在过去的一年里，制氢隔膜作为碱性电解槽的关键材料被业内反复讨论。复合隔膜热度空前，而PPS隔膜却实现翻倍增长。“目前，头部的那几家电解槽厂商都有从我们这里拿货，去年我们pps隔膜的销量约有4-5万平米，相比往年增长了2倍以上。” 天津天工新型膜材料有限公司运营总监、天津津纶新材料科技有限公司总经理颜景华表示，目前来看pps隔膜较为市场稳定，并未受到复合隔膜冲击。当前，在碱性制氢隔膜市场上，pps隔膜依旧占据*的主流地位，复合隔膜为何会出现“叫好不叫座”的情况？隔膜作为水电解制氢装置的核心组件，直接影响了水电解装置的能耗、气体纯度、电解稳定。随着当前电解水制氢设备激烈的市场竞争，各个电解槽厂商除了比拼价格以外，也在比拼产品的性能。尽管，有研究认为纯PPS纤维织物的亲水性太弱导致电解槽内阻过大能耗高，纤维隔膜孔径过大造成隔膜致密性较差，易高压渗氢等缺点，但因其与碱性电解槽配套工艺成熟，依旧是碱性制氢隔膜市场的*主角，目前绝大部分碱性电解槽产品依旧使用的pps隔膜。近年来，受益于碱性电解槽市场需求增长，我国碱性电解槽隔膜行业发展态势持续向好。根据高工氢电产业研究所（GGII）调研统计，2023年国内电解水制氢电解槽出货量达1.2GW（含出口，不含研发样机），碱性制氢装机功率占比在96%以上。若按照一台1000Nm³碱性电解槽隔膜需求量约1300平米计算，去年国内碱性隔膜的市场需求量在30-40万平米之间。而从pps隔膜的市场占比来看，进口隔膜占据着约80%的市场份额。而目前，国内也已经有众多企业入局到了pps隔膜领域，例如：津纶新材料、月莫新材料、正本新材料、超然纺织、纳磐新材料、科吉高新材料、中科兴业、昱品环保等企业。随着国内众多企业涌入pps隔膜领域，国产pps隔膜的性能、质量正在快速赶超进口产品。津纶新材料的合作者天津工业大学技术团队研发的《织物型聚苯硫醚水电解隔膜关键制备技术与产业化应用》荣获2022年度中国纺织工业联合会科技进步一等奖，所制备的织物型PPS隔膜成功应用于*重大科技工程。目前国内一些*的PPS隔膜产品生产厂家，从原料端到生产端至检测端实现了全流程把控，并且已经具备了完备的生产线，在产品价格方面相对具有优势，在产品性能方面已达到进口PPS隔膜性能水平，且显现出赶超的趋势。国产pps隔膜的进步，给进口隔膜带来了很大的压力。这也使得进口品牌的pps隔膜价格一降再降。月莫新材料总经理尚庆冲告诉高工氢电，公司产品目前已经在多家头部企业完成了测试认证及供货，并得到了这些企业的认同，产品性能已不输进口PPS隔膜水平，而且国产的隔膜产品更具性价比。今年月莫新材料会将产能从年产30万平提升至60万平，以应对更大规模的市场需求。尚庆冲认为，从今年的各种政策、项目施工情况来看，今年的电解槽市场隔膜需求量有望在去年的基础上大幅度增长，而且短期内复合隔膜还无法取代PPS隔膜的市场地位，PPS隔膜的市场还会快速增长。不仅月莫新材料在扩大产线，天津津纶新建的年产能20万平的生产基地也将在今年投产。在业内看来，未来3-5年内PPS隔膜仍是碱性电解制氢的关键材料。从目前各种测试实验来看，复合隔膜的亲水性、导电性表现更为优异，可有效面对可再生能源发电带来的电流波动问题。这使得整个产业内外都对复合隔膜给予厚望，复合隔膜的关注度空前高涨。据有关统计，从2023年至今，仅在复合隔膜领域就有4家企业完成了7轮融资，更有企业在10个月内融资3轮，成为氢能全产业链融资速度最快的领域。但必须要注意的是，在欧美氯碱制氢领域，复合隔膜被大量使用，具备成熟的技术和市场应用。但是，在国内的大标方碱性电解水制氢领域，复合隔膜尚未具备真正的商业化运行案例。一位业内*人士向高工氢电透露，复合隔膜在技术和价格上都还不具备大规模应用的条件，这也造成复合隔膜市场化十分困难。从技术方面来看，复合隔膜通过引入新的纳米颗粒(如氧化锆、氧化钛、氧化铈、氧化硅或者水滑石等)，或利用相转变（指将一定组成的聚合物溶液,通过物理方法改变溶液的热力学状态,使均相的聚合物溶液发生相分离,最终转变新结构的方法）等方法, 来调控膜材料的孔隙结构，从而使面电阻降低至0.4Ω/cm²以下，氢气渗透率也降低95%以上。同时，复合隔膜也存在着稳定性不强和机械能不佳等缺陷。由于在绿氢项目中，碱性电解槽的工况十分恶劣，需要隔膜既能耐高温也要能耐低温。而温度变化会让复合隔膜热胀冷缩，这可能会导致涂层的纳米颗粒脱落，影响其寿命和稳定性。此外，现在多数电解槽极板采用乳突状结构，这种结构支撑性较弱。再加上复合隔膜机械型不佳，在制氢过程中，可能会出现极板摩擦划伤隔膜的情况。严重的情况下，可能会引发生产事故。从产品价格方面来看，当前复合隔膜价格是pps隔膜价格的2-3倍。如果当前一台1000Nm³碱性电解槽隔膜需求量约1300平米， PPS隔膜价格380元/㎡计算，则单台碱性电解槽隔膜价格约为49万元。而采用复合隔膜，那电解槽价格要在整体基础上至少再增加100万元。对于当前“内卷”严重的电解槽市场来说，复合隔膜价格尚不具备吸引力。目前国产复合隔膜还处于从研发走向生产、向下游客户送样的阶段。复合隔膜的寿命和稳定性测试时长较短，还未长期运行以及经历项目验证。众多电解槽厂商还在观望，等待复合隔膜经过测试和迭代，能够真正走向成熟。复合隔膜是业界公认的碱性电解水隔膜材料升级发展方向，只是技术还没有完全成熟，未来制造上的一致性也需要进一步提升。当前占据市场主流的PPS隔膜性能和价格也还有进一步优化的空间。相信通过隔膜企业新技术的迭代、工艺设备的研发、规模化生产的实现，隔膜会不断助力碱性电解水制氢降本增效。
文章来源：高工氢电
