3月20日,由中國產業發展促進會、中國產業發展促進會氫能分會聯合主辦的“第十一屆中國能源發展與創新大會”在京舉辦,合肥盈銳高科新材料科技有限公司創始人&CEO宋邦洪在會上介紹,“針對當前風光等不穩定電源、波動性電源,電解槽面臨超跑滴漏、氣道口腐蝕、壽命驗證不足、氣體純度問題、性能衰減、負荷適應性弱等六大技術痛點以及高性能、長壽命、低成本、高安全的四大業主訴求,長壽命是解決行業矛盾、滿足業主需求的唯一出路。”
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“針對大型電解槽,需要突破六大核心方向:一是大標方設計,但需要避免追求超大尺寸,拒絕幾何放大;二是結構創新,包括方形、圓形電解槽以及各種支撐結構的探索,但拒絕帶有安全隱患的產品大規模商用;三是小體積優化,可解決滴漏難題,降低系統綜合成本;四是關鍵新材料,須突破傳統催化電極局限;五是高電流密度,目前實現4000A/m2商業化,未來可邁向6000A/m2或更高;六是制造新工藝,革新組裝工藝,焊接與非焊接抉擇。”宋邦洪說。
宋邦洪表示,“風光波動性電源對催化電極至少有四大危害:一是反極/反向電流,二是氧化還原循環,三是熱-氣疲勞,四是傳質不均。傳統雷尼鎳/純鎳電極失效機理主要包括鋁殘留相腐蝕、多孔結構坍塌、鎳骨架氧化和合金相分解,其中,腐蝕與燒結是導致雷尼鎳電極性能衰減的兩大關鍵因素,鎳骨架氧化和合金相分解會導致電極內阻增大、活性中心失活,最終縮短服役壽命。”
“在多元電極方面,Ni-Mo電極面臨核心問題是Mo溶解與流失,進一步導致電子協同效應失效,造成嚴重的“羥基中毒,此外,在風光波動電源情況下,電極穩定性存在明顯不足。”宋邦洪指出,“Ni-Co多元電極存在活性組分失衡風險,氧化物產物會阻礙導電性,并造成結構應力累積與坍塌。”
宋邦洪談到,“風光可再生能源制綠氫中陶瓷電極是最優解決方案,因為陶瓷電極具備超強抗腐蝕、超穩定結構、超長使用壽命等優點,其核心原理是利用陶瓷氧空位+穩定劑的協同機制,可以實現電極在苛刻工況下的高活性與長壽命統一。通過材料組分設計、晶體結構調控、先進制備工藝的協同優化是該關鍵技術的重要實現路徑,同時需要做到從基材材料設計到工程化量產工藝的全鏈條技術突破。”
“展望未來,陶瓷電極適配風光波動性和高溫高壓工況,并通過材料設計和結構創新實現技術突破,其兼顧穩定性和成本,是堿性電解槽領域的突破性技術路線與未來方向。陶瓷電極具備七大核心優勢:一是耐腐蝕與氣蝕;二是非金屬催化材料;三是氫氣催化氧化;四是免活化,對環境友好;五是抗逆向電流;六是親水性好,氣阻小;七是本征催化活性好。”宋邦洪說。
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