
在碱性水电解(Alkaline Water Electrolysis,AWE)系统中,隔膜(Separator)是决定电解槽效率、安全性和寿命的核心部件之一。
其主要作用包括:
✅ 隔离阴极产生的氢气(H₂)与阳极产生的氧气(O₂)
✅ 允许 OH⁻ 离子自由迁移
✅ 降低气体交叉渗透
✅ 降低电解槽内阻
✅ 提高系统安全性和长期稳定性
目前工业和科研领域应用最广泛的AWE隔膜主要分为:
科学材料站(SCI Materials Hub)提供:
覆盖从催化剂评价、单电池研究、电堆开发到工业制氢的完整应用需求。
PPS(聚苯硫醚)具有优异的:
PPS隔膜本质上为微孔结构隔膜,可允许电解液和OH⁻离子通过,同时阻隔气泡穿透。
代表产品:
在PPS骨架表面涂覆高纯氧化锆颗粒层。
形成:
PPS增强骨架 + ZrO₂功能层
优势:
代表产品:
| 型号 | 结构 | 厚度 | 面电阻 | 气体阻隔 | 推荐应用 |
|---|---|---|---|---|---|
| PPS85a | PPS织物 | 850μm | ≤0.20 Ω·cm² | 高 | 科研测试 |
| PPS85b | PPS织物 | 850μm | ≤0.25 Ω·cm² | 更高 | 中试及工业 |
| PZ20a | PPS+ZrO₂ | 200μm | 0.09 Ω·cm² | 优秀 | 高性能科研 |
| PZ50a | PPS+ZrO₂ | 500μm | ≤0.30 Ω·cm² | 极佳 | 电堆开发 |
| UTP220 | PPS+ZrO₂ | 220μm | 极低 | 优秀 | 高效率电解槽 |
| UTP500 | PPS+ZrO₂ | 500μm | 低 | 极佳 | 工业标准系统 |
| UTP500+ | PPS+ZrO₂ | 500μm增强版 | 低 | 极佳 | 高压长寿命系统 |
| 项目 | UTP220 | UTP500 | UTP500+ | PZ20a | PZ50a |
| 厚度 | 220μm | 500μm | 500μm | 200μm | 500μm |
| 孔隙率 | 60% | 55~60% | 60% | 60% | 60% |
| 工作温度 | ≤100℃ | ≤110℃ | ≤110℃ | ≤110℃ | ≤110℃ |
| 泡点压力 | 2 bar | 2 bar | 2 bar | >3 bar | ≥2 bar |
| 面电阻 | 低 | 低 | 低 | 0.09 Ω·cm² | ≤0.30 Ω·cm² |
| 机械强度 | 高 | 高 | 更高 | 高 | 高 |
| 长期寿命 | 长 | 长 | 更长 | 长 | ≥7年 |
注:面电阻受温度、KOH浓度、压紧力及测试方法影响,仅供参考。
| 应用场景 | 推荐型号 |
| HER/OER催化剂评价 | PZ20a、UTP220 |
| 单电池性能测试 | PZ20a、UTP220 |
| 高电流密度研究 | PZ20a、UTP220 |
| AWE电解槽开发 | PZ20a、PZ50a、UTP500 |
| 电堆开发 | PZ50a、UTP500 |
| 长周期稳定性测试 | PPS85b、PZ50a、UTP500+ |
| 中试验证系统 | PPS85b、UTP500+ |
| 工业制氢设备 | PPS85b、UTP500、UTP500+ |
| 高压碱性电解槽 | UTP500+ |
| 绿氢储能系统 | UTP500、UTP500+ |
不同设备结构、隔膜批次及实验条件可能存在差异,以下方法仅供参考。
作用:
条件:
作用:
条件:
作用:
建议先进行:
确认无泄漏后再进行KOH运行。
| 参数 | 推荐范围 |
| 电解液 | 20~35 wt% KOH |
| 常用浓度 | 30 wt% KOH |
| 工作温度 | 50~90℃ |
| 工作压力 | 常压~0.5 MPa |
| 电流密度 | 100~1000 mA/cm² |
实际运行参数应根据电极结构、催化剂体系、电解槽设计及安全规范进行优化。
| 项目 | 建议 |
| 储存温度 | 0~40℃ |
| 储存环境 | 干燥、避光 |
| 包装 | 原包装密封 |
| 放置方式 | 平放 |
| 保质期 | 12个月 |
注意:
PPS85系列属于纯PPS增强隔膜,机械强度高;PZ系列采用氧化锆复合结构,具有更低面电阻和更优离子传输性能。
PZ20a更薄、电阻更低,适合高性能科研测试;PZ50a气体阻隔能力更强,更适合电堆开发和长期运行。
通常建议进行。KOH预处理有助于提高润湿性和初始运行稳定性,但具体条件应根据实验体系调整。
在无机械损伤、无明显化学降解和气体交叉增加的情况下,可根据实际运行情况重复使用。
属于正常现象。运输及湿度变化可能导致轻微卷曲,经过浸泡和装夹后通常可恢复平整。
不能。这些产品均针对碱性电解水(AWE/ALK)体系设计,不适用于PEM电解槽或PEM燃料电池。
ZIRFON® UTP 系列与 DiffuLayer™ PPS / PZ 系列构成了覆盖科研、小试、中试及工业制氢应用的完整AWE隔膜解决方案。
其中:
通过 PPS 增强骨架与氧化锆功能层的协同设计,这些隔膜能够在 20~35 wt% KOH 条件下实现高OH⁻传输效率、低气体交叉渗透和优异的长期稳定性,是构建高效率、高可靠性碱性水电解制氢系统的重要核心材料。
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