廣東堿性電解水膜前景

隨著可再生能源發(fā)電裝機(jī)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(jié)合碳稅、碳交易等利好政策，水電解制氫的經(jīng)濟(jì)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(shì)，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(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要抓手?，F(xiàn)階段，CO2捕集、封存技術(shù)（CCS）和CO2捕集、利用、封存技術(shù)（CCUS）因成本過高，暫時(shí)不具備經(jīng)濟(jì)性。而為了實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)，未來以化石能源制氫的方式勢(shì)必要受到限制或部分被清潔制氫方式取代。資源儲(chǔ)量能否支撐整個(gè)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(diǎn)。廣東堿性電解水膜前景

氫健康析氧反應(yīng)（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(tǒng)的陽極反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用。質(zhì)子交換膜電解水水電解槽（PEMWE）技術(shù)由于運(yùn)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(shì)吸引了普遍的研究及應(yīng)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(qiáng)氧化強(qiáng)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(yīng)用的主要瓶頸。因此，從根本上了解反應(yīng)機(jī)理，催化劑失活原因，周到總結(jié)OER催化劑以及目前在PEMWE實(shí)際應(yīng)用的現(xiàn)狀對(duì)于開發(fā)具有更好性能，更低成本PEMWE陽極催化劑，推動(dòng)相關(guān)電化學(xué)系統(tǒng)的商業(yè)化長期穩(wěn)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計(jì)算，1ＧＷ級(jí)PEM電解槽的Ir用量為500千克。

氫能在能源供給側(cè)和消費(fèi)終端轉(zhuǎn)型發(fā)展中可以發(fā)揮重要作用。在能源供給側(cè)，氫能可以消納可再生能源電力，實(shí)現(xiàn)能量在時(shí)間上的存儲(chǔ)和空間上的轉(zhuǎn)移。相對(duì)于其他儲(chǔ)能方式，氫能具備規(guī)模優(yōu)勢(shì)；在能源消費(fèi)終端，氫健康氫能可以實(shí)現(xiàn)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(xiàn)碳達(dá)峰、20６0年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的過程中，氫能的應(yīng)用除了可以減少碳排放、助力碳達(dá)峰，還可以通過氫與二氧化碳反應(yīng)制成有機(jī)化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)碳中和。

分析氧反應(yīng)（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(tǒng)的陽極反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用。質(zhì)子交換膜水電解槽（PEMWE）技術(shù)由于運(yùn)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(shì)吸引了普遍的研究及應(yīng)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(qiáng)氧化強(qiáng)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(yīng)用的主要瓶頸。氫健康因此，從根本上了解反應(yīng)機(jī)理，催化劑失活原因，周到總結(jié)OER催化劑以及目前在PEMWE實(shí)際應(yīng)用的現(xiàn)狀對(duì)于開發(fā)具有更好性能，更低成本PEMWE陽極催化劑，推動(dòng)相關(guān)電化學(xué)系統(tǒng)的商業(yè)化長期穩(wěn)定性具有重要意義。PEM水電解槽采用PEM傳導(dǎo)質(zhì)子，隔絕電極兩側(cè)的氣體，避免AWE使用強(qiáng)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?jǐn)?shù)更高（>99.99%），產(chǎn)氣壓力更高（3~4MPa），動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度更快，能適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，被認(rèn)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(xiàn)場制氫、風(fēng)電等可再生能源電解水制氫、儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到示范應(yīng)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(yùn)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(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(chǔ)材料和過程材料兩個(gè)部分。河北膜前景

由于資源的回收利用，資源的累計(jì)需求增長率不斷減小，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(guī)模發(fā)展的瓶頸在于膜電極選用被少數(shù)廠家壟斷的質(zhì)子交換膜，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(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(shì)，基于融合堿性水電解和PEM水電解各自優(yōu)勢(shì)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)材料制備無氟質(zhì)子交換膜，也是質(zhì)子交換膜的發(fā)展趨勢(shì)。廣東堿性電解水膜前景

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