PEM電解槽制氫是水電解制氫技術的一種,具有效率高、無堿液、體積小、安全可靠、動態響應好等優點,但是成本相對較高。質子交換膜電解槽(PEM)主要由膜電極(質子交換膜、催化層、擴散層)、雙極板、環氧樹脂板和端板組成。由于PEM電解槽采用全氟磺酸膜,工作環境偏酸性,且陽極側高電壓和氧氣釋放形成易氧化環境,因此PEM電解槽的雙極板、氣體擴散層等結構應當具有較強的抗腐蝕性能。鈦在酸性和高電壓環境下耐腐蝕,且相對容易形成多孔介質,當前PEM電解槽主要使用鈦纖維氈作為陽極材料,碳氈作為陰極材料。氣體擴散層是質子交換膜和雙極板之間的多孔介質,起集流、促進氣液的傳遞等作用。
PEM電解槽氣體擴散層鈦氈為了增長使用壽命,需要對其表面進行涂層,通常會選用涂鉑、銥、金、碳基等導電防腐涂層。當前,生產過程包括鈦氈的預處理、鍍層等,鍍層方法包括涂覆-烘焙法、脈沖電鍍。
新思界產業研究中心整理發布的《
2023-2028年中國PEM電解槽氣體擴散層鈦氈行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,隨著“碳達峰、碳中和”已上升為我國國家戰略,中國能源向綠色低碳轉型勢在必行。綠氫被認為是一種真正的清潔能源,燃燒后僅產生水,受到了世界各國的廣泛關注。近年來,全球多國針對氫能領域的投入增加,氫能產業化進程加速,行業持續快速發展,也帶動了相關產業鏈材料的需求增長。PEM電解槽氣體擴散層鈦氈作為PEM電解槽的核心材料之一,市場快速增長。
當前,隨著中國PEM電解水制氫在技術和市場方面逐步實現突破,國內相關企業也在PEM電解槽產業鏈國產化方面進行嘗試,如浙江玖昱科技有限公司、浙江菲爾特過濾科技股份有限公司等已實現PEM電解槽氣體擴散層鈦氈的國產化。浙江玖昱科技有限公司是一家專業生產金屬纖維氈、燒結網、熔體濾碟、金屬濾芯、金屬濾袋等金屬過濾器材的企業,產品廣泛應用于化纖、化工、醫藥、飲料、航天、軍工、清潔能源、核電、熱電、高溫除塵等領域。玖昱科技從2019年開始研發生產鈦纖維氈,從鈦纖維的生產到鈦纖維氈的鋪制、燒結等所有工序均為自主生產,填補國內自主生產的空白,產品質量可靠、均勻性好、透氣量大、孔隙率高、使用壽命長、性價比高。玖昱科技擁有真空燒結爐3臺、鋪氈生產線5條、纖維生產線拉拔纖維及切削纖維各1條、數控校平設備2臺、300噸沖壓設備1臺。當前鈦纖維氈的產能為3000n/月。
浙江菲爾特過濾科技股份有限公司成立于1999年,專注于金屬過濾元器件、AEM&PEM水電解制氫金屬雙極板、金屬表面涂層、氣體擴散層和微通道反應器等精密元器件的研發與應用。2023年6月,菲爾特年產300萬片金屬雙極板與氣體擴散層項目投產,投產后已擁有年產300萬片金屬極板與10萬平方米鈦纖維擴散層的生產能力。