莒纳科技PEM膜电极已在第三方权威机构完成样品测试，性能在＜1.9V@2A@60°C的条件下，贵金属载量大幅降低，成本有望降低30%，预计于今年年底正式投产。

2023年下半年，国内外市场将批量化出现绿氢示范项目，电解制氢设备的关键突破点从“大标方”向“耦合绿电”发展。

PEM电解槽具有轻量化、动态响应速度快、可带压运行等优点，能更好与可再生能源耦合。但其规模化应用却面临着成本高昂、生产工艺受限、寿命缺乏验证三大难题。

PEM电解槽主要由膜电极和双极板构成。其中，膜电极作为电化学反应发生的场所，占电解槽成本约30%，被称为电解槽的“心脏”，是直接决定PEM电解槽性能与成本的核心部件。

莒纳科技作为专业的绿氢电极供应商，其PEM电解槽膜电极已经由第三方权威机构完成样品测试。基于催化剂材料微观结构改进和工艺创新，实现了在<1.9V 2V 60°C的性能下，成本有望降低30%的目标，并突破了浆料分散和涂布转印工艺，能够高效、均匀地完成大面积涂布（3000cm²）。

莒纳科技PEM膜电极（CCM）

01、贵金属载量大推高膜电极成本

PEM电解槽在催化剂的使用上更加依赖贵金属材料。目前阴极催化剂主要为铂-碳等，负载为2mg/cm²，阳极主要为二氧化铱等，负载约为6mg/cm²，原材料成本高，替代难度大。

由于催化剂成本占膜电极成本比重大，加之贵金属成本高昂，成为膜电极成本居高不下的重要原因。

此外，由于铱全球年开采量仅有5-10吨且高度集中于南非。如果铱需求持续上升，将可能导致价格飞涨甚至供不应求，极大制约了产业正常发展。

莒纳解决方案：

阴极低铂，阳极低铱，成本下降约30%

催化剂纳米结构及成分优化提升活性、降低载量。莒纳科技阴极催化剂采用自主合成的Pt-过渡金属合金纳米材料，阳极催化剂采用自研核壳结构材料，从而增强活性位点协同作用，提高催化剂有效反应活性面积，同时促进电荷传输增强导电性，大幅降低铂、铱负载量。

阴极原理示意

阳极原理示意

通过微观结构的优化，莒纳科技催化剂在保证膜电极性能达到<1.9V 2A 60°C的前提下：

➤阴极Pt载量小于0.2mg/cm²；

➤阳极IrO₂载量小于1mg/cm²；

➤膜电极总成本下降约30%。

PEM膜电极同业对比

莒纳科技研发人员表示：“未来我们还将在催化剂负载量上实现一个数量级的下降。此外，我们还将配合建立催化剂回收流程、提升电解效率等方式，解决催化剂贵金属焦虑，系统性地降低PEM电解槽成本。”

02、制成工艺连续化受限

催化剂均一性不理想：二氧化铱比重大且没有载体，在制作浆料过程中易出现聚集及沉降现象，影响了浆料的均一性，从而影响了膜电极的寿命和可涂布面积。因此对浆料的物料投放顺序、预混时间、温度、分散工艺等均有很高要求。

涂布工艺一致性差：对比燃料电池质子膜8-10微米的厚度，电解槽质子膜厚度达到150-200微米，溶胀率高，在涂布时容易出现溶胀、变形等情况，对浆料配比、涂布工艺提出了很高要求。

莒纳解决方案：

浆料48小时稳定性+连续涂布工艺保障产品一致性

膜电极在制备过程中，需要完成催化剂合成、浆料制备、CCM制备、封装等关键工艺，莒纳科技在催化剂-浆料-涂布转印三个层面，体系性地通过工艺创新保障了膜电极的一致性：

➤通过组份、温度等参数精准调控的化学合成工艺，确保阴、阳催化剂材料尺寸均一性和性能稳定性；

➤通过联合分散工艺（搅拌、超声、剪切、破碎和乳化等），使浆料的分散均匀，且稳定时间超过48h，确保后续连续涂布均匀性。

➤使用大幅宽狭缝涂布机+热转印工艺，避免PEM膜溶胀等问题，确保涂层均一性和生产效率，保障了大面积（活性面积大于3000cm²）涂布的良率。

目前，莒纳科技的PEM膜电极已经由第三方权威机构完成样品测试。根据电解槽厂商的测试数据，莒纳科技膜电极在载量降低的同时能够维持和先进PEM电解水膜电极相同水平的性能，满足工程应用的要求。

莒纳科技PEM膜电极（CCM）测试数据

未来，莒纳科技将继续以“技术创新”为引领，突破绿氢电极材料“卡脖子”难题，推动绿氢产业发展规模化进程。