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)。PEM水電解槽以PEM為電解質(zhì),以純水為反應(yīng)物,加之PEM的氫氣滲透率較低,產(chǎn)生的氫氣純度高,但需脫除水蒸氣;電解槽采用零間距結(jié)構(gòu),歐姆電阻較低,明顯提高電解過(guò)程的整體效率,且體積更為緊湊;壓力調(diào)控范圍大,氫氣輸出壓力可達(dá)數(shù)兆帕,適應(yīng)快速變化的可再生能源電力輸入。氫健康因此,PEM電解水制氫是極具發(fā)展前景的綠色制氫技術(shù)路徑。由于PEM電解槽的陽(yáng)極處于強(qiáng)酸性環(huán)境(pH≈2)、電解電壓為1.4~2.0V,多數(shù)非貴金屬會(huì)腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結(jié)合,進(jìn)而降低PEM傳導(dǎo)質(zhì)子的能力。PEM電解槽的電...
我國(guó)將氫能氫健康作為戰(zhàn)略能源技術(shù),給予持續(xù)的政策支持,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在政策、資金等多因素疊加催化下,近幾年國(guó)內(nèi)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)與裝備得到發(fā)展,形成長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀等氫能產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)區(qū)域。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(yáng)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(zhì)子交換膜(PEM)水電解以及高溫固體氧化物水電解(SOEC)。目前SOEC制氫技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)階段。借助創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法,在揭示酸性介質(zhì)中動(dòng)態(tài)OER的復(fù)雜性和開(kāi)發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成果。山東AEM膜廠(chǎng)家SOEC制氫技術(shù)由于固體氧化物...
因此,單純從規(guī)模和用量來(lái)看,Ir資源儲(chǔ)量難以維持行業(yè)的發(fā)展,必須對(duì)現(xiàn)有的PEM水電解技術(shù)進(jìn)行完善和升級(jí)。一方面,可以通過(guò)提升催化劑、膜電極技術(shù),以及電解槽整體技術(shù),大幅度降低Ir的用量;另一方面,可以有效回收Ir資源,使其回收利用率達(dá)90%以上。Christine等分別分析了保守情況和樂(lè)觀(guān)情況下未來(lái)50年P(guān)EM水電解行業(yè)對(duì)Ir資源需求量的變化情況,氫健康保守情況下,即PEM電極的Ir負(fù)載量保持0.33g?kW不降低,則2045年前Ir的累計(jì)需求增長(zhǎng)率與Ir有效回收情況的累計(jì)需求增長(zhǎng)率相同。PEM水電解制氫逐步取代了傳統(tǒng)的堿水制氫和氫氣瓶組等方式。江蘇膜制作系統(tǒng)不同催化材料的陽(yáng)極過(guò)電勢(shì)通常為20...
區(qū)別于堿性水電解制氫氫健康,PEM水電解制氫選用具有良好化學(xué)穩(wěn)定性、質(zhì)子傳導(dǎo)性、氣體分離性的全氟磺酸質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)替代石棉膜,能有效阻止電子傳遞,提高電解槽安全性。PEM水電解槽主要部件由內(nèi)到外依次是質(zhì)子交換膜、陰陽(yáng)極催化層、陰陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層、陰陽(yáng)極端板等。其中擴(kuò)散層、催化層與質(zhì)子交換膜組成膜電極,是整個(gè)水電解槽物料傳輸以及電化學(xué)反應(yīng)的主場(chǎng)所,膜電極特性與結(jié)構(gòu)直接影響PEM水電解槽的性能和壽命。將可再生能源發(fā)電轉(zhuǎn)化為氫氣,可提高電力系統(tǒng)靈活性,正成為可再生能源發(fā)展和應(yīng)用的重要方向。在技術(shù)層面,電解水制氫技術(shù)可分為堿性電解水制氫(ALK)、質(zhì)子交換膜電解水制氫(PEM)。質(zhì)子交換膜制備...
氫氣比重小、擴(kuò)散快,其導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的8.4倍,因此常被用作發(fā)電機(jī)組的冷卻劑,可以大幅降低風(fēng)摩擦損耗,對(duì)于1GW的發(fā)電機(jī)組,氫氣純度每提高1%,可以節(jié)約228kW的能源。與ALK技術(shù)對(duì)比,PEM水電解制氫技術(shù)啟停速度快、負(fù)荷波動(dòng)范圍廣、產(chǎn)氫壓力高,尤其適合利用可再生能源電力(尤其是離網(wǎng)電力)制氫,是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模水電解制氫應(yīng)用較有效的方式之一。此外,氫健康它還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電、水電、光伏電等電力能源的調(diào)峰運(yùn)行和對(duì)棄電資源的充分利用,因而成為大規(guī)模、高效儲(chǔ)能的重要方式之一。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(diǎn)。進(jìn)口制氫膜生產(chǎn)企業(yè)與ALK技術(shù)對(duì)比,氫健康PEM水電解制氫技術(shù)...
