Dans l'industrie de l'énergie hydrogène, les diaphragmes, en tant que composants essentiels des électrolyseurs, jouent un rôle crucial. Différents types d'électrolyseurs utilisent différents matériaux de diaphragme, et le choix de ces matériaux affecte non seulement les performances et les coûts des électrolyseurs, mais détermine également la viabilité économique et la faisabilité de l'ensemble du projet d'hydrogène vert. Cet article se concentre sur l'analyse des applications actuelles, des défis et des tendances de développement futur des diaphragmes en PPS (sulfure de polyphénylène) et des membranes en PSF (acide perfluorosulfonique) dans les électrolyseurs alcalins et les électrolyseurs PEM (à membrane échangeuse de protons).
Applications et défis des diaphragmes en PPS dans les électrolyseurs alcalins
Les diaphragmes en PPS, grâce à leur excellente résistance aux alcalis, leur stabilité chimique et leur résistance mécanique, sont devenus des matériaux de diaphragme largement utilisés dans les électrolyseurs alcalins. Les statistiques montrent que les diaphragmes en PPS représentent 10 % à 13 % du coût total des électrolyseurs alcalins, et plus de 95 % des projets actuels d'hydrogène vert adoptent ce type de diaphragme. Le coût de production d'un électrolyseur alcalin d'une capacité de 1 000 Nm³/h est d'environ 4,5 millions de yuans, dont le coût du diaphragme est d'environ 500 000 yuans.
Cependant, la production de diaphragmes en PPS n'est pas une tâche facile. Sur le marché, Toray du Japon est leader dans ce domaine, avec une qualité de produit et un niveau technique largement reconnus. En revanche, seulement 5 à 10 entreprises nationales peuvent fournir des produits de diaphragme en PPS, et certaines de ces entreprises ont un retour d'expérience utilisateur limité. Les trois principaux acteurs de l'industrie incluent Toray du Japon, Tianjin Tianlun et Tianjin Kairui. Bien que Zhejiang Zhengben soit également impliqué, sa compétitivité est relativement plus faible. Beijing Tanneng prétend produire des diaphragmes en PPS, mais ses produits ciblent principalement les diaphragmes composites, qui diffèrent considérablement des diaphragmes en PPS traditionnels en termes de technologie et sont encore en phase de test sur le marché, pas encore disponibles pour une entrée à grande échelle sur le marché.
Dans la production de diaphragmes en PPS, assurer la sécurité, améliorer l'efficacité énergétique et prolonger la durée de vie sont les principaux défis. De plus, en raison du ralentissement des expéditions et des appels d'offres pour les électrolyseurs alcalins, le volume de livraison des diaphragmes en PPS devrait diminuer en 2024, estimé à environ 30 000 m². Il convient de noter qu'un électrolyseur alcalin d'une capacité de 1 000 Nm³/h nécessite généralement 1 300 à 1 500 m² de diaphragmes, mais l'augmentation de la production d'hydrogène n'entraîne pas toujours une augmentation linéaire de l'utilisation des diaphragmes, car cela dépend de la conception structurelle de l'électrolyseur.
En termes de livraison, les fabricants de diaphragmes maintiennent généralement un inventaire de 1,1 à 1,2 fois le volume de production pour s'adapter aux méthodes de production basées sur les commandes. Les producteurs de résine et de fibres en amont maintiennent des inventaires légèrement plus élevés, de 1 à 1,5 fois, pour garantir la stabilité de la chaîne d'approvisionnement.
Applications et développement des membranes en PSF dans les électrolyseurs PEM
Contrairement aux diaphragmes en PPS, les membranes en PSF sont principalement utilisées dans les électrolyseurs PEM, formant le coût principal des électrodes à membrane des PEM. Avec les électrodes et les catalyseurs en métaux précieux, les membranes en PSF supportent les principales dépenses, et leurs performances affectent directement l'efficacité et la durée de vie des électrolyseurs PEM. Actuellement, Dongyue Future se distingue sur le marché national, avec ses produits de membranes en PSF largement appliqués dans les électrolyseurs PEM.
Comparés aux électrolyseurs alcalins, les électrolyseurs PEM offrent une efficacité énergétique plus élevée et un encombrement réduit, mais leurs coûts sont relativement plus élevés. Avec les avancées technologiques continues et les réductions progressives des coûts, les perspectives d'application des électrolyseurs PEM dans les projets d'hydrogène vert deviennent de plus en plus prometteuses. Par conséquent, en tant que l'un des matériaux clés pour les électrolyseurs PEM, la demande du marché pour les membranes en PSF devrait continuer à croître.
Opportunités de développement dans le domaine des nouveaux matériaux
En plus des diaphragmes pour l'énergie hydrogène, certains domaines de nouveaux matériaux se développent également continuellement, tels que les semi-conducteurs ou les matériaux spécialisés utilisés dans les batteries et d'autres applications. Le développement de ces nouveaux matériaux a été stimulé par de nouvelles politiques du Ministère de la Gestion des Urgences, notamment des progrès significatifs dans les matériaux résistants au feu, aux acides et aux alcalis. L'émergence et l'application de ces nouveaux matériaux enrichissent non seulement la gamme de produits de la chaîne industrielle de l'énergie hydrogène, mais offrent également plus de possibilités et de choix pour le développement de l'industrie de l'énergie hydrogène.
Conclusion et perspectives
En résumé, les diaphragmes en PPS et les membranes en PSF ont une valeur d'application significative et des perspectives de marché dans l'industrie de l'énergie hydrogène. Cependant, la production de diaphragmes en PPS fait encore face à de nombreux défis, nécessitant une amélioration continue de la qualité des produits et des niveaux techniques pour répondre aux demandes du marché. Parallèlement, avec les avancées continues de la technologie des électrolyseurs PEM et les réductions de coûts, la demande du marché pour les membranes en PSF devrait également croître régulièrement. De plus, le développement de nouveaux domaines de matériaux apporte plus d'opportunités et de défis à l'industrie de l'énergie hydrogène. À l'avenir, avec le développement continu de l'industrie de l'énergie hydrogène et les progrès technologiques, nous avons des raisons de croire que ces matériaux de diaphragme joueront un rôle encore plus important dans l'industrie de l'énergie hydrogène.
Rédigé par : Xin Shi, analyste en énergie hydrogène chez SMM—135,152,194,05 (WeChat disponible). Si vous êtes également intéressé par l'énergie hydrogène, n'hésitez pas à me contacter et à me rejoindre pour suivre le développement futur de l'énergie hydrogène !
