PEM水電解制氫已步入商業(yè)化早期，制約技術大規(guī)模發(fā)展的瓶頸在于膜電極選用被少數廠家壟斷的質子交換膜電解水，陰、陽極催化劑材料需采用貴金屬以及電解能耗仍然偏高。解決上述難題是PEM水電解制氫技術進一步發(fā)展與推廣的關鍵。氫健康為此發(fā)展新型水電解技術成為新趨勢，基于融合堿性水電解和PEM水電解各自優(yōu)勢的研究思路，采用堿性固體電解質替代PEM的堿性固體陰離子交換膜（AEM）水電解制氫技術成為新方向。另外選用聚芳醚酮和聚砜等廉價材料制備無氟質子交換膜電解水，也是質子交換膜電解水的發(fā)展趨勢。為提高膜性能，國內外重點攻關改性全氟磺酸質子交換膜、納米復合質子交換膜和無氟質子交換膜。進口制氫膜技術
在市場化進程方面，堿水電解（AWE）作為較為成熟的電解技術占據著主導地位，尤其是一些大型項目的應用。AWE采用氫氧化鉀（KOH）水溶液為電解質，以石棉為隔膜，分離水產生氫氣和氧氣，效率通常在70%~80%。氫健康一方面，AWE在堿性條件下可使用非貴金屬電催化劑（如Ni、CO、Mn等），因而電解槽中的催化劑造價較低，但產氣中含堿液、水蒸氣等，需經輔助設備除去；另一方面，AWE難以快速啟動或變載、無法快速調節(jié)制氫的速度，因而與可再生能源發(fā)電的適配性較差。上海杜邦膜替代膜產業(yè)鏈世界上超過95%的氫氣制取來源于化石燃料重整，生產過程必然排放CO2。
質子交換膜電解水水電解器(PEMWE)技術在可再生能源的電催化制氫方面受到關注。它具有立即響應、更高的質子電導率、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，在揭示酸性介質中動態(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)的催化劑及相關裝置的性能與工業(yè)應用仍有一定差距。
氫氣比重小、擴散快，其導熱系數是空氣的８.4倍，因此常被用作發(fā)電機組的冷卻劑，可以大幅降低風摩擦損耗，對于1ＧＷ的發(fā)電機組，氫氣純度每提高1％，可以節(jié)約22８ｋＷ的能源。與ALK技術對比，PEM水電解制氫技術啟停速度快、負荷波動范圍廣、產氫壓力高，尤其適合利用可再生能源電力（尤其是離網電力）制氫，是實現大規(guī)模水電解制氫應用較有效的方式之一。此外，氫健康它還可以實現對風電、水電、光伏電等電力能源的調峰運行和對棄電資源的充分利用，因而成為大規(guī)模、高效儲能的重要方式之一。多數非貴金屬會腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結合，進而降低PEM傳導質子的能力。
與堿性水電解制氫相比，PEM水電解制氫工作電流密度更高（?1A/cm2），總體效率更高（74%~87%），氫氣體積分數更高（>99.99%），產氣壓力更高（3~4MPa），動態(tài)響應速度更快，能適應可再生能源發(fā)電的波動性，被認為是極具發(fā)展前景的水電解制氫技術。目前PEM水電解制氫技術已在加氫站現場制氫、風電等可再生能源電解水制氫、儲能等領域得到示范應用并逐步推廣。過去5年電解槽成本已下降了40%，但是投資和運行成本高仍然是PEM水電解制氫亟待解決的主要問題，這與目前析氧、析氫電催化劑只能選用貴金屬材料密切相關。氫健康為此降低催化劑與電解槽的材料成本，特別是陰、陽極電催化劑的貴金屬載量，提高電解槽的效率和壽命，是PEM水電解制氫技術發(fā)展的研究重點。為了實現“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。江蘇AEM膜市場前景
PEM電解槽對陽極催化劑材料的要求極為苛刻，能滿足該要求的催化材料但限于某些貴金屬。進口制氫膜技術
相比PEM水電解，AEM水電解選用固體聚合物陰離子交換膜作為隔膜材料，膜電極催化劑、雙極板材料可選性更寬廣，未來突破陰離子交換膜和高活性非貴金屬催化劑等關鍵材料有望明顯降低電解槽制造成本。應用推廣方面，當下電力系統中波動性可再生能源份額不斷上升，氫健康未來幾十年這一趨勢仍將延續(xù)?？稍偕茉粗茪涫菃为毦G色低碳制氫方式，不但能提高電網靈活性，而且氫健康可遠距離運輸和分配可再生能源，支持可再生能源更大規(guī)模的發(fā)展。作為媒介氫氣促進可再生能源時空再分布，助力電力系統與難以深度脫碳的工業(yè)、建筑和交通運輸部門建立起產業(yè)聯系，不斷豐富氫氣的應用場景。這也為PEM水電解制氫技術帶來巨大的發(fā)展空間。進口制氫膜技術
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