我國將氫能作為戰(zhàn)略能源技術，給予持續(xù)的政策支持，推動產業(yè)化進程。在政策、資金等多因素疊加催化下，近幾年國內加氫站等基礎設施、產業(yè)鏈關鍵技術與裝備得到發(fā)展，形成長三角、珠三角、京津冀等氫能產業(yè)熱點區(qū)域。氫健康水電解制氫是指水分子在直流電作用下被解離生成氧氣和氫氣，分別從電解槽陽極和陰極析出。根據(jù)電解槽隔膜材料的不同，通常將水電解制氫分為堿性水電解（AE）、質子交換膜電解水電解水（PEM）水電解以及高溫固體氧化物水電解（SOEC）。目前SOEC制氫技術仍處于實驗階段。在CCS法和CCM法基礎上，電化學沉積法、超聲噴涂法以及轉印法成為研究熱點并具備應用潛力。上海杜邦膜替代膜價格
膜電極中析氫、析氧電催化劑對整個水電解制氫反應十分重要。理想電催化劑應具有抗腐蝕性、良好的比表面積、氣孔率、催化活性、電子導電性、電化學穩(wěn)定性以及成本低廉、環(huán)境友好等特征。陰極析氫電催化劑處于強酸性工作環(huán)境，易發(fā)生腐蝕、團聚、流失等問題，為保證電解槽性能和壽命，析氫催化劑材料選擇耐腐蝕的Pt、Pd貴金屬及其合金為主?，F(xiàn)有商業(yè)化析氫催化劑Pt載量為0.4~0.6mg/cm2，貴金屬材料成本高，阻礙PEM水電解制氫技術快速推廣應用。為此降低貴金屬Pt、Pd載量，開發(fā)適應酸性環(huán)境的非貴金屬析氫催化劑成為研究熱點。上海杜邦膜替代膜價格從金屬穩(wěn)定性角度來講，其穩(wěn)定性由高到低的順序為Ａｕ＞Ｐt＞Ir＞Ｒｕ＞Ｏｓ。
為了加快PEMWE的發(fā)展，深入理解電極反應的動態(tài)過程，理論計算和實驗的結合，對具有實際應用前景的催化劑的進一步發(fā)展，催化劑性能的評價準則，對實驗室基礎研究中水系模型和實際操作差異的理解，集成膜電極組件的開發(fā)需要更多的研究。氫健康PEMWE的組裝方法，實際運行條件，包括離聚物，膜，氣體擴散層，極板，催化劑層在內的各個組分都是影響PEMWE性能的關鍵參數(shù).對各個組分的發(fā)展和應用現(xiàn)狀進行綜述，同時對有實際應用前景的催化劑進行分析，包括負載型催化劑，銥/釕為主體的摻雜型催化劑。借助創(chuàng)新實驗方法和先進表征技術發(fā)展在揭示酸介質中動態(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就。但所開發(fā)的催化劑及相關器件的性能與工業(yè)應用之間仍存在一定的差距。
綜合活性和穩(wěn)定性等因素，目前工業(yè)上選用的PEM電解槽陽極催化劑以銥黑以及ＩｒＯ2等為主。不同催化材料的陽極過電勢通常為200～500ｍＶ。在高電位、氧化、酸性環(huán)境下，PEM電解槽對陽極催化劑材料的要求極為苛刻，氫健康能滿足該要求的催化材料但限于某些貴金屬。通常，活性越高的金屬，其在水電解過程中越容易溶解，穩(wěn)定性越差。例如：從金屬活性角度來講，氫健康金屬活性由高到低的順序為Ｏｓ＞Ｒｕ＞Ｉｒ＞Ｐｔ＞Ａｕ；但從金屬穩(wěn)定性角度來講，其穩(wěn)定性由高到低的順序為Ａｕ＞Ｐｔ＞Ｉｒ＞Ｒｕ＞Ｏｓ。析氫催化劑材料選擇耐腐蝕的Pt、Pd貴金屬及其合金為主。
在技術層面，電解水制氫技術可分為堿性電解水制氫(ALK)、質子交換膜電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOE)和陰離子交換膜電解水制氫（AEM）。其中，堿性電解水技術較為成熟，造價成本也較低；但是與可再生能源適配性較差。氫健康其中，堿性電解水技術較為成熟，但無法快速調節(jié)制氫速度，與可再生能源適配性較差。固體氧化物電解水制氫（SOE）采用固體氧化物為電解質材料，適合在高溫環(huán)境下運作，能效更高，但處于初期示范階段。陰離子交換膜電解水制氫（AEM）以陰離子交換膜作為電解質隔膜，目前仍處于實驗室階段。PEM電解水技術具有獨特優(yōu)勢。無污染、無腐蝕；擁有更高的質子傳導性，提升電解效率；同時有更寬的負載范圍和更短的響應啟動時間，與水電、風電、光伏（發(fā)電的波動性和隨機性較大）具有良好的匹配性，較適合未來能源結構的發(fā)展。除了提高催化劑活性和穩(wěn)定性外，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重要。河北新型制氫膜項目公司
通過提升催化劑、膜電極技術，以及電解槽整體技術，大幅度降低Ir的用量。上海杜邦膜替代膜價格
隨著日益增長的低碳減排需求，氫的綠色制取技術受到普遍重視，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，涵蓋技術分類、堿水制氫應用、質子交換膜（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)化電解槽結構，有助于提高PEM電解槽的性能并降低設備成本；PEM電解水制氫技術的運行電流密度高、能耗低、產氫壓力高，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合，是電解水制氫的適宜方案。氫健康結合氫儲運與電解制氫的技術特征研判、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，通過電解水制氫產生高壓氫。上海杜邦膜替代膜價格
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