碱性电解槽隔膜在电解槽成本中占比55%,用于碱性电解槽的隔膜最早使用石棉隔膜,目前主流使用的是聚苯硫醚 PPS隔膜,高性能隔膜采用的是PPS涂覆无机层的复合膜,另外科研院所研发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。
复合隔膜性能佳,已逐步被采用。碳能科技的新型无机-有机复合隔膜(简称复合隔膜),是由陶瓷粉体和支撑体组成。
复合隔膜表面纳米多孔,内部为微米孔道结构,阻断氢气穿越能力强,同时透过电解液离子,具有永久亲水性,与进口隔膜性能相当,具有较好的电解性能和使用寿命。目前复合隔膜最大宽幅可达2米,可以满足大型电解槽尺寸需求。
碱性电解槽隔膜材质对比
碱性电解槽隔膜材质 | 优点 | 缺点 |
石棉隔膜 | 耐化学腐蚀、耐高温、高抗张强度、亲水性强 | 具有溶胀性,使电解能耗升高;限制电解温度,使电流效率无法提高;对人体有毒性,可能引起砂肺病,许多国家都已经限制石棉材料的使用。 |
聚四氟乙烯树脂改性石棉隔膜 | 聚四氟乙烯包覆石棉纤维的隔膜结构增强了隔膜的耐腐蚀性和机械强度,也降低了石棉的溶胀性,有效地克服了石棉隔膜溶胀和易遭受碱腐蚀的缺点 | 由于聚四氟乙烯树脂亲水性差,加入聚四氟乙烯的石棉隔膜亲水性大大降低,使得电流效率降低能耗升高,加入量越大隔膜亲水性也下降得越多。 |
聚苯硫醚隔膜(PPS) | 耐热性能优异;刚性极强,表面硬度高,具有优异的耐蠕变形和耐疲劳性,耐磨性突出;耐腐蚀性强;高温条件下依然表现出良好的尺寸稳定性;高温、高湿、高频率下仍具有优良的电性能 | 电阻高,亲水性差,导致能耗增加 |
聚砜类隔膜(PSF) | 具有优良的抗氧化性、热稳定性和高温熔融稳定性,同时具有优良的机械性能、耐高温、耐酸碱、耐细菌腐蚀、原料价廉易得,pH值应用范围广等 | 亲水性能差,使隔膜的水通量低,抗污染性能不理想,影响其应用范围和使用寿命。 |
聚醚醚酮(PEEK) | 耐高温、耐化学腐蚀 | 隔膜性能与厚度受编织方式影响 |
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根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书(2020)》预测,2030年中国氢气需求量达3715万吨,2050年达9690万吨。有分析认为,电解水制氢将逐步作为中国氢能供应的主体,在氢能供给结构的占比将在2040、2050年分别达到45%、70%。
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