堿性電解槽內產(chan)生的(de)氫(qing)氣和氧氣需要用隔(ge)(ge)膜進(jin)行分隔(ge)(ge)開(kai)來(lai)，如果不(bu)把它們分隔(ge)(ge)開(kai)來(lai)，就會(hui)發(fa)生混合(he)，這(zhe)樣(yang)不(bu)但達不(bu)到(dao)生產(chan)氫(qing)氣的(de)目的(de)，還(huan)會(hui)帶來(lai)安全隱患。

隔(ge)膜的(de)性能不僅(jin)影響著(zhu)制備氣體(ti)的(de)純度而且對于電解槽的(de)能耗也(ye)有著(zhu)很大的(de)影響。

一、隔膜(mo)的作(zuo)用與原理

從以上(shang)分析(xi)，我(wo)們可以得(de)到隔膜(mo)在堿(jian)性電(dian)解水制氫(qing)電(dian)解槽中的3個(ge)主要作用

①分隔陰極和(he)陽極形成陰極和(he)陽極小(xiao)室，防止短路(lu)；

②避免兩(liang)極氣體產物混合(he)；

③具有(you)高離子導率，便于氫(qing)氧根離子由(you)陰極傳遞(di)至陽(yang)極。

因此，理(li)想的(de)隔膜(mo)材(cai)料應(ying)具備以下特(te)點(dian)：

①良好的(de)離(li)子導(dao)率、高孔(kong)隙率、低電阻率；

②高(gao)隔氣性(xing)(xing)、高(gao)親水性(xing)(xing)、高(gao)抗(kang)腐(fu)蝕性(xing)(xing)；

③厚度薄、孔(kong)徑小、機械(xie)強度高、尺寸穩(wen)定性好；

④成本低、使用長。

堿性電解槽小室結構

二、隔膜的發展現狀

堿(jian)(jian)性(xing)(xing)電解(jie)槽隔(ge)(ge)膜(mo)(mo)種類極為(wei)(wei)豐富，按照材(cai)質不同，可分為(wei)(wei)聚醚(mi)醚(mi)酮隔(ge)(ge)膜(mo)(mo)（PEEK）、聚苯(ben)硫醚(mi)隔(ge)(ge)膜(mo)(mo)（PPS）、聚四(si)氟乙烯(xi)樹脂改性(xing)(xing)石(shi)棉(mian)隔(ge)(ge)膜(mo)(mo)、石(shi)棉(mian)隔(ge)(ge)膜(mo)(mo)以(yi)及(ji)聚砜類隔(ge)(ge)膜(mo)(mo)（PSF）等(deng)。石(shi)棉(mian)隔(ge)(ge)膜(mo)(mo)為(wei)(wei)傳統(tong)堿(jian)(jian)性(xing)(xing)電解(jie)槽隔(ge)(ge)膜(mo)(mo)，其具(ju)有(you)抗(kang)張強(qiang)度高、親水性(xing)(xing)強(qiang)、耐(nai)化(hua)學腐蝕以(yi)及(ji)耐(nai)高溫等(deng)優(you)(you)勢，但(dan)存在毒(du)性(xing)(xing)，目(mu)前已被(bei)限制使用；聚苯(ben)硫醚(mi)隔(ge)(ge)膜(mo)(mo)具(ju)有(you)尺寸穩定性(xing)(xing)好、耐(nai)蠕變、耐(nai)熱等(deng)優(you)(you)勢，為(wei)(wei)堿(jian)(jian)性(xing)(xing)電解(jie)槽隔(ge)(ge)膜(mo)(mo)市場主流產品。

但(dan)是PPS織(zhi)物(wu)的親水性(xing)太弱(ruo)，如果只用PPS織(zhi)物(wu)作為(wei)隔膜(mo)，會造成電(dian)解(jie)槽內阻過(guo)大，因此需要(yao)對PPS織(zhi)物(wu)進行改性(xing)，增強其(qi)親水性(xing)。