目前,全世界的氫主要消費(fèi)方向以石油煉制、化工原料為主。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟研究院發(fā)布的數(shù)據(jù),當(dāng)單位制氫的碳排放(CO2)不高于4.9kg?kg時(shí),制備的氫氣才是清潔的煤制氫的碳排放強(qiáng)度接近風(fēng)電、水電制氫的20倍,天然氣制氫的碳排放強(qiáng)度也很高,兩種方式制氫的碳排放均遠(yuǎn)超清潔制氫的碳排放標(biāo)準(zhǔn);而以可再生資源發(fā)電,進(jìn)行水電解制氫則能夠滿(mǎn)足清潔氫氣的碳排放標(biāo)準(zhǔn)。需要強(qiáng)調(diào)的是,采用水電解制氫時(shí),只有利用可再生能源電力制取的氫氣才滿(mǎn)足低碳排放的標(biāo)準(zhǔn);而利用不可再生能源電力制取的氫氣,從全生命周期來(lái)看,同樣存在碳排放量大的問(wèn)題。因此,氫健康水電解制氫是否屬于清潔氫,要根據(jù)電網(wǎng)電力的種類(lèi)來(lái)判斷。現(xiàn)階段,氫氣主要用...
作為媒介氫氣促進(jìn)可再生能源時(shí)空再分布,助力電力系統(tǒng)與難以深度脫碳的工業(yè)、建筑和交通運(yùn)輸部門(mén)建立起產(chǎn)業(yè)聯(lián)系,不斷豐富氫氣的應(yīng)用場(chǎng)景。這也為PEM水電解制氫技術(shù)帶來(lái)巨大的發(fā)展空間。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(lái)突破陰離子交換膜和高活性非貴金屬催化劑等關(guān)鍵材料有望明顯降低電解槽制造成本。氫健康應(yīng)用推廣方面,當(dāng)下電力系統(tǒng)中波動(dòng)性可再生能源份額不斷上升,未來(lái)幾十年這一趨勢(shì)仍將延續(xù)。可再生能源制氫是單獨(dú)綠色低碳制氫方式,不但能提高電網(wǎng)靈活性,而且可遠(yuǎn)距離運(yùn)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。資源儲(chǔ)量能否支撐整個(gè)...
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(chǎng)家壟斷的質(zhì)子交換膜電解水,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。氫健康為此發(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?xún)?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(wú)氟質(zhì)子交換膜電解水,也是質(zhì)子交換膜電解水的發(fā)展趨勢(shì)。SOEC電解槽電極采用非貴金屬催化,陰極材料選用多孔金屬陶瓷Ni/YSZ,陽(yáng)極材料選用鈣鈦礦氧化物。堿性電解水膜市場(chǎng)...
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)。PEM水電解槽以PEM為電解質(zhì),以純水為反應(yīng)物,加之PEM的氫氣滲透率較低,產(chǎn)生的氫氣純度高,但需脫除水蒸氣;電解槽采用零間距結(jié)構(gòu),歐姆電阻較低,明顯提高電解過(guò)程的整體效率,且體積更為緊湊;壓力調(diào)控范圍大,氫氣輸出壓力可達(dá)數(shù)兆帕,適應(yīng)快速變化的可再生能源電力輸入。氫健康因此,PEM電解水制氫是極具發(fā)展前景的綠色制氫技術(shù)路徑。由于PEM電解槽的陽(yáng)極處于強(qiáng)酸性環(huán)境(pH≈2)、電解電壓為1.4~2.0V,多數(shù)非貴金屬會(huì)腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結(jié)合,進(jìn)而降低PEM傳導(dǎo)質(zhì)子的能力。PEM電解槽的電...
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(yáng)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(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(tǒng)的商業(yè)化長(zhǎng)期穩(wěn)定性具有重要意義。灰氫、藍(lán)氫將會(huì)逐漸被基于可再...
