一文读懂国内外电解水制氢质子交换膜供应商及产品
常见的质子交换膜是一种全氟磺酸聚合物薄膜,在新能源领域,被用于氢燃料电池、储能、PEM制氢等场景。
与氢燃料电池相比,PEM制氢电解槽的工作环境压力更高,这使得质子交换膜需要更高的力学强度及厚度,同时还需具备优异的质子传导性。
据了解,目前PEM制氢质子膜有均质膜和增强膜,其中均质膜在力学强度上难以长期应用,而且,高厚度均质膜往往会降低质子传导率,所以通常是开发工艺更为复杂的增强膜。
图为电解水质子交换膜的结构,源自通用氢能专利CN116252538A
显然,PEM制氢质子交换膜的开发与生产,是一个很大的挑战,以至于国内外供应商寥寥无几。本文就综合国内外各企业官网资料,做一个梳理介绍,排名不分先后,有错误或遗漏的欢迎进群补充。
1、科慕
Nafion™ 全氟磺酸 (PFSA) 膜基于 PFSA/聚四氟乙烯 (PTFE) 共聚物,广泛应用于电化学电池中,起到阳离子传导固体电解质的作用。Nafion™ 膜具有多种等级和不同特性,可满足设计师和工程师的特定应用需求。
Nafion™ 挤出铸膜通常较溶液铸膜更厚,适合对高强度或低透过率/穿透率有严格要求的应用。这种膜还可以进一步强化以实现最大强度与抗撕裂性。
网站:https://www.nafion.cn/products/sulfonic-membranes
表 2:Nafion™ 挤出铸膜
等级 | 描述 | 化学加固 | 常见用途 |
非强化膜 | |||
N115 | 127 微米厚 | 是 | 储能、制氢、各种电解工艺 |
N117 | 183 微米厚 | 是 | 储能、制氢、各种电解工艺 |
N1110 | 254 微米厚 | 是 | 制氢、各种电解工艺 |
适用于特种应用的强化膜 | |||
N324 | 高强度、高负离子排斥膜 | 否 | 各种电解工艺 |
N424 | 高强度膜 | 否 | 各种电解工艺 |
N438 | 强度最高,分布较 N424 膜更平坦
|
是 | 采用贫氧阴极 (ODC) 技术通过盐酸制氯,各种电解工艺 |
N551 | 带气体释放涂层的高强度膜 | 否 | 钾用氯碱,各种电解工艺 |
2、索尔维
索尔维Aquivion® 全氟磺酸(PFSA)具有丰富的产品组合,以及各种物理形式供应。其中, Aquivion® E98-15S是一种化学氢压缩或动态运行水电解槽用挤出PFSA膜,不需要移动任何部件,即可用一步法获得高压氢。
网站:https://www.solvay.com/zh-cn/press-release/solvay-expands-aquivion-line
3、AGC艾杰旭
在水电解设备中,AGC的氟树脂离子交换膜"Forblue S系列"以其高安全性、长寿命、大容量而被采用;在燃料电池领域,Forblue的i系列以其高耐久的发电性能,广泛应用于燃料电池的电解质膜和电极。
网站:https://www.agc-chemicals.com/cn/zh/fluorine/products/detail/index.html?pCode=CN-ZH-F027
4、山东东岳未来氢能材料股份有限公司
水电解制氢膜是一种固体聚合物电解质,是一种带有离子交换功能端基的全氟磺酸树脂均质膜,具有优良的耐热性能、力学性能、电化学性能以及化学稳定性能,可在强酸、强碱、强氧化剂介质等苛刻条件下使用,广泛用于PEM水电解制氢等领域。
网站:http://dyfhem.com/cn/ProductList.aspx?TypeId=10014
产品规格
型号 | 厚度 (μm) | 克重 (g/m2) |
DME670 | 175±10 | 350±10 |
DM6321A | 120±10 | 250±10 |
性能指标
项目 | DME670 | DM6321A | 测试方法 |
