制氢路径电解水技术
电解水制氢是通过电能将水分解为氢气和氧气的清洁工艺，其最大优势在于电解过程不产生二氧化碳等有害气体。该技术最早可追溯至18世纪末期，由两位科学家通过实验验证原理，在19世纪取得显著突破并于该世纪末实现工业应用。发展历程中，关键材料（如高效隔膜）、电源系统及离子传导膜的创新推动了技术迭代。现代电解系统的里程碑包括：20世纪中期出现的质子传导膜电解装置，80年代开发的高温固体电解质电解槽，以及21世纪初问世的阴离子交换膜电解技术。
当前电解水制氢已形成多技术路线并行发展的格局，主要包括：碱性电解、质子交换膜电解、阴离子交换膜电解、固体氧化物电解、微生物电解及酸碱双性电解质电解等方案。
技术原理基础
电解过程以水为原料，将电能转化为氢气的化学能。阳极发生氧化反应生成氧气，阴极发生还原反应产出氢气。在标准条件（25℃，常压）下，水分解的理论电压为1.23伏，但实际运行电压通常高于此值。
反应机理特征
电解过程包含阴阳极两类核心反应：
– 阴极析氢反应（HER）：双电子转移过程，在酸/碱环境中均存在。第一步为Volmer反应：氢原子吸附在电极活性位点形成M-H*键；后续通过Heyrovsky或Tafel路径脱附生成氢气。
– 阳极析氧反应（OER）：四电子转移的复杂过程。经历四步反应：首先生成M-OH*和M-O*中间体，随后M-O*与含氧基团结合形成M-OOH*，最终M-OOH*分解释放氧气。
碱性电解技术
作为最成熟的电解方案，该技术已有百年工业应用史。其优势在于可靠性高、成本低且运行稳定，通常采用矿物纤维隔膜和特定浓度碱性电解液。但存在气体互渗、产物纯度受限、电解液腐蚀性强、工作压力低、电流密度不足及运行灵活性欠缺等瓶颈。当前研究重点包括：通过多模态自优化策略提升能效一致性，开发镍钴基多孔催化涂层降低过电位等。
质子交换膜电解技术
该方案具备响应迅速、能效高、动态性能好、结构紧凑等优势，可在高电流密度下制备超高纯度氢气（>99.99%）。其核心采用氟磺酸类离子传导膜，配合贵金属催化剂。但昂贵的膜材料与催化剂制约了规模化应用。研究显示：高压系统（无独立压缩机）比常压系统节能显著，但超过300巴的超高压技术仍存在工程化障碍。
阴离子交换膜电解技术
采用低成本离子膜和弱碱性/纯水电解质，配合非贵金属催化剂，使其兼具经济性、低腐蚀性和结构紧凑优势。当前瓶颈在于功率密度低、膜稳定性不足。主要突破方向包括：开发高性能非贵金属催化剂、提升离子膜导电率与耐久性、优化系统结构。无铂族金属催化剂的研发有望大幅降低成本。
固体氧化物电解技术
基于固体陶瓷电解质的高温方案（500-1000℃），具有结构紧凑、响应快的特点。但面临技术成熟度低、能耗高、成本高、耐久性不足等挑战。创新方向聚焦：先进制造工艺（如带材铸造）、电极材料掺杂改性（如锶掺杂钙钛矿）、海水电解应用等。纳米复合电极和层状钙钛矿设计展现出提升催化稳定性潜力。
酸碱双性电解质电解技术
该新兴方案使用酸/碱复合电解质，在常温（20-60℃）和中等电压（约2.0V）下运行，能效表现突出。但双性离子膜的应用导致系统结构复杂、膜电阻增高，需同时管理两种电解液也增加了操作难度。
驰飞超声波的燃料电池催化剂涂覆系统可制备高度均匀、重复性佳且经久耐用的涂层，因此对这类高难度应用场景适配性极强。从研发阶段到量产环节，其防堵塞技术能精准调控涂层属性，显著减少材料消耗，同时降低维护成本与停机时长。
在燃料电池及电解过程中，驰飞超声波喷涂系统可向全氟磺酸树脂膜（Nafion）等质子交换膜（PEM）电解器涂覆高耐用性、高均匀度的碳基催化剂墨水涂层，且不会造成膜体变形。均匀的催化剂涂层能沉积于质子交换膜燃料电池、气体扩散层（GDLs）、电极、各类电解质膜及固体氧化物燃料电池表面，所用悬浮液涵盖炭黑墨水、聚四氟乙烯（PTFE）黏合剂、陶瓷浆料、铂及其他贵金属。
此外，超声波喷涂技术还能用于喷涂含铂、镍、铱、钌基等金属合金的金属氧化物悬浮液，以此制造质子交换膜燃料电池、聚合物电解质膜（PEM）电解器、直接甲醇燃料电池（DMFCs）和固体氧化物燃料电池（SOFCs），进而实现负载最大化与电池高效能。全球多家大型燃料电池制造商均在采用超声波喷嘴喷涂均匀的催化剂墨水薄膜层。催化剂溶液不会造成超声波喷嘴堵塞，因而能形成均匀均质的燃料电池催化剂涂层，且在超低流量至生产规模流量范围内，均可实现液滴大小的精准控制。另外，驰飞超声波喷嘴十分适合将聚四氟乙烯等聚合物溶液喷涂到气体扩散层，以增强电解过程中的亲水或疏水性能。
关于驰飞
驰飞的解决方案是环保、高效和高度可靠的，可大幅减少过量喷涂，节省原材料，并提高均一性、转移效率、均匀性和减少排放。为企业提供围绕功能涂层的全套解决方案及长期技术支持，保证客户涂层稳定量产；针对特殊器械涂层需求，提供涂层定制研发服务；提供各类涂层代工服务。
杭州驰飞是超声镀膜系统开发商和制造商，产品主要应用于燃料电池质子交换膜喷涂、薄膜太阳能电池、钙钛矿、微电子、半导体、 纳米新材料、玻璃镀膜、 生物医疗、纺织品等领域。
