PEM电解槽电流密度高、可耦合绿电的特点受到重视。但仍面临着：1）贵金属催化剂导致成本偏高；2）制成工艺连续化受限；3）寿命有待验证等问题，导致其难以大规模推广，其中成本问题最受关注。
PEM电解槽主要由膜电极和双极板构成。作为电化学反应发生的场所，膜电极被称为电解槽的“心脏”，是直接决定PEM电解槽性能与成本的核心部件。PEM电解槽的三大问题与膜电极发展水平直接相关，突破膜电极产业化成为解决PEM电解槽推广问题的关键。2022年开始，PEM电解槽膜电极热度提升明显，但由于规模不足、贵金属载量高、均一性差等问题，产业化难题仍未突破。
参考燃料电池膜电极发展历程，氢云链认为，率先实现降低贵金属载量、解决浆料涂布均一性、降低膜电极衰减的企业将有望领跑PEM电解槽膜电极市场竞争。
莒纳科技作为绿氢电极供应商，其碱液电极产品推动碱液电解槽走向万 A 时代，PEM 电解槽膜电极也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，其膜电极实现了在2 A@1.9 V@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）。
氢云链希望通过莒纳科技的膜电极技术思路，探讨PEM电解槽产业化的路径，并进一步探讨电解槽电极供应商的发展路径。
莒纳科技 PEM膜电极技术创新
1、PEM膜电极的难题
膜电极占据电解槽成本约30%，是电解槽性能、寿命与成本的核心。因此膜电极的产品水平直接决定PEM电解槽产品水平。
目前膜电极在技术和工艺上面临着成本高、催化剂均一性差、涂布难等三大问题，其中由于成本高是PEM电解槽推广难的关键问题，因此催化剂成本受关注程度最高。
（1）催化剂贵金属载量大、成本高
贵金属载量大推高膜电极成本。由于质子膜形成的强酸性环境导致催化剂选择范围小，尤其是阳极过高的过电位导致选择更加狭窄。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。
铱储量少引发行业担忧。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，极大制约产业正常发展。
（2）催化剂均一性不理想
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。
（3）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。
2、莒纳的解决方案
针对膜电极面临的难题，莒纳科技通过催化剂材料微观结构改进和工艺创新，实现了在性能不变的情况下膜电极成本有望下降约30%的目标，并加速了膜电极连续、稳定的规模化生产工艺，从成本和生产工艺两个方面推动了膜电极的产品化，推动PEM电解槽的商业化应用。
（1）低铂低铱催化剂推动膜电极降本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。
