2024年12月11日，在由香橙会研究院举办的“2024氢能年会：分析与预测”上，文景能源总经理蔡俊分享了《6N级高性能、高安全、高可靠PEM现场制氢解决方案探索》的主题演讲从研发、产品的视角展示了文景能源的制氢技术实践。
“ALK和PEM和AEM，我把它们看作内燃机、三元锂电和固态电池的对比”。文景能源总经理蔡俊在开始提到制氢技术路线时提到。
ALK技术有很多优势，也是目前的主流应用；PEM也有它独特的优势，在于它的电流密度、快速响应、相对安全性、维保周期和成本和产生的氢气纯度，不过PEM现在成本比较高；AEM最近几个月市场追求热度非常高，文景也在做，我们做下来感觉AEM还是有一些可靠性、寿命技术需要突破。
蔡俊表示，“总体来看我们觉得今后几年PEM电解水制氢还会是一个非常有竞争力的技术路线，并且PEM成本也在飞快地往下降”。
1. 交大燃料电池所走出的制氢新锐
文景能源是一家依托交大燃料电池所孵化的公司，在22年8月注册成立。依托交大燃料电池所在燃料电池电堆和电解水制氢领域超过十多年的技术积淀，文景能源在成立两年的时间里就实现了电解槽（PEM和AEM）和燃料电池电堆的量产能力。
“我们团队研发人员比例超过了70%，而且我们有一个很明显的优势，可以依托交大雄厚的基础研究资源做到产学研充分联动。”蔡俊表示。
针对某些未来的亮点技术，文景可以利用交大的资源，做很多前期的测试来论证这些技术是否是有优势，未来是否会是一个方向，一旦我们认为这是一个方向，交大燃料电池所会非常快地完成从0到1的突破，由文景来实现从1到10的工程化和产业化，不仅仅是电解槽技术开发，燃料电池也是如此。文景能源采用共性的流程、方法、工具来支撑电解槽和燃料电池的开发。
目前文景能源的电解槽产品图谱已经形成了包括常压、高压还有通过催化剂调整做到高适应性，宽运行范围的PEM和AEM系列，另外也在研发一些特殊产物电解槽包括海水制氢、二氧化碳电解技术。
2. PEM电解水制氢 文景能源的创新实践
“我们追求的是高纯度PEM电解槽生产，高纯度就是尽可能降低氧中氢和氢中氧”，蔡俊表示。如何做？
蔡俊称，与在质子膜和阳极之间的铂碳消氢层类似，我们在质子膜和阴极之间增加一个铂合金消氧层，通过氢氧反应来显著降低氢中氧浓度，研究表明，氢中氧浓度降低的幅度和催化剂活性有关，因此我们采用活性较强的铂合金催化剂。提升氢气纯度，也可以在电解槽系统端使用提纯装备，比如钯膜。但用钯膜做会存在因为氧化反应产生的高温而带来的安全方面的风险，如果把除氧技术用在电解槽里面，流道有足够的水产生，水就会带走氢氧反应带来的热量，不会产生局部过热，同时又能产生高纯度的氢气。
另外通过调整催化剂结构增加一些催化剂微孔，可以增加气泡逃逸。文景能源在催化层结构上也做了一些突起设计，这个设计为了进一步增加气泡逃逸的速率。此外，还提出双层PTL技术，上面一层PTL相对稀疏，下面相对致密。通过上面一层PTL把氧气排掉，提高氢气纯度。
现在所有的PEM电解槽企业都在追求的性能层面，文景能源也做了几个方面的优化：
第一，催化层微结构调整- 多微孔结构催化剂团聚体，强化催化层传质。
第二，变径流道设计-局部流速提高100% ，宏观传质强化。
第三，进/出歧管设计优化-优化流量分配，提升单节一致性。
对于电解槽的可靠性，主要从材料、密封和结构层面着手。采用PPS材质极框做到高强耐久，利用台阶形的创新结构，减少钛刀口对于膜的损伤，这样增加了膜可靠性。对密封槽做粗糙化的处理，这样增加密封圈锚定的稳定性。密封圈设计采用双峰的抗滑移结构，强度增加很多，密封圈也大大提升了密封可靠性。
“除了在电解槽层面提升性能、纯度和可靠性，电解槽系统层面同样有很多事情可以做。”蔡俊表示，“系统架构通过算法，能够做到电解槽高可靠和高安全”。
从阴极、阳极各个角度，系统层面在阳极用多重温度压力和流量监控确保槽体安全，设一级和二级气液分离，确保氢氧按预期流量排除，防止氢气聚集带来的安全隐患，在三腔也会做到必要情况下的氮气吹扫，进一步降低安全风险，最后是环境监测也会设置多重监测。
电解槽系统软件设计的角度，电解槽也有电化学阻抗，根据电解槽电化学阻抗能够开发出很多基于电解槽状态的预测模型，把这个模型嵌入到电解槽运行的软件中，基于电化学阻抗和极化曲线预测，从而对整个膜情况判断，比如是否有裂痕、粗糙老化的现象，最后通过预测模型对槽做高精度的控制，从系统软件层面进提高电解槽可靠性和稳定性。
文景能源设计的电解槽系统有超过四十多个实时监测，超过三十个闭环控制策略，超过二十个控制策略，超过10个预测模型，从系统层面进一步提高可靠性和安全性。
文景能源已经给客户交付了AEM和PEM混联的系统，通过一个略微比较小的30千瓦的AEM槽加上两个五千瓦PEM槽并列。高压可以做到操作压力3.5兆帕，2V达到2A电流密度，AEM槽也可以做到10到20标方。
“文景能源在产品可靠性上的设计理念在PEM电解槽、AEM电解槽以及整个系统上都是有体现的。”，文景能源总经理蔡俊肯定地说。
原文标题 : 上海交大飞出的电解槽新秀！看文景能源如何解决制氢系列难题
