質子交換膜電解水可普遍應用于燃料電池、電解水、氯堿工業等領域。PEM燃料電池及電解水發展迅速，國內外市場都呈現出較快的需求增長和廣闊的發展前景。從2011年到2019年，PEM燃料電池出貨量占比從44.9%進一步提升至82.7%，氫健康可見，全球PEM燃料電池出貨量高速增長。依據中國氫能聯盟對未來燃料電池系統成本的預測以及美國能源部披露的成本結構，綜合測算，燃料電池應用領域每年為質子交換膜電解水帶來的市場增量將持續增長，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。質子交換膜上游主要包括基礎材料和過程材料兩個部分。江蘇離子交換膜公司

氫氣比重小、擴散快，其導熱系數是空氣的８.4倍，因此常被用作發電機組的冷卻劑，可以大幅降低風摩擦損耗，對于1ＧＷ的發電機組，氫氣純度每提高1％，可以節約22８ｋＷ的能源。與ALK技術對比，PEM水電解制氫技術啟停速度快、負荷波動范圍廣、產氫壓力高，尤其適合利用可再生能源電力（尤其是離網電力）制氫，是實現大規模水電解制氫應用較有效的方式之一。此外，氫健康它還可以實現對風電、水電、光伏電等電力能源的調峰運行和對棄電資源的充分利用，因而成為大規模、高效儲能的重要方式之一。堿性電解水膜生產廠家通過引入無機組分制備有機納米質子交換膜，使其兼具有機膜柔韌性和無機膜良好熱性能成為近幾年的研究熱點。

2020年9月，在第七十五屆大會一般性辯論上，氫健康中國提出力爭20３0年實現碳達峰、20６0年實現碳中和的目標。在實現目標的過程中，氫能的應用除了可以減少碳排放、助力碳達峰，還可以通過氫與二氧化碳反應制成有機化學品，實現碳中和。氫能在能源供給側和消費終端轉型發展中可以發揮重要作用。在能源供給側，氫能可以消納可再生能源電力，實現能量在時間上的存儲和空間上的轉移。相對于其他儲能方式，氫能具備規模優勢；在能源消費終端，氫能可以實現零排放、零污染，減少碳排放。

通過O中間體，即O-O直接耦合途徑.而在具有豐富氧空位的無定形金屬氧化物和一些具有高金屬氧共價的鈣鈦礦中，氫健康晶格氧機理發生在遭受水親核攻擊的單個活性氧位點或通過兩個相鄰反應晶格氧原子的直接耦合，產生的氧空位將被水分子或大量氧原子補充，同時由此產生的不飽和金屬位點更容易溶解，帶來催化劑穩定性問題。吸附氧化機理(AEM)和晶格氧反應機理(LOM)是在酸性介質中被認為較合理的兩種機理。催化劑通過哪一機理發生催化反應，選擇單位點還是雙位點途徑和材料本身的電子結構有著密切關系，結晶度好的氧化物幾乎沒有缺陷，傾向于采用AEM，在單個活性金屬位點上通過*OOH中間體，即所謂的酸堿途徑，或者在兩個相鄰的金屬位點上。PEM燃料電池出貨量占比從44.9%進一步提升至82.7%，可見，全球PEM燃料電池出貨量高速增長。

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；但是氫健康與可再生能源適配性較差。其中，堿性電解水技術較為成熟，但無法快速調節制氫速度，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展。AWE采用氫氧化鉀水溶液為電解質，以石棉為隔膜，分離水產生氫氣和氧氣，效率通常在70%~80%。江蘇離子交換膜公司

固體氧化物電解水制氫采用固體氧化物為電解質材料，適合在高溫環境下運作，能效更高，但處于初期示范階段。江蘇離子交換膜公司

作為媒介氫氣促進可再生能源時空再分布，助力電力系統與難以深度脫碳的工業、建筑和交通運輸部門建立起產業聯系，不斷豐富氫氣的應用場景。這也為PEM水電解制氫技術帶來巨大的發展空間。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，未來突破陰離子交換膜和高活性非貴金屬催化劑等關鍵材料有望明顯降低電解槽制造成本。氫健康應用推廣方面，當下電力系統中波動性可再生能源份額不斷上升，未來幾十年這一趨勢仍將延續。可再生能源制氫是單獨綠色低碳制氫方式，不但能提高電網靈活性，而且可遠距離運輸和分配可再生能源，支持可再生能源更大規模的發展。江蘇離子交換膜公司

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