2024年5月23-24日，在一次氫能會(huì)議上，碳能科技（北京）有限公司董事長康鵬教授應(yīng)邀作了“新一代電解水制氫關(guān)鍵材料研究”的專題報(bào)告。推介了公司最新研發(fā)的Zirmbrane? 3D 系列三維復(fù)合隔膜產(chǎn)品（簡(jiǎn)稱“三維膜”），并對(duì)核心材料的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

康鵬教授介紹了堿性電解水制氫技術(shù)（ALK）在綠氫產(chǎn)業(yè)中的重要地位。他指出，作為一種相對(duì)成熟且成本較低的技術(shù)，ALK技術(shù)在全球綠氫市場(chǎng)中將長期占據(jù)重要地位。其中，核心隔膜材料對(duì)于ALK電解水的能耗和安全性至關(guān)重要。復(fù)合隔膜最早應(yīng)用于西方國家電解槽，具有較低的內(nèi)阻和較強(qiáng)的隔氣性能，常搭配先進(jìn)電極和柔性槽體，表現(xiàn)出優(yōu)秀的電解性能和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，在大型電解項(xiàng)目上獲得了較多應(yīng)用。然而現(xiàn)階段國內(nèi)電解槽常采用雷尼鎳電極，具有較高的表面粗糙度，對(duì)常規(guī)復(fù)合隔膜的適配性要求更高?；诖?，為更好的適應(yīng)國內(nèi)電解槽發(fā)展現(xiàn)狀，碳能科技基于第一性原理，創(chuàng)新的開發(fā)了更適配國內(nèi)槽體結(jié)構(gòu)的三維復(fù)合隔膜。該三維膜具有類似鳥巢的交織一體化結(jié)構(gòu)，在熱穩(wěn)定性和耐摩擦性上具有顯著優(yōu)勢(shì)，與雷尼鎳電極的匹配程度更高。同時(shí)其三維交織一體化結(jié)構(gòu)提供了更優(yōu)秀的抗擠壓、耐折裂性能和粉體結(jié)合強(qiáng)度，有助于提高與槽體裝配的適配性，增強(qiáng)運(yùn)行過程可靠性，是一款與國內(nèi)現(xiàn)有電解槽體系完美適配的產(chǎn)品。

三維復(fù)合隔膜示意圖

三維復(fù)合隔膜截面SEM照片

此外，新型三維復(fù)合隔膜延續(xù)了常規(guī)復(fù)合隔膜的納米多孔、永久親水特性，與PPS隔膜相比，具有較低的電解小室電壓和較好的泡點(diǎn)壓力(2±1bar)，在保證安全性的同時(shí)可大幅降低電解能耗。新型三維復(fù)合隔膜更適配傳統(tǒng)電解槽，可大幅降低綠氫LCOH的成本，在電解水制氫領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的戰(zhàn)略意義。

在雙碳背景下，全球氫能行業(yè)迎來快速發(fā)展期，可再生能源制氫對(duì)綠色低碳轉(zhuǎn)型將起到重要支撐作用。綠氫作為一種最佳的碳中和能源載體，在應(yīng)對(duì)氣候變化與能源轉(zhuǎn)型方面具有廣闊潛力。隨著可再生能源價(jià)格的逐步下探，加之電解槽成本的下降和技術(shù)改進(jìn)帶來的效率提高，綠氫成本將進(jìn)一步降低。綠氫技術(shù)的發(fā)展核心是關(guān)鍵材料的進(jìn)步，碳能科技作為一家研究型“碳中和”技術(shù)公司，在綠色制氫裝備核心材料方面提出了碳能解決方案，開發(fā)出針對(duì)不同電解槽結(jié)構(gòu)的多元化復(fù)合隔膜產(chǎn)品，助力我國綠氫發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)貢獻(xiàn)碳能力量。