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陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)電勢(shì)與陰極反應(yīng)過(guò)電勢(shì)的大小，是水電解制氫效率高低的主要影響因素之一，通常陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)電勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陰極反應(yīng)過(guò)電勢(shì)。PEM水電解制得的氫氣純度高，而且其制氫負(fù)荷可以實(shí)現(xiàn)在0～1之間智能連續(xù)自動(dòng)化控制，因而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。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)；結(jié)合可再生能源電力的波動(dòng)性，可以充分發(fā)揮氫氣的儲(chǔ)能優(yōu)點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模低成本制氫。在PEM水電解過(guò)程中，電解槽陽(yáng)極的析氧反應(yīng)是該過(guò)程的速控步驟。隨著PEM電解槽的推廣應(yīng)用，其成本有望快速下降，必然是未來(lái)5~10a的發(fā)展趨勢(shì)。江蘇堿性電解水企業(yè)在技術(shù)層...

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)廠家壟斷，質(zhì)子交換膜價(jià)格高達(dá)幾百~幾千美元/m2。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)。隨著可再生能源發(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...

為了加快PEMWE的發(fā)展，深入理解電極反應(yīng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程,理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的結(jié)合,對(duì)具有實(shí)際應(yīng)用前景的催化劑的進(jìn)一步發(fā)展,催化劑性能的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,對(duì)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究中水系模型和實(shí)際操作差異的理解,集成膜電極組件的開(kāi)發(fā)需要更多的研究。PEMWE的組裝方法,實(shí)際運(yùn)行條件,包括離聚物,膜,氣體擴(kuò)散層,極板,催化劑層在內(nèi)的各個(gè)組分都是影響PEMWE性能的關(guān)鍵參數(shù).對(duì)各個(gè)組分的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,同時(shí)對(duì)有實(shí)際應(yīng)用前景的催化劑進(jìn)行分析,包括負(fù)載型催化劑,銥/釕為主體的摻雜型催化劑。借助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法和先進(jìn)表征技術(shù)發(fā)展在揭示酸介質(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就。但所開(kāi)發(fā)的催化劑及相關(guān)...

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。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。電解水消耗的電力大約是1kg對(duì)應(yīng)55...

質(zhì)子交換膜（PEM）在氫燃料電池、電解水制氫氣等領(lǐng)域中所交換的陽(yáng)離子為質(zhì)子，又被稱為離子膜。質(zhì)子交換膜處于有機(jī)氟化工產(chǎn)業(yè)鏈末端，其上游是有機(jī)氟化工的單體材料，下游是基于質(zhì)子交換膜的氯堿工業(yè)、燃料電池、電解水、儲(chǔ)能電池等應(yīng)用領(lǐng)域。目前產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的均為全氟質(zhì)子交換膜，質(zhì)子交換膜使用的是全氟磺酸樹(shù)脂，離子膜使用全氟磺酸樹(shù)脂、全氟羧酸樹(shù)脂的復(fù)合膜。全氟磺酸樹(shù)脂具有強(qiáng)酸性，全氟羧酸樹(shù)脂具有弱酸性，更能夠適應(yīng)氯堿工業(yè)中的堿性環(huán)境。盡管目前全氟磺酸PEM應(yīng)用較普遍，但仍存在成本較高、尺寸穩(wěn)定性較差、溫度升高會(huì)降低質(zhì)子傳導(dǎo)性的缺點(diǎn)。全氟磺酸樹(shù)脂具有強(qiáng)酸性，全氟羧酸樹(shù)脂具有弱酸性，更能夠適應(yīng)氯堿工業(yè)中的堿性環(huán)境...

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，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。現(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(guò)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(lái)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。在2045—2070年，新增PEM水電解裝置裝機(jī)容量不斷加大，同時(shí)Ｉｒ資源的回收利用量也不斷加大。上海進(jìn)口...

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。2020年9月，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。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。河北MW級(jí)電解水上市公司在技術(shù)層面，電解水制氫技術(shù)可分為堿性電解水制氫(A...

