在全球能源安全和碳中和背景下，氢能需求爆发，电解槽市场启动。由于成本优势，碱性电解槽成为电解水制氢市场的主导力量，以PEM电解槽为主的欧美地区也开始跑步进入碱性电解槽领域。
在面对可再生能源制氢、制加氢一体站等新场景、新需求时，碱性电解槽出现制氢量不足、体积庞大、能耗过高等一系列难题，其主要原因是电流密度较低等技术难点长期未得到突破，这也是对比PEM电解槽最主要的性能差距。在实现持续突破单槽产氢量后，提高电流密度成为碱性电解槽提升性价比优势、保持对PEM电解槽市场领先的关键。打破碱性电解槽电流密度天花板，需要在材料、设计、工艺等多方面入手，其中改进电极是最关键的环节之一。莒纳科技是绿氢电极材料与解决方案供应商，聚焦先进电催化材料科技的创新与技术应用，致力于为电解槽企业提供领先的电极产品。1月12日，莒纳科技于其成都工厂举办产品发布会，宣布其首款碱液电极JA系列正式量产下线，电流密度最高可达11900A/m²，并在现场与宝瀛气体、中电丰业、国富氢能等企业签署超千万订单。
莒纳科技碱液电极产品下线发布会，来源：莒纳科技
莒纳科技万安级别产品的量产，一方面将助力碱性电解槽进入万安电密时代，另一方面也说明电解槽产业进入产业分工、协同创新的新阶段。上下游企业需要根据新的产业阶段，设定新的产品技术目标和产业合作模式，才能真正把握市场发展机遇，推动企业和产业向前发展。碱性电解槽成市场主流，大标方“军备竞赛”启动。2022年全球电解槽市场规模再次翻倍。由于巨大的成本优势，碱性电解槽占据了国内市场的绝对地位，在一向被认为偏好PEM电解槽的国外市场中也实现了反超。
碱性电解槽新品频出，而“大标方”成为众多碱性电解槽新品的最大卖点。单槽产能持续攀升，短短一年内从1000Nm³/h发展到2000Nm³/h，颇有“军备竞赛”之感。值得注意的是，本轮电解槽热潮更多解决了企业自身“有无”问题，对于其他环节技术创新关联较少。高电密将成碱性电解槽下阶段创新重点。在大标方取得阶段性成绩后，随着电解设备规模化示范应用和电解槽产业链持续完善，碱性电解槽开始面临新挑战。一是新场景下新需求显现。制加氢一体站、工业大规模制氢等新场景发展提出了小型化、轻量化、长寿命、易维修等要求。以制加氢一体站为例，有加氢站企业向氢云链表示：“2023年制加氢一体站将会大量出现，对电解槽的体积、重量就提出了新要求。”二是PEM电解槽的竞争。随着产业链逐渐形成、产能逐步建立，国内PEM电解槽成本将在技术进步和规模效应的叠加作用下快速下降，目前价格高于碱槽5-7倍的情况将得到明显改善，性价比大幅提升，同时PEM的单槽产能也在持续突破。在成本优势大幅下降时，碱性电解槽性能方面的劣势将被放大，市场竞争的关键将可能从价格向性价比转变。有电解槽厂商向氢云链表示：“在未来看得见的5年里，碱性电解槽成本将下降一半，PEM电解槽则降至目前碱性电解槽的价格。价格和单槽产能等方面差距的缩小肯定会对碱性电解槽形成冲击，碱槽必须实现性能上的提升，才能维持市场竞争力。”碱性电解槽必须突破小型化、轻量化等新场景需求，并缩小乃至赶超与PEM槽在性能上的差距。关键在于提升电流密度。电流密度是目前碱性电解槽与PEM电解槽最主要的性能差距之一。目前国内碱性电解槽的电流密度基本在5000A/m²以下，对比PEM电解槽动辄10000A/m²以上的电密达到3-7倍差距。碱性电解槽体积庞大、重量过高、能耗高等待突破难题同样与较低的电流密度息息相关。部分碱性电解槽厂商已开始致力于提高电密并取得一定的成绩，但距离PEM槽万安级电密仍有相当距离。提高电密方法包括调整核心材料、优化结构和电极性能等，其中优化电极是最佳路径之一。