拉伸强度(横向/纵向)(MPa) | ≥25/25 | ≥28/28 | ASTM D 882 |
断裂伸长率(横向/纵向)(%) | ≥200/200 | ≥200/200 | ASTM D 882 |
杨氏模量(TD/MD)(MPa) | ≥180/180 | ≥200/200 | ASTM D 882 |
尺寸变化率(TD/MD/Z)(%) | ≤25/25/25 | ≤25/25/25 | ASTM D570 |
质子传导率(mS/cm) | ≥140 | ≥140 | GB/T 20042.3-2009 |
5、深圳市通用氢能科技有限公司
通用氢能采用卷对卷生产工艺进行全氟磺酸质子交换膜批量化生产,已推出适用于液冷燃料电池和水电解制氢的标准产品并提供定制服务,材宽幅可达0.6米,满足更多需求,适用于水电解制氢电解槽的第一批产品正在交付中。
通用氢能质子交换膜产品具有更高的离子交换容量、较高的离子电导率、较低的电池内阻、更高的机械性能、尺寸稳定性和更高的耐久性,同时通过提高膜的保水能力及传输水能力来提高电池高湿低湿下的性能输出。
通用氢能PEM在抗老化寿命试验中表现最优,经过5天的Fenton测试其质量损失仅为1.8%,达到国际先进水平。
6、氢辉能源(深圳)有限公司
氢辉能源的BHN-100μm 增强型电解水质子交换膜具有低阻抗、高选择性、高机械稳定性和在腐蚀性环境中的高化学稳定性等特点,可广泛应用于高压差电解水制氢,膜分离等领域。
产品性能参数:
参数名称 | 性能指标 |
厚度 | 100±5μm |
吸水率 | ≥23% |
面溶胀度 | ≤5% |
拉伸强度 | ≥30.0Mpa |
弹性模量 | ≥500Mpa |
离子交换容量 | ≥1.1mmol/g |
质子传导率 | ≥120mS/cm(80℃,80%RH) |
BHN-100μm 增强型质子膜
网站:http://www.brihynergy.com/ProductCust/2202018-518606.html
除此之外,还有BHN-40μm增强型质子膜,具有较高的质子传导率、高械性强度、适宜吸水率和低溶胀度。该款膜运用在氢健康产品领域,在无压差的小型工业级电解堆中运用具有独特的优势。
产品性能参数:
参数名称 | 性能指标 |
厚度 | 40±2μm |
吸水率 | ≥20% |
面溶胀度 | ≤3% |
拉伸强度 | ≥32.0Mpa |
弹性模量 | ≥250Mpa |
质子传导率 | ≥120mS/cm(80℃,80%RH) |
面电阻 | ≤0.03Ω.cm² |
BHN-40μm增强型质子膜
7、苏州科润新材料股份有限公司
Nepem-W系列(115W 116W 117W)全氟离子交换膜特别适用富氢水杯制氢、吸氢机、富氢水机等。
Nepem-W系列采用1000当量的高品质全氟磺酸离子交换树脂作为原料,采用全新流延法工艺制造,由于流延法工艺可以与掺杂技术相结合,因而制造的膜不仅具有拉伸强度大,各向同性、电导率高,无异味、耐久性好等特点。
网站:http://thinkre.cn/product/21.html
8、汉丞新材料科技公司
汉丞新能源拥有自主研发生产体系的全氟磺酸树脂分散方式,制作树脂分散液高效快捷。
汉丞新能源的相关产品已经广泛应用于 CCM 浆料制作质子交换膜生产、特种电化学粘结剂等多个领域。同时,汉丞新能源支持为客户提供客制化的产品,客户可以选择不同的分散体系、固含量以及离子交换当量,实现最优的选择路线,满足下游客户的使用需求。
网站:https://www.hyproof.com/product/pem-hydrogen-production-tank/
产品参数:
产品型号 | 产品厚度 | 增强层 | 推荐应用领域 |
HPM-2055 | 55μm | √ | 小型电解槽、医疗健康 |
HPM-2080 | 80μm | √ | 分布式发电、大型电解槽 |