堿性水電解制氫電解槽隔膜主要由石棉組成，起分離氣體的作用。陰極、陽(yáng)極主要由金屬合金組成，如Ni-Mo合金等，分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣。工業(yè)上堿性水電解槽的電解液通常采用KOH溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%~30%，電解槽操作溫度70~80℃，工作電流密度約0.25A/cm2，產(chǎn)生氣體壓力0.1~3.0MPa，總體效率62%~82%。堿性水電解制氫技術(shù)成熟，投資、運(yùn)行成本低，但存在堿液流失、腐蝕、能耗高等問(wèn)題。水電解槽制氫設(shè)備開(kāi)發(fā)是國(guó)內(nèi)外堿性水電解制氫研究熱點(diǎn)。可再生能源加速發(fā)展使得大規(guī)模消納可再生能源成為突出問(wèn)題。長(zhǎng)期被國(guó)外少數(shù)廠家壟斷，質(zhì)子交換膜電解水電解水價(jià)格高達(dá)幾百~幾千美元/m2。浙江電解水飲料雖然...

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。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。膜電極中析氫、析氧電催化劑對(duì)整個(gè)水電...

PEMWE的組裝方法,實(shí)際運(yùn)行條件,包括離聚物,膜,氣體擴(kuò)散層,極板,催化劑層在內(nèi)的各個(gè)組分都是影響PEMWE性能的關(guān)鍵參數(shù).對(duì)各個(gè)組分的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,同時(shí)對(duì)有實(shí)際應(yīng)用前景的催化劑進(jìn)行分析,包括負(fù)載型催化劑,銥/釕為主體的摻雜型催化劑。借助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法和先進(jìn)表征技術(shù)發(fā)展在揭示酸介質(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就。但所開(kāi)發(fā)的催化劑及相關(guān)器件的性能與工業(yè)應(yīng)用之間仍存在一定的差距。為了加快PEMWE的發(fā)展，深入理解電極反應(yīng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程,理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的結(jié)合,對(duì)具有實(shí)際應(yīng)用前景的催化劑的進(jìn)一步發(fā)展,催化劑性能的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,對(duì)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究中水系模型和實(shí)際操作差異的...

對(duì)于負(fù)載催化劑，金屬-載體相互作用和基底的導(dǎo)電性至關(guān)重要。酸性O(shè)ER材料發(fā)展，并強(qiáng)調(diào)從機(jī)理分析性能提高.對(duì)金屬性質(zhì)(合金,單原子等)催化劑,氧化物(釕/銥氧化物,非貴金屬氧化物),金屬氧酸鹽類(鈣鈦礦,燒綠石,其它氧酸鹽類),其它無(wú)機(jī)金屬和非金屬材料進(jìn)行周到綜述。在酸性介質(zhì)中貴金屬Ru和Ir基催化劑具有優(yōu)異的活性和可應(yīng)用性,優(yōu)于其他鉑族金屬（如Rh、Pd和Pt）.盡可能多地暴露活性位點(diǎn)，提高本征活性，以盡量減少貴金屬消耗,同時(shí)兼顧長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性是催化劑設(shè)計(jì)必須面臨的問(wèn)題。在PEM水電解過(guò)程中，電解槽陽(yáng)極的析氧反應(yīng)是該過(guò)程的速控步驟。浙江電解水的電極除了降低催化劑貴金屬載量，提高催化劑活性和穩(wěn)...

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，PEM電解槽對(duì)陽(yáng)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。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。堿性電解水技術(shù)較為成熟，造價(jià)成本也較低；但是與可再生能源適配性較差。江蘇高功率電解水公司通過(guò)O中間體，即O-O直接耦合途徑.而在具...

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，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。在2045—2070年，新增PEM水電解裝置裝機(jī)容量不斷加大，同時(shí)Ｉｒ資源的回收利用量也不斷加大。河北Fumat...

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。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。PEM燃料電池及電解水發(fā)展...

Ｉｒ資源儲(chǔ)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(nèi)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)，國(guó)外機(jī)構(gòu)對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)研究預(yù)測(cè)。按照目前用量水平來(lái)計(jì)算，膜電極上的Ｉｒ用量為2ｍｇ/ｃｍ2，而膜電極典型運(yùn)行參數(shù)為4Ｗ/ｃｍ2，因而1ＧＷ級(jí)PEM電解槽的Ｉｒ用量為500ｋｇ。雖然Ｉｒ陽(yáng)極催化劑成本在整個(gè)電解槽成本中占比不大，但若未來(lái)PEM水電解制氫技術(shù)大規(guī)模普及，其需求量會(huì)大幅度上升。目前，全世界Ｉｒ產(chǎn)量少于9ｔ?ａ，因此在PEM水電解技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用后，陽(yáng)極催化劑的成本占比會(huì)逐漸提升。隨著PEM電解槽的推廣應(yīng)用，其成本有望快速下降，必然是未來(lái)5~10a的發(fā)展趨勢(shì)。河北高功率電解水制備在未來(lái)前20年中因Ｉｒ使用壽命...