2020年9月,在第七十五屆大會(huì)一般性辯論上,氫健康中國(guó)提出力爭(zhēng)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(guò)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(guò)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。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,氫能可以實(shí)現(xiàn)零排放、零污染,減少碳排放。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%。定做膜水電解槽制氫設(shè)備開(kāi)發(fā)是國(guó)內(nèi)外堿性水電解制...
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(lái)突破陰離子交換膜和高活性非貴金屬催化劑等關(guān)鍵材料有望明顯降低電解槽制造成本。應(yīng)用推廣方面,當(dāng)下電力系統(tǒng)中波動(dòng)性可再生能源份額不斷上升,氫健康未來(lái)幾十年這一趨勢(shì)仍將延續(xù)。可再生能源制氫是單獨(dú)綠色低碳制氫方式,不但能提高電網(wǎng)靈活性,而且氫健康可遠(yuǎn)距離運(yùn)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(jìn)可再生能源時(shí)空再分布,助力電力系統(tǒng)與難以深度脫碳的工業(yè)、建筑和交通運(yùn)輸部門(mén)建立起產(chǎn)業(yè)聯(lián)系,不斷豐富氫氣的應(yīng)用場(chǎng)景。這也為PEM水電解制氫技術(shù)帶來(lái)巨大的發(fā)展空間。在市場(chǎng)化進(jìn)程方...
SOEC制氫技術(shù)由于固體氧化物的壽命和制氫規(guī)模的限制,暫時(shí)未達(dá)到工業(yè)應(yīng)用程度,但其制氫效率高,未來(lái)具有穩(wěn)定連續(xù)大規(guī)模制氫的潛力;ALK技術(shù)具備成本低、產(chǎn)氫規(guī)模大、技術(shù)成熟度高等優(yōu)點(diǎn),是目前應(yīng)用較廣的水電解制氫技術(shù),氫健康但是存在負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度小、啟動(dòng)響應(yīng)慢、需要堿液處理過(guò)程等缺點(diǎn),特別不適合可再生能源電力波動(dòng)性的特點(diǎn),只能從電網(wǎng)取電制氫。陰離子交換膜(AEM)水電解、堿性水電解(ALK)以及高溫固體氧化物(SOEC)水電解等4種水電解制氫技術(shù)的性能對(duì)比。可知:在各種水電解制氫技術(shù)中,AEM技術(shù)成熟度低,目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,但是由于其不使用貴金屬催化劑,同時(shí)兼具PEM和ALK制氫的優(yōu)點(diǎn),未來(lái)...
質(zhì)子交換膜水電解器(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(yīng)、更高的質(zhì)子電導(dǎo)率、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優(yōu)點(diǎn)。借助創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法和先進(jìn)的表征技術(shù),氫健康在揭示酸性介質(zhì)中動(dòng)態(tài)OER的復(fù)雜性和開(kāi)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(diǎn)介紹了在酸性介質(zhì)中開(kāi)發(fā)OER電催化劑的反應(yīng)和降解機(jī)制以及較新進(jìn)展。此外,還在設(shè)備層面討論了PEM水電解的進(jìn)展。然而,所開(kāi)發(fā)的催化劑及相關(guān)裝置的性能與工業(yè)應(yīng)用仍有一定差距。隨著日益增長(zhǎng)的低碳減排需求,氫的綠色制取技術(shù)受到普遍重視。上海堿性電解水膜制備不同于堿性水電解和PEM水電解,高溫固體氧化物水電解制氫采用固體氧化物為電解質(zhì)材...
不同于堿性水電解和PEM水電解,高溫固體氧化物水電解制氫采用固體氧化物為電解質(zhì)材料,工作溫度800~1000℃,制氫過(guò)程電化學(xué)性能明顯提升,效率更高。SOEC電解槽電極采用非貴金屬催化劑,陰極材料選用多孔金屬陶瓷Ni/YSZ,氫健康陽(yáng)極材料選用鈣鈦礦氧化物,電解質(zhì)采用YSZ氧離子導(dǎo)體,全陶瓷材料結(jié)構(gòu)避免了材料腐蝕問(wèn)題。高溫高濕的工作環(huán)境使電解槽選擇穩(wěn)定性高、持久性好、耐衰減的材料受到限制,也制約SOEC制氫技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的選擇與大規(guī)模推廣。PEM水電解制氫技術(shù)具備快速啟停優(yōu)勢(shì),能匹配可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性,逐步成為P2G制氫主流技術(shù)。近幾年國(guó)內(nèi)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)得到發(fā)展,形成長(zhǎng)三角...
