KIST通过低碱度水电解推动绿色氢能技术自主化

随着绿色氢气成为下一代关键清洁能源，实现其稳定且低成本生产的技术已成为重大挑战。然而，传统水电解技术在大规模应用中受到高系统成本和高运维负担的限制。尤其是在长期运行过程中，性能衰减和维护成本上升的问题严重阻碍了商业化进程。因此，市场对能够同时提升效率、稳定性和成本竞争力的新型电解技术需求日益增长。

韩国科学技术研究院（KIST，院长Sang-Rok Oh）氢能与燃料电池研究中心，由Dirk Henkensmeier博士领导的研究团队，开发出一种新型水电解膜材料，该材料在低碱度条件下依然能够稳定运行，其导电性能显著优于现有系统。该新型膜在低浓度碱性环境中仍能保持较高的产氢性能，为低碱度水电解技术奠定了技术基础。

该膜的设计避免了长期运行中常见的结构性劣化问题，同时实现了电解质的稳定吸收与保持。实验结果表明，即使在高温条件下长时间运行，该膜仍能维持稳定的电化学性能，并有效分离氢气和氧气，满足安全要求。此外，在相对较低碱度条件下即可实现高效离子传输，其制氢性能优于现有商业膜材料，表明系统效率得到提升，同时运行负担明显降低。

值得注意的是，该膜支持低成本催化剂的使用，并能在低碱度环境中保持稳定的离子传导，使电解槽能够在更低电池电压下运行。这直接降低了电力消耗，而电力成本正是水电解总成本中的主要组成部分。同时，膜寿命的延长减少了更换频率和维护需求。这些优势共同降低了设备投资成本和运行成本，从而显著提升绿色制氢的整体经济性。

该技术基于一种低碱度离子溶剂化膜水电解（LA-ISMWE）概念，一张膜即可适用于多种电解系统。这种灵活性不仅提升了系统可操作性，也进一步降低了绿色制氢成本。目前，全球核心电解膜材料市场主要被美国、加拿大和欧洲企业垄断，此项成果有望实现关键材料本土化，并产生进口替代效应。同时，该技术还为向产氢国家出口电解技术奠定基础，提升韩国在全球绿色氢能领域的技术竞争力和产业地位。

KIST的Henkensmeier博士表示：“迄今为止，水电解技术始终面临性能、稳定性与成本之间的固有权衡。此次研究为同时改善这三方面提供了新的方向。我们希望这项技术能够推动绿色氢气生产成本下降，并增强韩国在水电解技术领域的竞争力。”

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41560-025-01876-9

（素材来自：KIST 全球氢能网、新能源网综合）