莒纳科技JA系列碱液电极通过独特的催化剂材料设计和创新的负载工艺，实现碱性电解槽电流密度突破万安大关。
莒纳科技碱液电极产品，来源：莒纳科技
- 电密提升50%，最高达到11900A/m²。根据电解槽厂商实测数据，JA系列电极可将电解槽电流密度提升50%以上，最高可达11900A/m²，媲美PEM电解槽。
- 电耗降低10-20%，最低可至3.66kwh/Nm³·H₂。JA系列电极通过降低析氢、析氧过电位和电极接触电阻，使小室电压下降20%，电解效率提升至近80%，从而降低能耗超10%，直流电耗最低可至3.66kwh/Nm³·H₂，实现氢气生产电耗小于50kwh/kg。
- 自由定制电极尺寸，尺寸直径可达1.9m。为满足碱性电解槽的结构创新需求，除了镍网、泡沫镍等基材可选外，莒纳科技还能够根据槽商实际需求定制电极形状，尺寸可在100-1900mm直接内调整，厚度调整范围是0.2mm-5.0mm。
2022年12月，莒纳科技成都工厂正式投产，开启交付。数家电解槽厂商对莒纳科技的量产产品进行了测试，图4为电解槽厂商的实测数据。
莒纳科技JA系列电极的高电密、低电耗特性可帮助解决电解槽的多个难题。在电解小室不变情况下，电流密度提升可以直接提升电解槽功率，实现产氢量的提高，助力电解槽突破3000标方。在相同的产氢速率下，电流密度的提升可减少50%以上的小室数量，从而实现槽体体积减少50%以上，满足更多室内或撬装需求。生产成本方面，小室数量的减少直接减少50%生产用料，并显著降低工艺难度，从而降低生产成本，同时还降低了对生产设备和厂房的要求，如槽体长度缩短后，有望不再需要甲类厂房作为生产场所。运营成本方面，电费是电解制氢的主要成本，电耗下降将显著降低运营成本——以产氢量1000标方/小时的电解槽为例，若电解槽寿命为10年，生命周期内最高可节省4000万度。在新场景要求下，电解槽出现了一系列新技术难点，电解槽产业需要对原材料、生产工艺、大规模系统集成、电-氢耦合等难点进行突破，这仅依靠槽商难以完成。
产业分工是走向成熟的标致。核心零部件供应商的发展，除了提供更多产品解决方案外，更重要的是提供电解槽行业“水煤电”，承担突破核心零部件难题重任，让电解槽厂商回归本位。莒纳科技就是其中的典型代表。莒纳科技通过提供万安级别的电极产品和定制化的产品服务，解决槽商在电极环节的后顾之忧，让槽商更加专注于电解槽整体的突破；通过协同创新，加快推动电解槽新技术和新应用难题的解决。莒纳科技已经得到了市场的回应，目前已经与宝瀛气体、中电丰业、国富氢能等多家电解槽企业达成合作协议，订单已达到千万级别。不仅仅是万安电密。在与槽商的积极合作的基础上，莒纳科技的技术人员提出了下一代电解槽的性能目标：- 电流密度调节范围达到1000-11900A/m²；
- 电密在3000A/m²情况下，直流电耗降低至4.0kWh/Nm³·H₂以下。
“采用‘莒纳电极+复合隔膜+扩散层+平板结构’的方案有望实现这个目标。”莒纳科技负责人说道。这有利于推动下一代电解槽在性能上实现“高电密-宽负载-低电耗”的全面突破，满足可再生能源波动性要求、进一步推动电解槽大标方发展、实现电解槽的小型化和轻量化，大幅缩小与PEM电解槽的性能差距，保持碱槽在市场的领先。这也象征着，电解槽产业已经进入协同创新的新阶段，产品技术指标的设计、产业合作的模式都将迎来新变化，进而推动市场新机遇的出现。