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6000 A/m²@1.8V@PPS隔膜+15000小时工业级实证,“莒纳阳极+雷尼镍阴极”赋能新一代碱槽发展

时间:2026-02-12 09:57:23 发布者:莒纳科技
导读
莒纳JA阳极在不改变现有碱槽体系、兼容传统 PPS 隔膜的前提下,实现 6000 A/m² 低电压运行,有望实现千方级碱槽的小室数量降低 30% 以上,并把安全高效运行的负载下限推进到 20%,为新一代碱槽提供了技术发展的升级路径。
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莒纳JA阳极在不改变现有碱槽体系、兼容传统 PPS 隔膜的前提下,实现 6000 A/m² 低电压运行,有望实现千方级碱槽的小室数量降低 30% 以上,并把安全高效运行的负载下限推进到 20%,为新一代碱槽提供了技术发展的升级路径。


绿氢产业正处在一个关键的技术与商业拐点。电解槽作为绿氢生产的核心装备,在经历了以“价格战”和“方案内卷”为特征的1.0阶段、推动行业从概念走向商业化试点之后,当前正全面迈向以“用得好”为目标的2.0阶段。这意味着竞争核心已从“单纯降本”转向更深层次的“性能与成本的协同优化”。


这一趋势在近期各家领先企业发布的新一代产品与技术路线中已清晰显现。据高工氢电梳理,2025年以来,主流电解槽厂商纷纷推出新一代产品与技术迭代方案,普遍将工作电流密度目标设定在≥5000 A/m²,相比当前常规千方级电解槽的2000-3000 A/m²水平,提升幅度约达100%,标志着电流密度正实现跨越式跃升。


实现高电流密度的关键,在于电极性能的根本性突破。电极性能的跃迁,已成为定义“下一代碱槽”的核心共识之一。



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JA阳极照片


在此背景下,莒纳科技首次公开基于“JA阳极+PPS隔膜+雷尼镍阴极”完整配置的工业电解槽运行数据:在6000 A/m²的高运行电流密度下,系统电压稳定低于1.8 V;在 20%-110% 的超宽幅负载范围内优异的气体纯度安全,同时兼具出色的长期运行稳定性


这些成果不仅对行业发展趋势做出精准回应,带来系统价值的三重突破,也为下一代碱性电解槽的工程化探索,提供了极具参考价值的实践范本。


“莒纳JA阳极+商业雷尼镍阴极”成对测试:工程化数据首次公开


莒纳科技近日完成了“JA 阳极+商业雷尼镍阴极”在碱性电解体系中的成对运行测试,此次测试充分验证了该电极组合在碱性电解体系下的适配性与运行可靠性,数据具备明确的工程参考价值

了极具参考价值的实践范本。


1、高性能反应活性:优异的极化曲线表现



莒纳JA阳极+雷尼镍阴极极化曲线图

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(数据来源:彭州绿氢中心)

在标准极化曲线测试中,采用不同厂商的雷尼镍阴极与莒纳科技 JA 阳极进行组合对比。在 5000–6000 A/m² 的工业级高电流密度运行区间内,电解槽槽电压均可达到 1.8 V 水平。


进一步对比不同阴极条件下的极化曲线可以看出,该阳极在高电流密度区间内均能维持较低且稳定的运行电压,且电压随电流密度提升的增幅相对受控。这表明 JA 系列阳极在实际电解体系中具备良好的高电密适应性,在提升电解效率、降低单位制氢能耗的同时,为系统实现稳定、高效运行提供支撑。


2、 卓越的宽负载适应性与运行安全性


宽负载测试(10%、20%、110%负载)模拟了电解槽适配波动性可再生能源,如风电、光伏等实际运行场景,重点关注电压一致性、波动性及安全关键指标“氧中氢”含量,考虑到安全冗余,在实际工业生产过程中一般将氧中氢含量的安全报警值设定为1.5%。



莒纳JA阳极+PPS隔膜+商业雷尼镍阴极

宽负载10%、20%、110%测试数据

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(数据来源:彭州绿氢中心)


数据显示:

10%的负载下,0-10h氧中氢低于1.5%,在安全范围之内,随后出现上升趋势。

20%的负载下,氧中氢在1.1%左右波动,0-24h均在合格范围内,显示了良好的低载适应性。

110%的负载下,氧中氢在0.7%左右波动,0-24h均在合格范围内,验证了该组合在高功率、高强度运行下的卓越安全性与稳定性。

6000A/m²@1.8V解决方案验证了其系统20%-110%的宽幅范围内都能保持优异的气体纯度安全。同时值得注意的是,高电密对电极耐久性有巨大挑战,莒纳阳极能在高达6000 A/m²的电密下稳定运行,工程化验证时长已达2年时间,额定功率(6000A/m²)开机时长超过4200h。