現(xiàn)階段,氫氣主要用作工業(yè)原料,但在發(fā)電、供熱、交通燃料等領(lǐng)域有巨大發(fā)展?jié)摿ΑkS著可再生能源發(fā)電比例和規(guī)模不斷提升,間歇性電力“削峰填谷”的儲(chǔ)能作用將得到普遍體現(xiàn)。目前,全世界的氫產(chǎn)量約為70Mt,主要消費(fèi)方向以石油煉制、化工原料為主。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟研究院發(fā)布的數(shù)據(jù),當(dāng)單位制氫的碳排放(CO2)不高于4.9kg/kg時(shí),制備的氫氣才是清潔的煤制氫的碳排放強(qiáng)度接近風(fēng)電、水電制氫的20倍,氫健康天然氣制氫的碳排放強(qiáng)度也很高,兩種方式制氫的碳排放均遠(yuǎn)超清潔制氫的碳排放標(biāo)準(zhǔn);而以可再生資源發(fā)電,進(jìn)行水電解制氫則能夠滿(mǎn)足清潔氫氣的碳排放標(biāo)準(zhǔn)。需要強(qiáng)調(diào)的是,采用水電解制氫時(shí),只有利用可再生能源電力制取的氫...
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(chǎng)家壟斷的質(zhì)子交換膜電解水,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。氫健康為此發(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?xún)?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(wú)氟質(zhì)子交換膜電解水,也是質(zhì)子交換膜電解水的發(fā)展趨勢(shì)。PEM水電解制氫逐步取代了傳統(tǒng)的堿水制氫和氫氣瓶組等方式。上海電解水膜公司PEM水電解制氫技術(shù)具備快速啟停優(yōu)勢(shì),能匹...
通過(guò)O中間體,即O-O直接耦合途徑.而在具有豐富氧空位的無(wú)定形金屬氧化物和一些具有高金屬氧共價(jià)的鈣鈦礦中,氫健康晶格氧機(jī)理發(fā)生在遭受水親核攻擊的單個(gè)活性氧位點(diǎn)或通過(guò)兩個(gè)相鄰反應(yīng)晶格氧原子的直接耦合,產(chǎn)生的氧空位將被水分子或大量氧原子補(bǔ)充,同時(shí)由此產(chǎn)生的不飽和金屬位點(diǎn)更容易溶解,帶來(lái)催化劑穩(wěn)定性問(wèn)題。吸附氧化機(jī)理(AEM)和晶格氧反應(yīng)機(jī)理(LOM)是在酸性介質(zhì)中被認(rèn)為較合理的兩種機(jī)理。催化劑通過(guò)哪一機(jī)理發(fā)生催化反應(yīng),選擇單位點(diǎn)還是雙位點(diǎn)途徑和材料本身的電子結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系,結(jié)晶度好的氧化物幾乎沒(méi)有缺陷,傾向于采用AEM,在單個(gè)活性金屬位點(diǎn)上通過(guò)*OOH中間體,即所謂的酸堿途徑,或者在兩個(gè)相鄰的金...
氫健康氫利用的途徑主要是燃料電池移動(dòng)動(dòng)力、分布式電站、化工加氫,新興發(fā)展的是氫燃料汽輪機(jī)、氫氣冶金等。氫能的利用需要從制氫開(kāi)始,由于氫氣在自然界極少以單質(zhì)形式存在,需要通過(guò)工業(yè)過(guò)程制取。氫氣的來(lái)源分為工業(yè)副產(chǎn)氫、化石燃料制氫、電解水制氫等途徑,差別在于原料的再生性、CO2排放、制氫成本。目前,世界上超過(guò)95%的氫氣制取來(lái)源于化石燃料重整,生產(chǎn)過(guò)程必然排放CO2;約4%~5%的氫氣來(lái)源于電解水,生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有CO2排放。制氫過(guò)程按照碳排放強(qiáng)度分為灰氫(煤制氫)、藍(lán)氫(天然氣制氫)、綠氫(電解水制氫、可再生能源)。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初衷是零碳或低碳排放,因此灰氫、藍(lán)氫將會(huì)逐漸被基于可再生能源的綠氫所替代,...
