电解水制氢是在直流电的作用下,通过电化学过程将水分子解离为氢气与氧气,分别在阴、阳两极析出,根据原理可将水电解制氢分为碱性水电解(ALK)、质子交换膜纯水电解(PEM)、固体氧化物水电解(SOEC),其中碱性水电解(ALK)、质子交换膜(PEM)电解制氢均已进入商业化应用阶段,固体氧化物电解尚处于在实验室开发阶段。碱性水电解槽是碱性水电解的重要设备,主要由端压板、密封垫、极板、电极、隔膜等构成,其中碱性电解水制氢隔膜起到隔离电催化过程中产生的氢气和氧气。
新思界产业研究中心整理发布的《
2023-2028年中国碱性电解水制氢隔膜行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,碱性电解水制氢隔膜应当具有耐高度碱液腐蚀性、较好的机械程度、较高的孔隙率、化学稳定性强,同时还应当允许电解液离子通过。碱性水电解制氢技术成熟,已有近百年的商业化历史,隔膜材料也已经历经了3代,分别为石棉隔膜、PPS隔膜和复合隔膜。其中石棉隔膜是最早的碱性电解水制氢隔膜,亲水性好,但是石棉作为一级致癌物等全球包括中国在内的多个国家禁止使用。PPS隔膜是采用聚苯硫醚纤维织成的,具有耐热性好、机械强度高等特点,但是清水性较差,会导致隔膜布不能被电解液充分润湿,影响电解槽效率,需要对PPS织物改性增强其亲水性。复合隔膜是在聚苯硫醚、聚砜等织物基础上涂覆氧化锆等涂层,氧化锆等无机氧化物纳米颗粒能够改善PPS织物亲水性,提高隔膜和电解液的相容性,提高电解槽效率。
碱性电解水制氢隔膜作为碱性水电解槽的重要组成部分之一,其市场需求受下游氢能产业发展影响较大。电解水制氢在电力、工业、交通等领域均有较大的应用潜力,在储能方面,氢能适合长周期和大规模储能,可以将太阳能、风能等间歇性可再生能源余电或无法并网的弃电,通过电解水制氢的方式储存,具有无自衰减、能量密度高、边际成本低优势,但是效率较低。伴随着中国“双碳”战略的持续推进,可再生能源发电占比提升,对于储能的需求也会进一步增长,氢储能领域对氢气需求预计将会在未来几年迎来爆发。在工业方面,氢在冶炼过程中作为还原剂原料,氢气炼钢有望在今后几年快速发展。在交通方面,伴随着燃料电池行业的发展,燃料电池整车价格有望下降,氢燃料电池汽车的渗透率将会提升,对于氢气的需求也将起到带动。氢能行业的快速发展推动制氢行业的快速增长,对于碱性电解水制氢隔膜也起到带动作用。
当前,全球主要的碱性电解水制氢隔膜生产企业包括东丽纤维、天津凯瑞、天津津纶、AFGA、碳能科技、宁波中科氢易膜科技、深圳通微等企业。