PPS在氢能领域的应用 - 行业新闻资讯-塑库网

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PPS的分子结构简单，不仅具有一般工程塑料的性能，而且具有某些独特的性能。其中苯环结构赋予PPS以刚性的特点，使其拥有较高结晶度、耐腐蚀性；硫醚键为PPS提供柔顺性，硫原子本身具有阻燃性，使其无须加入阻燃剂就可以达到UL-94-VO 级水平的阻燃效果。

PPS的产品形式有塑料、纤维、涂料和薄膜，其中工程塑料是PPS的主要应用形式，占PPS应用的80%，纤维约占10%，其余各占5%。

在氢能领域，PPS的应用主要为PPS纤维和PPS工程塑料。PPS纤维主要用作碱性电解水制氢隔膜；PPS工程塑料主要应用于氢燃料电池系统水汽分离器，氢气再循环组件，氢气压力调节阀等相关组件中，而在电堆中主要应用于电堆的端板以及歧管上。

01#碱性电解水制氢隔膜

碱性电解水所用隔膜的性能对电解槽的电耗和所产氢气的纯度有较大影响，是碱性电解槽的重要组成部分。隔膜是碱性电解槽的第三大主要材料，成本占到碱槽成本的10%左右（1000Nm3/h标准槽）。

PPS因为耐热性能优异、机械性能好、耐腐蚀、尺寸稳定性好，占据碱槽隔膜90%以上市场份额。

碱性电解水制氢隔膜示意图，资料来源：碳能科技

若按照电流密度0.3A/cm2，运行电压1.8V，隔膜利用率为90%条件下计算，一台1000Nm3碱性电解槽隔膜需求量约1300平米。现在国内市场，PPS隔膜售价约380元/㎡，则单台碱性电解槽隔膜价值量近49万元。若到2030年，单台隔膜需求量不变，按照现有价格计算，隔膜的市场需求规模超65亿元。

02#燃料电池电堆及系统

在燃料电池地电堆中，电堆的端板、壳体中多有PPS工程塑料的应用；在燃料电池系统中，系统的封装箱体、接头、管路以及电子水泵外壳等产品中均会用到PPS工程塑料。

丰田mirai电堆端板结构图（铝+树脂注塑）；资料来源：公开资料

在燃料电池的工作环境是高温（大部分时间位于70到100摄氏度（短时最高可达120摄氏度））、高湿（几乎100%湿度）、强酸性（环境PH 3到5）。而燃料电池的反应是在铂金属催化剂的催化下发生氧化还原反应。燃料电池工作环境中一点点杂质离子和一丁点的其他气体都会使催化剂中毒，因此需要应用材料有极低的离子析出率。

为保证燃料电池电堆和系统能保持最大的输出效率以及最长的使用寿命，用于燃料电池系统的工程塑料必须具有极低的离子析出率，极佳的抗水解老化以及抗化学腐蚀能力。

聚苯硫醚PPS的离子析出率最低，最高可耐受120℃，还有很好的耐水解性、尺寸稳定性、抗疲劳性、抗蠕变性等等。

因此，PPS在燃料电池电堆中被应用于电堆分配板/歧管、绝缘板中，还有企业尝试将PPS应用于电堆复合双极板中；在燃料电池系统中，PPS应用于增湿器，水汽分离器，氢气再循环组件，氢气压力调节阀中。

氢燃料电池系统中PPS应用示意图，资料来源：公开资料，海力达等

而在整个燃料电池系统中，假设单一系统PPS工程塑料用量为5公斤，价格为300元/kg，则单一系统PPS工程塑料的价值量为1500元；若2030年国内市场氢燃料电池汽车的保有量为100万辆，则燃料电池市场PPS工程塑料的累计价值量为15亿元。

从应用市场来看，碱性电解水和燃料电池市场中，到2030年PPS的市场需求约为70亿元，碱性电解槽隔膜是PPS在氢能领域的主要应用市场。

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