區(qū)別于堿性水電解制氫氫健康,PEM水電解制氫選用具有良好化學(xué)穩(wěn)定性、質(zhì)子傳導(dǎo)性、氣體分離性的全氟磺酸質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)替代石棉膜,能有效阻止電子傳遞,提高電解槽安全性。PEM水電解槽主要部件由內(nèi)到外依次是質(zhì)子交換膜、陰陽(yáng)極催化層、陰陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層、陰陽(yáng)極端板等。其中擴(kuò)散層、催化層與質(zhì)子交換膜組成膜電極,是整個(gè)水電解槽物料傳輸以及電化學(xué)反應(yīng)的主場(chǎng)所,膜電極特性與結(jié)構(gòu)直接影響PEM水電解槽的性能和壽命。將可再生能源發(fā)電轉(zhuǎn)化為氫氣,可提高電力系統(tǒng)靈活性,正成為可再生能源發(fā)展和應(yīng)用的重要方向。由于氫氣可以大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ),相對(duì)于其他儲(chǔ)能方式,在時(shí)間尺度和規(guī)模尺度上均有明顯優(yōu)勢(shì)。鈞希膜公司現(xiàn)階段,...
隨著日益增長(zhǎng)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(jìn)行電解水制氫是目前眾多氫氣來(lái)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(jìn)展、電解水制氫的示范項(xiàng)目情況,重點(diǎn)分析了電解水制氫技術(shù),涵蓋技術(shù)分類(lèi)、堿水制氫應(yīng)用、質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫。研究認(rèn)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(shè)備成本;PEM電解水制氫技術(shù)的運(yùn)行電流密度高、能耗低、產(chǎn)氫壓力高,適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)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(chǔ)運(yùn)與電解制氫的技術(shù)特征研判、我國(guó)...
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(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(shì),基于融合堿性水電解和PEM水電解各自?xún)?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(wú)氟質(zhì)子交換膜,也是質(zhì)子交換膜的發(fā)展趨勢(shì)。雖然陽(yáng)極催化劑成本在整個(gè)電解槽成本中占比不大,但若電解制氫技術(shù)大規(guī)模普及,其需求量會(huì)大幅度上升。山東陰離子交換膜技術(shù)氫健康析氧反應(yīng)(OER)...
不同催化材料的陽(yáng)極過(guò)電勢(shì)通常為200~500mV。在高電位、氧化、酸性環(huán)境下氫健康,PEM電解槽對(duì)陽(yáng)極催化劑材料的要求極為苛刻,能滿(mǎn)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(guò)程中越容易溶解,穩(wěn)定性越差。例如:從金屬活性角度來(lái)講,金屬活性由高到低的順序?yàn)椋希螅荆遥酰荆桑颍荆校簦荆粒酰坏珡慕饘俜€(wěn)定性角度來(lái)講,其穩(wěn)定性由高到低的順序?yàn)椋粒酰荆校簦荆桑颍荆遥酰荆希蟆>C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(yáng)極催化劑以銥黑以及IrO2等為主。世界上超過(guò)95%的氫氣制取來(lái)源于化石燃料重整,生產(chǎn)過(guò)程必然排放CO2。江蘇鈞希膜制取綜合活性和穩(wěn)定性等因素,目前工業(yè)上選用的...
作為水電解槽膜電極的中心部件,質(zhì)子交換膜不但傳導(dǎo)質(zhì)子,隔離氫氣和氧氣,而且還為催化劑提供支撐,其性能的好壞直接決定水電解槽的性能和使用壽命。長(zhǎng)期被國(guó)外少數(shù)廠(chǎng)家壟斷,質(zhì)子交換膜價(jià)格高達(dá)幾百~幾千美元/m2。氫健康為降低膜成本,提高膜性能,國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)攻關(guān)改性全氟磺酸質(zhì)子交換膜、有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合質(zhì)子交換膜和無(wú)氟質(zhì)子交換膜。全氟磺酸膜改性研究聚焦聚合物改性、膜表面刻蝕改性以及膜表面貴金屬催化劑沉積3種途徑。通過(guò)引入無(wú)機(jī)組分制備有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合質(zhì)子交換膜,使其兼具有機(jī)膜柔韌性和無(wú)機(jī)膜良好熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能,成為近幾年的研究熱點(diǎn)。可再生能源制氫是單獨(dú)綠色低碳制氫方式,不但能提高電網(wǎng)靈活性,而...
