廣東堿性電解水膜前景

隨著(zhù)可再生能源發(fā)電裝機容量不斷上升、比例不斷增加、可再生能源電力價(jià)格不斷下降；同時(shí)，結合碳稅、碳交易等利好政策，水電解制氫的經(jīng)濟性將明顯提高；而且，利用可再生能源電力的水電解制氫具備幾乎碳零排放的優(yōu)勢，因此在各種制氫方式中，氫健康水電解制氫的占比將大幅提升，成為實(shí)現“雙碳”目標的重要抓手。現階段，CO2捕集、封存技術(shù)（CCS）和CO2捕集、利用、封存技術(shù)（CCUS）因成本過(guò)高，暫時(shí)不具備經(jīng)濟性。而為了實(shí)現“碳達峰”和“碳中和”目標，未來(lái)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。資源儲量能否支撐整個(gè)PEM水電解制氫技術(shù)的未來(lái)發(fā)展，成為業(yè)內普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。廣東堿性電解水膜前景

氫健康析氧反應（OER）在水分解，CO2還原和可再生電燃料電池等各種電化學(xué)系統的陽(yáng)極反應中起著(zhù)關(guān)鍵作用。質(zhì)子交換膜電解水水電解槽（PEMWE）技術(shù)由于運行電流密度更大，產(chǎn)生氫氣純度更高，可利用間歇性可再生能源等優(yōu)勢吸引了普遍的研究及應用.OER動(dòng)力學(xué)遲緩、貴金屬電極材料的有限選擇和催化劑在強氧化強酸性介質(zhì)中的降解，以及PEMWE各組件選擇是PEMWE技術(shù)普遍應用的主要瓶頸。因此，從根本上了解反應機理，催化劑失活原因，周到總結OER催化劑以及目前在PEMWE實(shí)際應用的現狀對于開(kāi)發(fā)具有更好性能，更低成本PEMWE陽(yáng)極催化劑，推動(dòng)相關(guān)電化學(xué)系統的商業(yè)化長(cháng)期穩定性具有重要意義。山東杜邦膜替代膜生產(chǎn)企業(yè)按照目前用量水平來(lái)計算，1ＧＷ級PEM電解槽的Ir用量為500千克。

氫能在能源供給側和消費終端轉型發(fā)展中可以發(fā)揮重要作用。在能源供給側，氫能可以消納可再生能源電力，實(shí)現能量在時(shí)間上的存儲和空間上的轉移。相對于其他儲能方式，氫能具備規模優(yōu)勢；在能源消費終端，氫健康氫能可以實(shí)現零排放、零污染，減少碳排放。2020年9月，在第七十五屆大會(huì )一般性辯論上，中國提出力爭20３0年實(shí)現碳達峰、20６0年實(shí)現碳中和的目標。在實(shí)現目標的過(guò)程中，氫能的應用除了可以減少碳排放、助力碳達峰，還可以通過(guò)氫與二氧化碳反應制成有機化學(xué)品，實(shí)現碳中和。

分析氧反應（OER）在水分解，CO2還原和可再生電燃料電池等各種電化學(xué)系統的陽(yáng)極反應中起著(zhù)關(guān)鍵作用。質(zhì)子交換膜水電解槽（PEMWE）技術(shù)由于運行電流密度更大，產(chǎn)生氫氣純度更高，可利用間歇性可再生能源等優(yōu)勢吸引了普遍的研究及應用.OER動(dòng)力學(xué)遲緩、貴金屬電極材料的有限選擇和催化劑在強氧化強酸性介質(zhì)中的降解，以及PEMWE各組件選擇是PEMWE技術(shù)普遍應用的主要瓶頸。氫健康因此，從根本上了解反應機理，催化劑失活原因，周到總結OER催化劑以及目前在PEMWE實(shí)際應用的現狀對于開(kāi)發(fā)具有更好性能，更低成本PEMWE陽(yáng)極催化劑，推動(dòng)相關(guān)電化學(xué)系統的商業(yè)化長(cháng)期穩定性具有重要意義。PEM水電解槽采用PEM傳導質(zhì)子，隔絕電極兩側的氣體，避免AWE使用強堿性液體電解質(zhì)所伴生的缺點(diǎn)。

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(chǎn)氣壓力更高（3~4MPa），動(dòng)態(tài)響應速度更快，能適應可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，被認為是極具發(fā)展前景的水電解制氫技術(shù)。目前PEM水電解制氫技術(shù)已在加氫站現場(chǎng)制氫、風(fēng)電等可再生能源電解水制氫、儲能等領(lǐng)域得到示范應用并逐步推廣。過(guò)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(wèn)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(guān)。氫健康為此降低催化劑與電解槽的材料成本，特別是陰、陽(yáng)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(shù)發(fā)展的研究重點(diǎn)。質(zhì)子交換膜上游主要包括基礎材料和過(guò)程材料兩個(gè)部分。河北膜前景

由于資源的回收利用，資源的累計需求增長(cháng)率不斷減小，到2070年Ir的需求量為2t左右，增幅不大。廣東堿性電解水膜前景

PEM水電解制氫已步入商業(yè)化早期，制約技術(shù)大規模發(fā)展的瓶頸在于膜電極選用被少數廠(chǎng)家壟斷的質(zhì)子交換膜，陰、陽(yáng)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(shù)進(jìn)一步發(fā)展與推廣的關(guān)鍵。為此發(fā)展新型水電解技術(shù)成為新趨勢，基于融合堿性水電解和PEM水電解各自?xún)?yōu)勢的研究思路，采用堿性固體電解質(zhì)替代PEM的堿性固體陰離子交換膜（AEM）水電解制氫技術(shù)成為新方向。另外選用聚芳醚酮和聚砜等廉價(jià)材料制備無(wú)氟質(zhì)子交換膜，也是質(zhì)子交換膜的發(fā)展趨勢。廣東堿性電解水膜前景

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