來前景如何？

復合隔膜雖然受到廣泛關注，但想短時間占據市場的主流地位也并非易事。可以預見未來國內市場對復合隔膜的需求一定會起量，但當下其產品的穩定性和過高的價格，讓一些電解槽廠商猶豫。

雖然復合膜在國外運用較為成熟，但在國內卻還屬于新型事物。對于復合隔膜目前在傳統堿槽中應用遇到一些問題，但很少企業能講清楚。

“有企業指出，在復合膜使用過中會出現復合層被破壞的現象。分析原因，有兩種可能性。一種可能是由于電解槽體積過大，其內部對隔膜的支撐點不夠，導致隔膜與電極產生接觸碰撞，從而被劃傷造成復合層脫落；另外一種可能是，電解槽實際運行過程中，其內部環境超出了復合隔膜的設計要求，也可能會導致其涂層脫落。”一位業內人士告訴高工氫電。

同時，他還指出國內很多新進企業不具備測試復合隔膜的能力。“電解水制氫設備各項技術指標需要通過長期運行和現場驗證才能確定，由于大部分新進企業電解水制氫設備推出市場時間較短，缺乏市場化運營案例或第三方測試認證，一些企業甚至不知道該測什么、該怎么測。而且實際運行測試的成本很高，以一臺1000標方堿性電解槽為例，一天的電費就要十幾萬元，很少有企業能承擔的起巨額的測試成本。”

“雖然一般情況下，電解槽后端的監控儀器能保證在隔膜出現問題，氫氧混合超過限值后立刻斷電，從而確保制氫環境的安全。但是電解槽的維修也是一筆不小的開支，很多企業還是會選擇原來相對穩定的做法。復合隔膜的穩定性還需要時間來讓市場驗證。”一位PPS隔膜企業的負責人表示。

此外，從市場價格競爭來看，復合隔膜的價格也相對較高。日本東麗的PPS隔膜，目前的價格在每平米400元左右。而Agfa復合隔膜每平米則要在300美元以上，采用和Agfa相同路線的國產復合隔膜，其價格每平米也在600-900元之間。如果按照一臺1000標方的電解槽要用大約1200平米的隔膜計算，使用復合隔膜的成本至少要增加240000元。有堿性電解水設備企業為了追求設備的低成本，不愿意采用復合隔膜。

何慶一表示，當前國產復合隔膜剛剛進入試生產階段，其性能和價格都有進一步優化的空間。未來通過實現復合隔膜的大批量生產，隔膜成本將會進一步降低30-40%。國產復合隔膜將助力堿性電解制氫技術在規模、成本、性能等綜合性能上繼續保持競爭優勢。