氫燃料電池車(chē)被視為新能源汽車(chē)的下一個(gè)風(fēng)口。質(zhì)子交換膜作為氫燃料電池中心部件,其質(zhì)量好壞直接影響電池的使用壽命。從價(jià)值量看,氫能源燃料電池中成本占比較高的自然是燃料電池電堆,其次是儲(chǔ)氣瓶,而在燃料電池堆中,氫健康有個(gè)關(guān)鍵材料,那就是質(zhì)子交換膜,且成本占到了28%,從整體看,質(zhì)子交換膜成本約占燃料電池總成本的4.08%,幾乎決定了燃料電池的成本。質(zhì)子交換膜上游主要包括基礎(chǔ)材料和過(guò)程材料兩個(gè)部分:基礎(chǔ)材料即螢石,利用上游原材料制備可用于后續(xù)加工的各類(lèi)全氟、非全氟以及特種樹(shù)脂。下游應(yīng)用方面,質(zhì)子交換膜可普遍應(yīng)用于燃料電池、電解水、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域。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...
因此,單純從規(guī)模和用量來(lái)看,Ir資源儲(chǔ)量難以維持行業(yè)的發(fā)展,必須對(duì)現(xiàn)有的PEM水電解技術(shù)進(jìn)行完善和升級(jí)。一方面,可以通過(guò)提升催化劑、膜電極技術(shù),以及電解槽整體技術(shù),大幅度降低Ir的用量;另一方面,可以有效回收Ir資源,使其回收利用率達(dá)90%以上。Christine等分別分析了保守情況和樂(lè)觀(guān)情況下未來(lái)50年P(guān)EM水電解行業(yè)對(duì)Ir資源需求量的變化情況,氫健康保守情況下,即PEM電極的Ir負(fù)載量保持0.33g?kW不降低,則2045年前Ir的累計(jì)需求增長(zhǎng)率與Ir有效回收情況的累計(jì)需求增長(zhǎng)率相同。按照目前用量水平來(lái)計(jì)算,1GW級(jí)PEM電解槽的Ir用量為500千克。陰離子交換膜制氫方法陰離子交換膜(AE...
通過(guò)O中間體,即O-O直接耦合途徑.而在具有豐富氧空位的無(wú)定形金屬氧化物和一些具有高金屬氧共價(jià)的鈣鈦礦中,氫健康晶格氧機(jī)理發(fā)生在遭受水親核攻擊的單個(gè)活性氧位點(diǎn)或通過(guò)兩個(gè)相鄰反應(yīng)晶格氧原子的直接耦合,產(chǎn)生的氧空位將被水分子或大量氧原子補(bǔ)充,同時(shí)由此產(chǎn)生的不飽和金屬位點(diǎn)更容易溶解,帶來(lái)催化劑穩(wěn)定性問(wèn)題。吸附氧化機(jī)理(AEM)和晶格氧反應(yīng)機(jī)理(LOM)是在酸性介質(zhì)中被認(rèn)為較合理的兩種機(jī)理。催化劑通過(guò)哪一機(jī)理發(fā)生催化反應(yīng),選擇單位點(diǎn)還是雙位點(diǎn)途徑和材料本身的電子結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系,結(jié)晶度好的氧化物幾乎沒(méi)有缺陷,傾向于采用AEM,在單個(gè)活性金屬位點(diǎn)上通過(guò)*OOH中間體,即所謂的酸堿途徑,或者在兩個(gè)相鄰的金...
質(zhì)子交換膜電解水可普遍應(yīng)用于燃料電池、電解水、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域。PEM燃料電池及電解水發(fā)展迅速,國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)都呈現(xiàn)出較快的需求增長(zhǎng)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(jìn)一步提升至82.7%,氫健康可見(jiàn),全球PEM燃料電池出貨量高速增長(zhǎng)。依據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟對(duì)未來(lái)燃料電池系統(tǒng)成本的預(yù)測(cè)以及美國(guó)能源部披露的成本結(jié)構(gòu),綜合測(cè)算,燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域每年為質(zhì)子交換膜電解水帶來(lái)的市場(chǎng)增量將持續(xù)增長(zhǎng),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(guān)。在第七十五屆大會(huì)一般性辯論上,中國(guó)提出力爭(zhēng)2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中...
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(yáng)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(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(tǒng)的商業(yè)化長(zhǎng)期穩(wěn)定性具有重要意義。在CCS法和CCM法基礎(chǔ)上,...
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(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(shì),基于融合堿性水電解和PEM水電解各自?xún)?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(wú)氟質(zhì)子交換膜,也是質(zhì)子交換膜的發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)階段,CO2捕集、封存技術(shù)(CCS)和CO2捕集、利用、封存技術(shù)因成本過(guò)高,暫時(shí)不具備經(jīng)濟(jì)性。山東陰離子交換膜產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)子交換膜電解水可普遍...