目(mu)前主要(yao)通過對PPS織物表(biao)面涂敷功能(neng)涂層，構成一(yi)種(zhong)類似(si)三(san)明治結構的復合隔膜，以改善親水性(xing)并減小厚度(du)。

常(chang)用的(de)(de)PPS布(bu)厚度(du)在700微米以上，采用復合隔膜可將隔膜厚度(du)減少至500微米，實現更(geng)(geng)高的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)密度(du)和(he)更(geng)(geng)低(di)的(de)(de)能(neng)耗。同時(shi)，復合隔膜表面涂敷漿料中含(han)有二氧化鋯和(he)聚合物，有效提高隔膜的(de)(de)親水性(xing)和(he)與電(dian)(dian)解液(ye)的(de)(de)相容性(xing)，降低(di)內阻和(he)電(dian)(dian)耗。

但目前國(guo)內隔膜大部分市場份額(e)被(bei)國(guo)外的日本東麗、比利時(shi)AGFA愛克發等廠商瓜分，因此，降本增效是行業對隔膜產(chan)品(pin)的關鍵訴求。

三(san)、突破瓶頸國(guo)內企(qi)業(ye)實現復合(he)隔膜量產化

相(xiang)關(guan)數據顯示，截至2023年5月，國(guo)內在建及規(gui)劃(hua)的電(dian)解(jie)水制(zhi)氫(qing)項(xiang)(xiang)目(mu)，制(zhi)氫(qing)規(gui)模合(he)計(ji)超(chao)過19GW，其中在建綠氫(qing)項(xiang)(xiang)目(mu)制(zhi)氫(qing)規(gui)模合(he)計(ji)超(chao)過2.8GW。目(mu)前(qian)，堿性制(zhi)氫(qing)設備市場份額占國(guo)內電(dian)解(jie)水制(zhi)氫(qing)項(xiang)(xiang)目(mu)的95%以上。

在綠氫爆發的背景下，復(fu)(fu)合(he)隔(ge)膜(mo)企業也備受資本市場青睞，同時(shi)技術和產(chan)品(pin)也不斷(duan)更新迭代(dai)，突(tu)破(po)技術瓶頸(jing)，實現復(fu)(fu)合(he)隔(ge)膜(mo)量產(chan)化(hua)。

刻沃刻科技

刻沃刻已完(wan)成千(qian)萬級天使輪融資，由(you)險峰長青獨(du)家投(tou)資。公司已在2021年成功制備出國(guo)產堿性電解槽第三代(dai)復合隔(ge)膜產品——K系列復合隔(ge)膜，并已申請(qing)國(guo)家專利。

據了(le)解，K系列復合隔膜(mo)是由高強(qiang)度、強(qiang)耐(nai)化性的網狀(zhuang)纖維織物與無機陶瓷粉體聚合組成(cheng)，具有低能耗(hao)、耐(nai)強(qiang)堿、耐(nai)壓強(qiang)、結構穩定(ding)、設計(ji)使(shi)用壽命≥5年(nian)等優(you)勢，且電效(xiao)率趕超國(guo)外產品(pin)，膜(mo)面電阻(zu)為國(guo)際領先水平(ping)。

碳能科技

2023上半年，碳(tan)能科技第(di)三代堿水制(zhi)氫復合隔(ge)膜首條量(liang)產(chan)級、標準化產(chan)線正式建成并順利投產(chan)，至今已(yi)連續2個月穩步生產(chan)，復合隔(ge)膜質量(liang)批次(ci)穩定(ding)。

