PSU在绿氢电解槽轻量化上的应用

极框作为制氢电解槽的骨架，起到支撑电极和隔膜，以及传导电流的作用，根据材料的不同主要分为金属极框和塑料极框。由于传统金属材料重量大、焊接工艺复杂、易腐蚀以及成本较高等问题，当前极框材料有从金属转向高性能塑料或复合材料的趋势。

塑料极框最大的特点就是重量轻，可通过精密注塑技术实现一体化成型，无需复杂焊接工艺，有效降低了成本；此外，塑料极框无需镀镍处理，避免了金属极框因电化学腐蚀导致的寿命问题。目前市面上常用的塑料材料有PSU、PEI、PTFE等。

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一、材料简介及性能

PSU（聚砜）是一种高性能工程塑料，属于聚芳醚砜（PAES）家族，由砜基和芳环结构组成，具有无定形、耐无机酸碱盐等化学腐蚀、耐高温、绝缘特性。

在绿氢领域，PSU及其衍生物（如PPSU、PESU）因其独特的分子结构，成为电解槽关键部件（如极框、隔膜、垫圈）的理想金属替代材料。其分类主要包括：

PSU（聚砜）：耐温范围广（-100~175℃），机械强度高。
PPSU（聚苯砜）：耐温性能更优（短期耐220℃，长期使用可达180℃），抗冲击性更强。

PSU、PPSU分子结构式

PSU系列材料在绿氢电解槽应用中表现卓越，核心性能包括：

耐高温与热稳定性：耐温范围广、耐高温性能强，像PPSU短期可耐受220℃，适用于高温电解槽。热膨胀系数低，尺寸稳定性优异，可避免高温变形。
耐化学腐蚀与水解性：耐受强酸、强碱及电解液腐蚀，在碱性（AWE）、质子交换膜（PEM）、阴离子交换膜（AEM）电解槽中均适用。水解稳定性极佳，长期接触水蒸气仍保持性能。
机械性能与轻量化：机械性能好，如PSU抗压强度高达280 MPa，可承受电解槽系统的高压缩力。相对密度低（PSU为1.24、PPSU为1.29），相比金属部件减重显著，降低设备整体重量，以及运输和安装成本。
加工与设计灵活性：支持注塑、挤出等成型工艺，可制造复杂结构部件（如极框的流道设计）。设计自由度更高，满足电解槽紧凑化、模块化需求。

二、极框应用

在实际应用中，PSU在中低温、成本敏感场景中更具性价比，而由于其优异的耐碱性，主要应用于碱性电解槽。

PPSU因其卓越的耐高温、抗冲击和化学稳定性，成为高温高压电解槽极框的首选材料；且由于其结构高纯度的特性，PPSU适用于一体化设计，如通过注塑成型将流道、密封槽集成于极框，减少装配泄漏风险。

得厚特塑PPSU氢能极框

上海斐业PSU极框

三、材料厂商介绍

1. Syensqo

Syensqo在氢能领域的市场规划聚焦于提供先进材料解决方案，以支持下一代绿氢技术。其目标是提供更高效、更耐用、成本效益更好的材料，以支撑电解水制氢、氢燃料电池、储氢等多种氢能价值链场景，syensqo是电解槽塑料极框材料首选。

Syensqo 与合作伙伴此前实现了轻量化目标，以塑料替代金属，PPSU被制成极框，不仅满足碱性电解槽的应用性能要求，还大大减轻了重量，使用寿命更长。另外，塑料极框还可改善碱性电解槽的热管理效率。

2. 巴斯夫

为助力开发更大型、更高效、更耐用的电解槽，巴斯夫为能源行业提供独特的产品与合作方案：针对用于生产绿氢的水电解槽组件提供量身打造的聚芳醚砜（PSU、PESU、PPSU）Ultrason®系列材料，同时还提供应用技术支持，及可靠的部件设计方面的本地技术支持。

Ultrason® 系列材料非常适合用作碱性水（AWE）、质子交换膜（PEM）和阴离子交换膜（AEM）电解槽各种部件中金属材料的替代选择。巴斯夫Ultrason®全球业务发展部表示会在在部件和工具设计直至最终批量生产过程中提供其专业的建议。

巴斯夫的PEM电解槽用PPSU极框

3. 优巨新材

广东优巨先进新材料股份有限公司是一家专注于特种工程塑料及其关键单体原料的研发、生产与销售的国家级高新技术企业，亦是国家专精特新“小巨人”企业。

优巨新材在 2012 年创立初期，便锁定国家重点扶持和鼓励的战略性新兴产业，以及我国主要依靠进口的重点新材料——特种工程塑料聚芳醚砜。

其率先在国内开发出聚芳醚砜 PPSU、PES、PSU 全系列各应用领域的高品质材料，公司部分技术达至国际先进水平，整体技术处于国内领先水平。并且成功实现了聚芳醚砜的进口替代，成为继比利时索尔维和德国巴斯夫之后，全球第三家，也是国内首家能够同时大规模供应全系列聚芳醚砜材料的企业。

4. 摩纳珀里

摩纳珀里成立于2019年1月14日，位于安徽省淮南市现代煤化工园，从事特种聚合物的研发、生产及技术服务。公司拥有自主研发的聚合技术，致力于聚芳香醚类高分子的产业化。

5. 珠海万通

珠海万通特种工程塑料有限公司原为金发科技股份有限公司特种工程塑料事业部，公司为了立足长远发展，新公司于2015年12月16日在珠海工厂揭牌成立，新公司的成立标志着金发科技特种工程塑料更为独立自主，也定将以更加专业的姿态、更完善的管理满足市场需求，为客户提供优质的服务。

珠海万通提供全面的特种工程塑料解决方案，产品主要包括半芳香族尼龙PA10T/PA6T、液晶聚合物LCP、聚苯硫醚PPS、聚芳醚砜PPSU/PES、聚芳醚酮PAEK、NMT（纳米成型技术）和LDS（激光成型技术）材料等。

6. 浩然特塑

山东浩然特塑股份有限公司始创于2010年8月，是专业从事塑料工业的“金字塔尖”的聚砜类、聚醚醚酮类特种工程塑料原料、改性料及二次制品研发、生产、销售的高新技术企业，荣获国家专精特新小巨人、山东省瞪羚企业、隐形冠军、山东省名牌、科技型中小企业、自主创新企业等荣誉。

2010年，浩然特塑成立之初，便将研发聚砜、聚醚醚酮类特种工程塑料原料、改性料及二次制品作为企业的主要发展方向。2020年，为进一步拓宽我国聚砜类特种工程塑料应用范围，助力改变我国聚砜类投资特种工程塑料依赖进口的被动局面，浩然特塑投资1.4 亿元，建设了总建筑面积 1.6 万平方米，新上设备258台的年产3000吨聚砜系列树脂项目。

来源：艾邦氢科技网综合整理

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