區(qū)別于堿性水電解制氫，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)子交換膜電解水電解水作為固體電解質(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)子交換膜電解水電解水、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)子交換膜電解水電解水組成膜電極，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。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?..

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(chǎng)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(guò)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(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)。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...

在市場(chǎng)化進(jìn)程方面，堿水電解（AWE）作為較為成熟的電解技術(shù)占據(jù)著主導(dǎo)地位，尤其是一些大型項(xiàng)目的應(yīng)用。AWE采用氫氧化鉀（KOH）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%。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(jià)較低，但產(chǎn)氣中含堿液、水蒸氣等，需經(jīng)輔助設(shè)備除去；另一方面，AWE難以快速啟動(dòng)或變載、無(wú)法快速調(diào)節(jié)制氫的速度，因而與可再生能源發(fā)電的適配性較差。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。廣東耐高溫電解水膜氫燃料電池車被視為新能源汽車的下一個(gè)風(fēng)口。質(zhì)子交換膜作為氫燃料電池中心部...

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，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。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。所開(kāi)發(fā)的催化劑及相關(guān)器件的...

目前，全世界的氫產(chǎn)量約為70Ｍｔ?ａ，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，水電解制氫是否屬于清潔氫，要根據(jù)電網(wǎng)電力的種類來(lái)判斷。現(xiàn)...

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(chǎng)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(guò)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(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)。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...

膜電極中析氫、析氧電催化劑對(duì)整個(gè)水電解制氫反應(yīng)十分重要。理想電催化劑應(yīng)具有抗腐蝕性、良好的比表面積、氣孔率、催化活性、電子導(dǎo)電性、電化學(xué)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(qiáng)酸性工作環(huán)境，易發(fā)生腐蝕、團(tuán)聚、流失等問(wèn)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。現(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(shù)快速推廣應(yīng)用。為此降低貴金屬Pt、Pd載量，開(kāi)發(fā)適應(yīng)酸性環(huán)境的非貴金屬析氫催化劑成為研究熱點(diǎn)。陰極、陽(yáng)極主要由金屬合金組成，如Ni-Mo合金等，分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣。上海堿性電解水工...

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，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)相鄰的金屬位點(diǎn)...

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、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。結(jié)合氫儲(chǔ)運(yùn)與電解制氫的技術(shù)特征研判、我國(guó)輸氫需...

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)、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(shù)較為成熟，造價(jià)成本也較低；但是與可再生能源適配性較差。其中，堿性電解水技術(shù)較為成熟，但無(wú)法快速調(diào)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(zhì)材料，適合在高溫環(huán)境下運(yùn)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(zhì)隔膜，目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。PEM電解水技術(shù)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。無(wú)污染、無(wú)腐蝕；擁有更高的質(zhì)子傳導(dǎo)性，提升電解效率；同時(shí)有更寬的負(fù)載...

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，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)相鄰的金屬位點(diǎn)...

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)、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(shù)較為成熟，造價(jià)成本也較低；但是與可再生能源適配性較差。其中，堿性電解水技術(shù)較為成熟，但無(wú)法快速調(diào)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(zhì)材料，適合在高溫環(huán)境下運(yùn)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(zhì)隔膜，目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。PEM電解水技術(shù)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。無(wú)污染、無(wú)腐蝕；擁有更高的質(zhì)子傳導(dǎo)性，提升電解效率；同時(shí)有更寬的負(fù)載...

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)相鄰的金屬位點(diǎn)上，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，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...

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，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。現(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(guò)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(lái)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。質(zhì)子交換膜（PEM）在氫燃料電池、電解水制氫氣等領(lǐng)域中所交換的陽(yáng)離子為質(zhì)子，又被稱為離子膜。上海PEM電解...

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，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。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PEM水電解過(guò)程中，電解...