在高電流密度運(yùn)行下，電解槽的過(guò)電位會(huì)顯著上升，導(dǎo)致電耗居高不下，這是Zui核心的技術(shù)難點(diǎn)之一，電極催化活性不足、電解液歐姆阻抗大、隔膜阻抗較高都會(huì)共同造成能耗偏高，想要把電耗壓到4.0 kWh/Nm3以下，就必須突破催化層與界面結(jié)構(gòu)的瓶頸，同時(shí)還要保證催化劑在強(qiáng)堿、高溫、高電位下不腐蝕、不脫落，維持長(zhǎng)期穩(wěn)定，高活性與長(zhǎng)壽命之間的平衡很難兼顧。隔膜是堿性體系的關(guān)鍵部件，既要保證離子導(dǎo)通、降低槽壓，又要嚴(yán)格阻隔氫氣和氧氣避免串氣，傳統(tǒng)隔膜在高電流密度下容易出現(xiàn)氣堵、透水不均、機(jī)械強(qiáng)度下降等問(wèn)題，而高性能復(fù)合隔膜則存在材料成本高、工藝不穩(wěn)定、壽命衰減快等問(wèn)題，如何在阻氣性、離子導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度、耐用性之間找到Zui優(yōu)解，一直是行業(yè)難題。

堿性電解槽在適配風(fēng)電光伏的波動(dòng)性電源時(shí)，面臨明顯的工況適應(yīng)性短板，頻繁變負(fù)荷、低負(fù)荷運(yùn)行和快速啟停會(huì)導(dǎo)致電極表面鈍化、隔膜疲勞、氣液平衡紊亂，進(jìn)而加速性能衰減，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)只適合穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，寬負(fù)荷運(yùn)行下的效率、壽命和安全性難以同時(shí)保證，如何實(shí)現(xiàn)10%以下低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行且不顯著衰減，是當(dāng)前重要技術(shù)瓶頸。在高電流密度和高溫高壓工況下，堿液對(duì)電極、極板、密封件、管路的腐蝕非常強(qiáng)烈，容易出現(xiàn)泄漏、串氣、結(jié)構(gòu)變形、接觸電阻升高等問(wèn)題，進(jìn)而影響安全和壽命，尤其是大型電解槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，局部腐蝕不均會(huì)導(dǎo)致整槽提前失效，如何在低成本材料前提下提升整體耐腐蝕性，是工程化的重要難點(diǎn)。

隨著單槽規(guī)模向 3000、5000 Nm3/h甚至更大發(fā)展，內(nèi)部流體分布不均、溫度場(chǎng)不均、電流分布不均的問(wèn)題會(huì)被放大，容易出現(xiàn)局部過(guò)熱、氣堵、局部電流過(guò)高加速衰減等情況，大型化不等于簡(jiǎn)單放大，需要重新設(shè)計(jì)流場(chǎng)、布液結(jié)構(gòu)、極片結(jié)構(gòu)和集成工藝，否則規(guī)模越大可靠性越差。電解槽在長(zhǎng)期運(yùn)行中，電解液中的雜質(zhì)、電極脫落顆粒、隔膜微粉等會(huì)不斷積累，造成催化層中毒、隔膜堵塞、氣路不暢，導(dǎo)致性能逐年下滑，如何實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)凈化、長(zhǎng)效抗污染、減少停機(jī)維護(hù)，也是實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。