據(ju)介紹，此次投產的復合(he)隔膜為TN-ICM500復合(he)隔膜，由無機陶瓷粉(fen)體(ti)(ti)、高(gao)(gao)分子聚合(he)物(wu)及支撐骨架組成，具有隔氣(qi)、親水(shui)、內阻低(di)等特(te)征，能(neng)夠有效隔絕氣(qi)體(ti)(ti)交(jiao)叉擴散，提高(gao)(gao)氣(qi)體(ti)(ti)純度(du)，運行電(dian)流密(mi)度(du)可突破萬安(an)級(ji)，直流能(neng)耗降低(di)10%以上，可助力(li)制氫(qing)企業提高(gao)(gao)電(dian)解效率和降低(di)運營(ying)成本。

中科氫易

中科氫易(yi)已完成數千(qian)萬(wan)元(yuan)天使輪投(tou)(tou)資(zi)，由麟閣創投(tou)(tou)、國家電投(tou)(tou)領(ling)投(tou)(tou)華金資(zi)本、銀(yin)鞍資(zi)本、凡創資(zi)本、寧波鎮海產投(tou)(tou)聯合跟(gen)投(tou)(tou)，所獲資(zi)金主要(yao)用于復合隔膜(mo)產線建設，工(gong)藝的持(chi)續(xu)優化及補充公司現金流。

資料顯示(shi)，中(zhong)(zhong)科氫易(yi)在(zai)堿性(xing)電(dian)解(jie)槽隔(ge)膜(mo)方(fang)面積極布局，目前(qian)已形成圍繞多(duo)孔(kong)復合膜(mo)-離(li)子(zi)溶劑膜(mo)-陰離(li)子(zi)交換(huan)膜(mo)產(chan)品體系，其中(zhong)(zhong)，多(duo)孔(kong)復合膜(mo)有較好的阻氣性(xing)能，孔(kong)徑在(zai)納米級別，它的使用可以(yi)有效改(gai)善電(dian)解(jie)槽的響(xiang)應性(xing)、降低電(dian)解(jie)槽能耗(hao)。

此外，國(guo)內還有通微新(xin)能(neng)源科技、睿得新(xin)材(cai)料、氫(qing)年時代(dai)等企業也在積(ji)極(ji)研(yan)究突破復合隔(ge)膜。

四(si)、復合隔(ge)膜迎來新(xin)機遇

綠氫爆發帶動堿性(xing)電解槽(cao)起勢，同時使(shi)上(shang)游隔(ge)(ge)膜企業(ye)帶來景氣，迎來發展機遇。目(mu)前復合隔(ge)(ge)膜正(zheng)逐步實現大批(pi)量生產，卡脖子技術正(zheng)逐步被攻破。

不(bu)過復(fu)合(he)隔(ge)膜的(de)普(pu)及與應用(yong)還有(you)很長一段走路，目(mu)(mu)前復(fu)合(he)隔(ge)膜的(de)價(jia)格(ge)還是普(pu)遍(bian)偏高。日本(ben)東麗的(de)PPS隔(ge)膜，目(mu)(mu)前的(de)價(jia)格(ge)在(zai)每(mei)平(ping)米400元(yuan)左右。而Agfa復(fu)合(he)隔(ge)膜每(mei)平(ping)米則(ze)要在(zai)300美元(yuan)以(yi)上，采(cai)用(yong)和(he)Agfa相同路線的(de)國產(chan)復(fu)合(he)隔(ge)膜，其價(jia)格(ge)每(mei)平(ping)米也(ye)在(zai)600-900元(yuan)之間(jian)。

如(ru)果按照(zhao)一臺(tai)1000標(biao)方的(de)電解槽要用(yong)(yong)大約1200平米的(de)隔膜計算，使用(yong)(yong)復合隔膜的(de)成(cheng)本至少要增加240000元。一些堿(jian)性電解水設備企(qi)業(ye)為了追求設備的(de)低成(cheng)本，也不愿意(yi)采(cai)用(yong)(yong)復合隔膜。

不過筆者相信，隨著全(quan)社會電氣化程度的不斷提(ti)高，隔膜技術會進一步(bu)提(ti)高，成本降低只是時(shi)間問題。