隨著可再生能源發電裝機容量不斷上升、比例不斷增加、可再生能源電力價格不斷下降；同時，結合碳稅、碳交易等利好政策，水電解制氫的經濟性將明顯提高；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，成為實現“雙碳”目標的重要抓手。現階段，CO2捕集、封存技術（CCS）和CO2捕集、利用、封存技術（CCUS）因成本過高，暫時不具備經濟性。而為了實現“碳達峰”和“碳中和”目標，未來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。降低催化劑與電解槽的材料成本，是PEM水電解制氫技術發展的研究重點。江蘇陰離子交換膜廠家

PEM水電解制得的氫氣純度高氫健康，而且其制氫負荷可以實現在0～1之間智能連續自動化控制，因而PEM水電解制氫逐步取代了傳統的堿水制氫和氫氣瓶組等方式。由于氫氣可以大規模長時間存儲，相對于其他儲能方式，在時間尺度和規模尺度上均有明顯優勢；結合可再生能源電力的波動性，可以充分發揮氫氣的儲能優點，并實現大規模低成本制氫。在PEM水電解過程中，電解槽陽極的析氧反應是該過程的速控步驟。陽極反應過電勢與陰極反應過電勢的大小，是水電解制氫效率高低的主要影響因素之一，通常陽極反應過電勢遠遠高于陰極反應過電勢。江蘇陰離子交換膜廠家多數非貴金屬會腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結合，進而降低PEM傳導質子的能力。

不同催化材料的陽極過電勢通常為200～500ｍＶ。在高電位、氧化、酸性環境下氫健康，PEM電解槽對陽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，其在水電解過程中越容易溶解，穩定性越差。例如：從金屬活性角度來講，金屬活性由高到低的順序為Ｏｓ＞Ｒｕ＞Ｉｒ＞Ｐｔ＞Ａｕ；但從金屬穩定性角度來講，其穩定性由高到低的順序為Ａｕ＞Ｐｔ＞Ｉｒ＞Ｒｕ＞Ｏｓ。綜合活性和穩定性等因素，目前工業上選用的PEM電解槽陽極催化劑以銥黑以及ＩｒＯ2等為主。

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材料，工作溫度800~1000℃，制氫過程電化學性能明顯提升，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，氫健康陽極材料選用鈣鈦礦氧化物，電解質采用YSZ氧離子導體，全陶瓷材料結構避免了材料腐蝕問題。高溫高濕的工作環境使電解槽選擇穩定性高、持久性好、耐衰減的材料受到限制，也制約SOEC制氫技術應用場景的選擇與大規模推廣。PEM水電解制氫技術具備快速啟停優勢，能匹配可再生能源發電的波動性，逐步成為P2G制氫主流技術。PEM水電解制氫逐步取代了傳統的堿水制氫和氫氣瓶組等方式。

作為水電解槽膜電極的中心部件，質子交換膜不但傳導質子，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。長期被國外少數廠家壟斷，質子交換膜價格高達幾百~幾千美元/m2。氫健康為降低膜成本，提高膜性能，國內外重點攻關改性全氟磺酸質子交換膜、有機/無機納米復合質子交換膜和無氟質子交換膜。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。通過引入無機組分制備有機/無機納米復合質子交換膜，使其兼具有機膜柔韌性和無機膜良好熱性能、化學穩定性和力學性能，成為近幾年的研究熱點。PEM電解槽的電催化劑研究主要是Ir、Ru等貴金屬/氧化物及其二元、三元合金/混合氧化物。堿性電解水膜成本是多少

灰氫、藍氫將會逐漸被基于可再生能源的綠氫所替代，綠氫是未來能源產業的發展方向。江蘇陰離子交換膜廠家

區別于堿性水電解制氫，PEM水電解制氫選用具有良好化學穩定性、質子傳導性、氣體分離性的全氟磺酸質子交換膜電解水電解水作為固體電解質替代石棉膜，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到外依次是質子交換膜電解水電解水、陰陽極催化層、陰陽極氣體擴散層、陰陽極端板等。其中擴散層、催化層與質子交換膜電解水電解水組成膜電極，是整個水電解槽物料傳輸以及電化學反應的主場所，氫健康膜電極特性與結構直接影響PEM水電解槽的性能和壽命。將可再生能源發電轉化為氫氣，可提高電力系統靈活性，正成為可再生能源發展和應用的重要方向。江蘇陰離子交換膜廠家

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