艾邦第二届电解水制氢产业论坛荣幸邀请到奥德源 营销总监 田鹤于现场进行精彩演讲，演讲议题为《制氢电解槽电极创新与发展》。论坛现场，田总监重点介绍了制氢高性能雷尼镍电极的创新工艺及弹性支撑电极的应用优势。

制氢电极作为决定制氢电解槽性能关键因素，其面临的问题直接导致电解槽运行稳定性差、能效衰减快、维护频次高，严重制约了绿氢制备的经济性与可靠性。目前市面上制氢电极普遍存在的问题：

1、基材及工艺

• 电极断丝，集中放电，击穿隔膜
• 涂层脱落：残留的铝逐步溶出，与电解液发生反应对电解液造成污染，影响催化性能并堵塞隔膜。

2、结构问题

• 刚性支撑结构，气阻大、电阻高、电密低
• 生产、运输、安装过程中形变

3、极框腐蚀

• 电极与极框的焊接破坏镀层
• 增加维护成本，影响槽体使用寿命

面对制氢电解槽普遍遇到的问题，奥德源开发出了三款主要产品，包括高性能雷尼镍电极、柔性连接膜极距结构弹性支撑体，以及柔性连接膜极距结构弹性支撑复合电极。

一、雷尼镍电极

为解决断丝和涂层脱落的问题，从雷尼镍电极的生产工艺入手，阳极电极首先通过基材的检验，经多次拉拔后退火，编织阶、裁剪、检验（剔除断丝的正极）；完成阳极网的编织后，即可进行阴极侧的制作，主要经过喷砂、喷涂、热分解、活化以及性能检测。

雷尼镍电极生产流程

1、阳极制备

在阳极的生产过程中，检验阶段出现的断丝一般是裁剪和编织过程造成的，而电解槽运行过程阳极出现的断丝一般是拉拔和退火过程出现问题。

拉拔工艺对丝材质量影响非常大，主要取决于拉拔的模具，在同等模具质量下，拉拔的丝材数量越多，丝的品质越低。而随后进行的退火工艺则直接决定镍丝基材的机械性能，如张力、弹性、硬度等。

从成本控制与性价比维度分析，外购镍丝进行电极网编织虽为高效解决方案，但为确保电极网结构稳定性和使用寿命，奥德源始终坚持实施全流程自主生产体系。

2、阴极制备

阴极的制作主要流程为喷砂、喷涂、热分解、活化和性能检测。传统喷砂工艺后需配合酸洗处理，现因环保要求已取消该工序；喷砂过程中，不同的丝径需采用不同目数、压力进行，否则会出现粗糙度不同、结合度下降、丝材变形或断裂、涂层均匀性差等问题。

喷涂后，大部分制造商会选择直接进行活化，奥德源则在两道工序中新增一道热分解工序，该工艺基于奥德源在氯碱行业积累的贵金属电极制造经验进行优化，经过热分解的电极附着力更高，且能促进活化阶段铝更充分地溶出。

在活化阶段，具体操作是将镍网浸入氢氧化钠溶液中溶出涂层残留的铝，该过程需掌握合适的温度和时间。活化温度过高，铝的溶出速度过快，会造成电极出现蜂窝塌陷的问题，从而降低电极的比表面积。

而活化温度过低，铝溶出不充分，残留的铝会在电解制氢过程中不断溶出并与电解液反应生成偏铝酸钾。当偏铝酸钾浓度增加到一定程度后会再次反应生成白色胶状物氢氧化铝，悬浮在电解液中污染电解液，且还会附着在隔膜上堵塞隔膜。而通过热分解工序再进行活化，可以确保涂层中铝的含量低于0.1%。

电解制氢过程铝在电解液中的影响

奥德源经上述工艺流程制得的高性能雷尼镍电极具有不断丝、附着力强，比表面积大、铝残留量低的优势。

二、柔性连接膜极距弹性支撑体

奥德源的柔性连接膜极距弹性支撑体，是结合氯碱电解槽模具及高电密制氢单元槽改造的，规格为1厘米至2.4米，根据不同规格的制氢电解槽使用不用参数制得的弹性支撑体，可有效提高电解槽的制氢性能：

• 提高电密：提高电极与支撑体接触面积，使电流分布更均匀，提高电流密度，可降低接触电阻；
• 预防尖端放电：与隔膜紧密贴合且接触均匀，对隔膜起到保护作用，延长使用寿命，提高安全性、稳定性；
• 降低气阻：网孔密布的结构具有气泡切割作用，抑制大气泡的生成，有效降低气阻；
• 解决气体腐蚀：纯镍丝编织，耐腐蚀，有效解决了气体腐蚀问题。

奥德源柔性连接膜极距弹性支撑体

三、弹性支撑复合电极

基于上述高性能雷尼镍电极和弹性支撑体，奥德源利用纯镍将两者结合得到弹性支撑复合电极，适用于新型碱性中压、常压高电密、大标方制氢电解槽。

产品特点：

• 提高电流密度：加强了电极与隔膜的贴合度，实现了真正的膜极距，产能更高；
• 不损坏镀层：无需与极框焊接处理，避免了传统焊接工艺对镀层的破坏；
• 降低槽室数量：弹性支撑体复合电极工业化应用数据显示，可降低槽室数量20%~30%左右，更具有经济性；
• 安装简易：将阴阳两极至于隔膜两侧，加上垫片，再利用极框安装即可。

复合电极安装示意图

四、企业介绍

奥德源自2008年开始研究弹性支撑体，参与了氯碱行业电解槽膜极距节能技术改造。自主研发了过硫酸盐、过二硫酸、盐酸电解槽及常压碱性水制氢电解槽， 创新了贵金属电极涂层技术，获得相关专利二十八项。

奥德源深耕电化学行业16年，已发展成为：最懂电解槽的电极专业生产者、电解槽膜极距方案解决专家、电解槽弹性支撑复合电极开创者。目前，国内多家制氢行业领军企业已完成奥德源弹性支撑体的小试及中试阶段验证，部分企业已实现应用。

2024年6月，奥德源正式揭牌其绿氢产业专业委员会。其四大主要板块包括氢能装备产业研究院、标准委员会、会员服务部及产业服务部，由电解槽装备商、供应商、应用商、配套服务商组成，应用于氢冶金、氢化工等领域。

来源：奥德源营销总监田鹤在艾邦第二届电解水制氢产业论坛演讲资料

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根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2020）》预测，2030年中国氢气需求量达3715万吨，2050年达9690万吨。有分析认为，电解水制氢将逐步作为中国氢能供应的主体，在氢能供给结构的占比将在2040、2050年分别达到45%、70%。 因此，在“双碳”背景下，电解水制氢项目成为了市场关注的热点话题。为促进行业信息流通，艾邦建有制氢产业交流群，聚焦氢气生产、碱水/PEM电解槽（隔膜、极板、催化剂、极框、密封垫片等）、PPS、质子交换膜、钛金属、镍网等产业链上下游，设备，材料，配件等配套资源，欢迎大家加入