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PEM電解槽電流密度高、可耦合綠電的特點受到重視。但仍面臨著：1）貴金屬催化劑導致成本偏高；2）制成工藝連續化受限；3）壽命有待驗證等問題，導致其難以大規模推廣，其中成本問題最受關注。
PEM電解槽主要由膜電極和雙極板構成。作為電化學反應發生的場所，膜電極被稱為電解槽的“心臟”，是直接決定PEM電解槽性能與成本的核心部件。PEM電解槽的三大問題與膜電極發展水平直接相關，突破膜電極產業化成為解決PEM電解槽推廣問題的關鍵。2022年開始，PEM電解槽膜電極熱度提升明顯，但由于規模不足、貴金屬載量高、均一性差等問題，產業化難題仍未突破。
參考燃料電池膜電極發展歷程，氫云鏈認為，率先實現降低貴金屬載量、解決漿料涂布均一性、降低膜電極衰減的企業將有望領跑PEM電解槽膜電極市場競爭。
莒納科技作為綠氫電極供應商，其堿液電極產品推動堿液電解槽走向萬 A 時代，PEM 電解槽膜電極也已經由第三方權威機構完成樣品測試。基于催化劑材料微觀結構改進和工藝創新，其膜電極實現了在2 A@1.9 V@60°C的性能下成本有望降低 30 %的目標， 并突破了漿料分散和涂布轉印工藝，能夠高效、均勻地完成大面積涂布（3000cm²）。
氫云鏈希望通過莒納科技的膜電極技術思路，探討PEM電解槽產業化的路徑，并進一步探討電解槽電極供應商的發展路徑。
莒納科技 PEM膜電極技術創新
1、PEM膜電極的難題
膜電極占據電解槽成本約30%，是電解槽性能、壽命與成本的核心。因此膜電極的產品水平直接決定PEM電解槽產品水平。
目前膜電極在技術和工藝上面臨著成本高、催化劑均一性差、涂布難等三大問題，其中由于成本高是PEM電解槽推廣難的關鍵問題，因此催化劑成本受關注程度最高。
（1）催化劑貴金屬載量大、成本高
貴金屬載量大推高膜電極成本。由于質子膜形成的強酸性環境導致催化劑選擇范圍小，尤其是陽極過高的過電位導致選擇更加狹窄。目前陰極催化劑主要為鉑-碳等，負載為2mg/cm²，陽極主要為二氧化銥等，負載約為6mg/cm²，原材料成本高，替代難度大。由于催化劑成本占膜電極成本比重大，加之貴金屬成本高昂，成為膜電極成本居高不下的重要原因。
銥儲量少引發行業擔憂。由于銥全球年開采量僅有5-10噸且高度集中于南非。如果銥需求持續上升，將可能導致價格飛漲甚至供不應求，極大制約產業正常發展。
（2）催化劑均一性不理想
氧化銥比重大且沒有載體，在制作漿料過程中易出現聚集及沉降現象，影響了漿料的均一性，從而影響了膜電極的壽命和可涂布面積。因此對漿料的物料投放順序、預混時間、溫度、分散工藝等均有很高要求。
（3）涂布工藝一致性差
對比燃料電池質子膜8-10微米的厚度，電解槽質子膜厚度達到150-200微米，溶脹率高，在涂布時容易出現溶脹、變形等情況，對漿料配比、涂布工藝提出了很高要求。
2、莒納的解決方案
針對膜電極面臨的難題，莒納科技通過催化劑材料微觀結構改進和工藝創新，實現了在性能不變的情況下膜電極成本有望下降約30%的目標，并加速了膜電極連續、穩定的規模化生產工藝，從成本和生產工藝兩個方面推動了膜電極的產品化，推動PEM電解槽的商業化應用。
（1）低鉑低銥催化劑推動膜電極降本30%
催化劑納米結構及成分優化提升活性、降低載量。莒納科技陰極催化劑采用自主合成的Pt-過渡金屬合金納米材料，陽極催化劑采用自研核殼結構材料，從而增強活性位點協同作用，提高催化劑有效反應活性面積，同時促進電荷傳輸增強導電性，大幅降低鉑、銥負載量。