相比传统碱槽在 30% 负载下可能面临的气体纯度问题,高电密设计下,30% 负载对应的气体纯度仍处于工程可控区间,拓宽了系统的“高效且安全”的运行窗口。


3、出色的长期运行稳定性


长期稳定性是评估电解槽商业化可行性的核心,直接关系到设备寿命与维护成本。基于 JA 阳极的电解槽系统已在不同槽型、不同产氢规模及电流密度条件下,累计完成超过 15000 小时的连续运行验证。相关测试覆盖 6000 A/m² 及以上电流密度,并包含不同运行阶段与负载区间,所示多组长期运行曲线反映了该阳极在多种工程工况下的低衰减表现。




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(数据来源:彭州绿氢中心)

低衰减意味着能效衰减缓慢,维护周期延长,全生命周期的制氢成本得以大幅降低。该组数据强有力地证明了JA阳极具有极高的结构稳定性和抗腐蚀能力,催化剂活性组分在长期高电流运行下没有发生显著脱落、失活或溶解,为电解槽的长寿命设计奠定了坚实基础。


值得注意的是,此次测试完全基于商业雷尼镍阴极配置,未对阴极进行任何定制化改造,在PPS隔膜的基础上即可满足高电密运行需求,大幅降低了隔膜替换的经济与工程成本,同时仅对槽体流场进行小幅优化,无需重构槽体框架。



这意味着莒纳科技阳极在实现6000 A/m²电流密度的稳定运行的同时,可以最大程度适配当前碱性电解槽其他核心部材的多种选择,具备较强的系统兼容性。


数据直接来源于电解槽的连续运行过程,测试结果可直接迁移至现有商业化产线,为行业提供了“高性能阳极+传统阴极”组合的实际运行依据,成为高电密升级路径上的参考。


将直接带来系统价值的三重突破


电解槽核心技术的每一次进步,都伴随着复杂的工程权衡。高电流密度运行本身具备降低小室数量、提升单槽效率的天然优势,但其工程化落地通常受到能耗、稳定性与系统改造成本等因素的制约。莒纳创新阳极的下一代碱槽解决方案,正是在不改变现有体系的前提下,释放高电密带来的结构性收益,为碱性电解槽的成本结构与应用经济性提供了更具可行性的升级路径。


首先带来的是成本结构的传导变化。如在相同产氢量下,以典型1000 Nm³/h槽型为例,电流密度从4000 A/m²提升至6000 A/m²,单槽小室数量可减少33%,小室数量从240个降至160个。小室数量的减少直接带动极板、电极、隔膜等核心部件用量下降,其中电极用量减少33%、隔膜用量减少33%、极板耗材减少30%。


小室数量减少后,电解槽整体体积压缩约25%,单次运输台数增加,不仅降低了设备运输成本,还减少了厂房占地面积——以100MW电解槽项目为例,厂房面积可节省约2000㎡,年租金成本降低超100万元。


同时尽管电密提升,但莒纳阳极通过优化催化层结构,将小室电压控制在1.8V左右,未出现因电密升高导致的能耗激增,实现“高电密不高能耗”。叠加无需更换隔膜与阴极的成本节省,整体的高电密升级带来直接的降本收益。


其次是运行窗口与绿电适配。基于上述宽负载运行数据,莒纳 JA 创新阳极在高电流密度条件下,将电解槽的安全、高效运行负载区间下限推进至 20%,并覆盖至 110% 的高负载范围。这意味着在相同产氢需求下,电解槽可避免长期运行于传统碱槽常见的低效、低扰动区间,从而显著拓宽系统的“有效运行窗口”,更好适配风电、光伏等可再生能源的波动性出力特征。


第三是槽体结构适配能力的延展。——除主流的高压圆形槽外,莒纳JA阳极的“低改动路径”同样适用于常压方形槽体系,采用复合隔膜的组合方案下,极化曲线结果显示,该体系在更高电流密度区间内仍保持连续、受控的电压增长特征:在 6000 A/m² 条件下,小室电压约为 1.72 V;当电流密度进一步提升至 8000 A/m²,运行电压仍维持在 约 1.8 V 水平,未出现明显的极化失稳迹象。该结果表明,JA 阳极在常压方形槽体系中具备支撑更高电流密度运行的结构与材料基础,为后续高电密工况的进一步验证与应用探索提供了空间。



阳极JA+阴极雷尼镍+复合隔膜+极化曲线

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(数据来源:彭州绿氢中心)


依托彭州绿色氢能与材料科技研究中心的验证平台,莒纳科技正在开展不同运行电流密度、负载区间及运行模式下的长周期测试与加速老化评估,逐步完善其在多种槽型与应用场景中的性能表现与边界认知,为后续规模化应用提供更加系统、连续的数据支撑。


据了解,莒纳科技的JA阳极创新成果正在国内外多家主流电解槽制造商的系统中得到进一步的验证与应用,并将为碱性电解水制氢技术的降本增效与规模化发展提供坚实的“高性能电极”解决方案。



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