質(zhì)子交換膜電解水水電解器(PEMWE)技術(shù)在可再生能源的電催化制氫方面受到關(guān)注。它具有立即響應、更高的質(zhì)子電導率、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優(yōu)點。借助創(chuàng)新的實驗方法和先進的表征技術(shù)，在揭示酸性介質(zhì)中動態(tài)OER的復雜性和開發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成果。本綜述重點介紹了在酸性介質(zhì)中開發(fā)OER電催化劑的反應和降解機制以及較新進展。此外，還在設備層面討論了PEM水電解的進展。然而，氫健康所開發(fā)的催化劑及相關(guān)裝置的性能與工業(yè)應用仍有一定差距。AWE采用氫氧化鉀水溶液為電解質(zhì)，以石棉為隔膜，分離水產(chǎn)生氫氣和氧氣，效率通常在70%~80%。哪里可以查到Giner如何規(guī)劃質(zhì)子交換膜電堆
雖然Ｉｒ陽極催化劑成本在整個電解槽成本中占比不大，但若未來PEM水電解制氫技術(shù)大規(guī)模普及，其需求量會大幅度上升。目前，全世界Ｉｒ產(chǎn)量少于9ｔ/ａ，因此在PEM水電解技術(shù)大規(guī)模應用后，陽極催化劑的成本占比會逐漸提升。氫健康Ｉｒ資源儲量能否支撐整個PEM水電解制氫技術(shù)的未來發(fā)展，成為業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的焦點，國外機構(gòu)對此進行了相關(guān)研究預測。按照目前用量水平來計算，膜電極上的Ｉｒ用量為2ｍｇ/ｃｍ2，而膜電極典型運行參數(shù)為4Ｗ?ｃｍ2，因而1ＧＷ級PEM電解槽的Ｉｒ用量為500ｋｇ。哪里可以查到凱豪達用的質(zhì)子交換膜為了實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”目標，未來以化石能源制氫的方式勢必要受到限制或部分被清潔制氫方式取代。
對于負載催化劑，金屬-載體相互作用和基底的導電性至關(guān)重要。酸性OER材料發(fā)展，并強調(diào)從機理分析性能提高.對金屬性質(zhì)(合金，單原子等)催化劑，氧化物(釕/銥氧化物，非貴金屬氧化物)，金屬氧酸鹽類(鈣鈦礦，燒綠石，其它氧酸鹽類)，其它無機金屬和非金屬材料進行周到綜述。在酸性介質(zhì)中貴金屬Ru和Ir基催化劑具有優(yōu)異的活性和可應用性，優(yōu)于其他鉑族金屬（如Rh、Pd和Pt）.盡可能多地暴露活性位點，提高本征活性，氫健康以盡量減少貴金屬消耗，同時兼顧長期運行的穩(wěn)定性是催化劑設計必須面臨的問題。
質(zhì)子交換膜可普遍應用于燃料電池、電解水、氯堿工業(yè)等領域。PEM燃料電池及電解水發(fā)展迅速，國內(nèi)外市場都呈現(xiàn)出較快的需求增長和廣闊的發(fā)展前景。從2011年到2019年，PEM燃料電池出貨量占比從44.9%進一步提升至82.7%，氫健康可見，全球PEM燃料電池出貨量高速增長。依據(jù)中國氫能聯(lián)盟對未來燃料電池系統(tǒng)成本的預測以及美國能源部披露的成本結(jié)構(gòu)，綜合測算，燃料電池應用領域每年為質(zhì)子交換膜帶來的市場增量將持續(xù)增長，到2025年、2035年和2050年將分別為9.80億、49.01億和67.39億，非常可觀。在第七十五屆大會一般性辯論上，中國提出力爭2030年實現(xiàn)碳達峰、2060年實現(xiàn)碳中和的目標。
除了降低催化劑貴金屬載量，提高催化劑活性和穩(wěn)定性外，氫健康膜電極制備工藝對降低電解系統(tǒng)成本，提高電解槽性能和壽命至關(guān)重要。根據(jù)催化層支撐體的不同，膜電極制備方法分為CCS法和CCM法。CCS法將催化劑活性組分直接涂覆在氣體擴散層，而CCM法則將催化劑活性組分直接涂覆在質(zhì)子交換膜電解水電解水兩側(cè)，這是2種制作工藝較大的區(qū)別。與CCS法相比，CCM法催化劑利用率更高，大幅降低膜與催化層間的質(zhì)子傳遞阻力，是膜電極制備的主流方法。在CCS法和CCM法基礎上，近年來新發(fā)展起來的電化學沉積法、超聲噴涂法以及轉(zhuǎn)印法成為研究熱點并具備應用潛力。新制備方法從多方向、多角度改進膜電極結(jié)構(gòu)，克服傳統(tǒng)方法制備膜電極存在的催化層催化劑顆粒隨機堆放，氣體擴散層孔隙分布雜亂等結(jié)構(gòu)缺陷，改善膜電極三相界面的傳質(zhì)能力，提高貴金屬利用率，提升膜電極的電化學性能。PEM水電解槽采用PEM傳導質(zhì)子，隔絕電極兩側(cè)的氣體，避免AWE使用強堿性液體電解質(zhì)所伴生的缺點。哪里可以買到大連化物所用的質(zhì)子交換膜
降低催化劑與電解槽的材料成本，是PEM水電解制氫技術(shù)發(fā)展的研究重點。哪里可以查到Giner如何規(guī)劃質(zhì)子交換膜電堆
隨著日益增長的低碳減排需求，氫的綠色制取技術(shù)受到普遍重視，利用可再生能源進行電解水制氫是目前眾多氫氣來源方案中碳排放較低的工藝。本文梳理了氫能需求和規(guī)劃的進展、電解水制氫的示范項目情況，重點分析了電解水制氫技術(shù)，涵蓋技術(shù)分類、堿水制氫應用、質(zhì)子交換膜（PEM）電解水制氫。研究認為，提升電催化劑活性、提高膜電極中催化劑的利用率、改善雙極板表面處理工藝、優(yōu)化電解槽結(jié)構(gòu)，有助于提高PEM電解槽的性能并降低設備成本；PEM電解水制氫技術(shù)的運行電流密度高、能耗低、產(chǎn)氫壓力高，適應可再生能源發(fā)電的波動性特征、易于與可再生能源消納相結(jié)合，是電解水制氫的適宜方案。氫健康結(jié)合氫儲運與電解制氫的技術(shù)特征研判、我國輸氫需求，提出發(fā)展建議：利用西北、西南、東北等區(qū)域豐富的可再生能源，通過電解水制氫產(chǎn)生高壓氫。哪里可以查到Giner如何規(guī)劃質(zhì)子交換膜電堆
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