“超級堿性”電解槽的由來

目前主流的電解水制氫技術路線包括堿性電解水（ALK, AWE）、質子交換膜電解水（PEM）、陰離子交換膜電解水（AEM）以及固體氧化物電解水（SOEC）等，業內對此已較為熟悉。關于“超級堿性”的表述雖在業界形成初步共識，但普及度尚待提高，本文旨在再次科普其由來。

傳統堿性電解技術常表現出工作電流密度低、體積大、重量重、工作負載范圍窄、變載能力差等特點，導致行業內外普遍為其貼上了“傻大粗笨”的標簽。然而，致力于堿性電解技術研發的專業人士并未滿足于現狀。回溯其發展歷程可見，盡管技術演進相對緩慢，但從未停止進步。尤其自20世紀70年代末至80年代起，一系列創新改進已顯著提升了堿性電解技術的工作電流密度和變載能力（詳見表1），這一進程延續至今。

當前市場上多數堿性電解產品仍未克服固有缺陷，但已出現的突破性成果不應被忽視。為此，我司于2022年末至2023年初提出“超級堿性”概念（相關商標已注冊），旨在與傳統堿性技術明確區分。

“超級堿性”這一專業術語正被越來越多的從業者和企業官方采用。然而，大量上下游人士尚未真正理解其內涵，也未認識到堿性電解技術遠未觸及性能天花板，更未能扭轉大眾對該技術的固有印象。這正是本文再次科普“超級堿性”的意義——希望更多人了解堿性技術的潛力，明確其完全可實現更優性能。

可再生能源電力制氫的需求對電解系統提出了更高要求：高電流密度（小型化、輕量化及核心性能指標）、寬工作負載范圍、高動態響應能力。對此，多數人首選PEM或尚處于較低技術成熟度（TRL）的AEM。我們積極歡迎并支持新技術的發展與應用，但這并非忽視或否定堿性技術進步的理由。從電解水制氫的本質出發，“性價比” 始終是核心評判標準（需在滿足應用場景性能需求的前提下考量合理成本）。

重申現階段大型單體產氫設備商業化初期的核心關切點：

第一層面：

安全、穩定、長周期運行（避免重大運行事故）。

第二層面：

能耗表現，以及工程化建設與維護便利性。

第三層面：

其他領先效應或噱頭。

對三種主流路線的可比關鍵參數梳理如下：

超級堿性：

額定電流密度：≥8000 A/m2

工作范圍：10%~150%

變載速率：≥5%~8%/s（實際案例證明可耦合可再生能源波動）

工程驗證：40多年實際應用經驗

產業鏈：成熟，具備價格空間

備注：仍有進一步技術成長空間

AEM：

額定電流密度：≥8000 A/m2

工作范圍：10%~150%

變載速率：≥5%~8%/s

工程驗證：需要進一步驗證

產業鏈：核心環節有欠缺，現階段價格偏高

備注：技術天花板尚遠

與超級堿性的本質區別：

氫氧根離子（OH?）傳遞方式不同（可能影響液態電解質濃度）。

PEM：

額定電流密度：≥10000~15000 A/m2

工作范圍：10%~300%（部分企業會提高額定電密、縮小范圍）

變載速率：約10%/s

壽命驗證：需進一步工程驗證

產業鏈：成熟，價格高于堿性但空間已打開

需強調，各技術路線均在動態發展，遠未觸及理論天花板。 低溫電解水技術的基本機理一致，優化方向均為降低析氫/析氧過電位、減少接觸電阻、降低離子/質子傳遞電阻等（此為電解槽層面）。對于完整的電解系統，除電解槽本身外，BOP（輔助系統）的優化對系統高效穩定運行至關重要。

總而言之：

“超級堿性”是區別于傳統堿性電解水技術的表述，本質是高性能的堿性液態電解質電解技術。其展現的性能參數已可與當前階段的AEM和PEM媲美，且基于全方位對比，現階段更具性價比優勢。未來格局將取決于各技術的持續發展和工程驗證情況。