近日，旭化成株式會社(以下簡稱“旭化成”)憑借“使用鎳延長電極壽命的技術發明(專利號6120804)”，在日本公益社團法人發明協會主辦的2025年度全國發明表彰中，榮獲最高獎項“恩賜發明獎”和“發明實施功績獎”。
離子交換膜法食鹽電解工藝外觀
此次獲獎的技術發明，可在離子交換膜法食鹽電解工藝中抑制電極的劣化，從而實現該工藝的長期穩定運行。離子交換膜法食鹽電解工藝是一種通過離子交換膜電解食鹽水生產氯、燒堿(氫氧化鈉)和氫的系統。旭化成自1975年起開始銷售該工藝，憑借50年來積累的業績和技術廣度，已為全球30個國家的160多家工廠(2024年12月數據)提供包括食鹽電解所需的材料、設計和運營支持等在內的一站式解決方案。
在以往的實際運行過程中，需求波動造成氯和燒堿的需求暫時減少，會導致食鹽電解裝置停機，設備故障或發電廠停電等狀況會導致食鹽電解裝置緊急停機。此時在反向電流(※1)的影響下，電極(尤其陰極)劣化、電解電壓上升，進而會導致功耗增加或陰極壽命縮短等問題，難以繼續穩定運行。盡管過去曾嘗試通過機械設備來抑制這種反向電流，但也存在因運轉失靈或操作失誤而導致陰極劣化的風險，因此需要一種不依賴機械設備的根本的解決方案。
為此，本次旭化成發明的技術另辟蹊徑，在電解裝置內設置具有特定的多孔結構的鎳作為“反向電流吸收層”，不使用機械設備，而是通過鎳的化學反應來消除反向電流對陰極的影響。由于電解停止時產生的反向電流，當陰極電位達到一定電位后，陰極會開始劣化。原則上通過放置一個在略低于該電位的電位上發生化學反應的元素，可以抑制陰極達到特定的電位，但由于技術難度大，尚未投入實際應用。
本次發明的關鍵在于確定了能長期穩定發揮功能的“反向電流吸收層”的結構，并明確了其實現產業化的方法。這種“反向電流吸收層”需要克服多孔性和高強度的矛盾關系，并能實現大面積加工。旭化成運用熱噴涂法(※2)解決了上述矛盾關系，并在產業化方面取得了成功。采用熱噴涂法形成的“反向電流吸收層”，由于鎳的化學反應具備可逆性，即使反復關停和重啟電解，反向電流的吸收功能也不會受損，因此可為陰極提供穩定的保護。
“具有特定結構的鎳”的示意圖
電解過程中和停止電解時鎳的化學反應示意圖
目前，搭載本項發明技術的電解裝置已被世界各地的化學制造商廣泛采用，正在為支撐全球大眾生活的氯和燒堿的穩定生產作出貢獻。同時，旭化成還在推動將該技術拓展和應用至制取綠氫的堿性水電解等其他電解工藝領域，進一步推動清潔能源技術的發展。
獲獎人員名單（按獲獎時所屬部門及職位記錄）
恩賜發明獎
船川明恭，旭化成株式會社交換膜事業部交換膜技術開發部部長
蜂谷敏德，旭化成株式會社膜?水處理事業部膜?水處理品質保證部部長
發明實施功績獎
工藤幸四郎，旭化成株式會社法定代表人總經理兼總經理執行官
※1反向電流：電解停止時等情況下，流向與正常方向相反的電流。是引起電極劣化和催化劑溶解的原因。
※2熱噴涂法：將材料加熱至熔融或接近熔融狀態，噴涂至物體表面形成薄膜的表面處理技術。該技術的特點是，可對大面積基材進行加工，用途十分廣泛。
關于旭化成：
旭化成集團創立于1922年，是總部位于日本的綜合化學制造商，曾入選世界500強。在全球20多個國家和地區開展業務，旭化成集團2024財年營業收入總額為30,373億日元，員工總人數約5萬。
旭化成的在華業務始于1988年，目前業務主要分為4大部分：環境解決方案(LiB材料、離子交換膜等)、移動&產業(工程塑料、汽車內飾材料等)、生活革新(紡織品、電子材料·元件、印刷用感光性樹脂版、食品包裝膜等)、健康(除病毒過濾器等)。目前旭化成在中國擁有法人公司20多家，員工約3,000人。
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