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。可再生能源加速發展使得大規模消納可再生能源成為突出問題。上海PEM電解水哪家好
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。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。上海PEM電解水哪家好氫燃料電池車被視為新能源汽車的下一個風口。
氫燃料電池車被視為新能源汽車的下一個風口。質子交換膜作為氫燃料電池中心部件,其質量好壞直接影響電池的使用壽命。從價值量看,氫能源燃料電池中成本占比較高的自然是燃料電池電堆,其次是儲氣瓶,而在燃料電池堆中,有個關鍵材料,那就是質子交換膜,且成本占到了28%,從整體看,質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。質子交換膜上游主要包括基礎材料和過程材料兩個部分:基礎材料即螢石,利用上游原材料制備可用于后續加工的各類全氟、非全氟以及特種樹脂。下游應用方面,質子交換膜可普遍應用于燃料電池、電解水、氯堿工業等領域。
質子交換膜(PEM)在氫燃料電池、電解水制氫氣等領域中所交換的陽離子為質子,又被稱為離子膜。質子交換膜處于有機氟化工產業鏈末端,其上游是有機氟化工的單體材料,下游是基于質子交換膜的氯堿工業、燃料電池、電解水、儲能電池等應用領域。目前產業化應用的均為全氟質子交換膜,質子交換膜使用的是全氟磺酸樹脂,離子膜使用全氟磺酸樹脂、全氟羧酸樹脂的復合膜。全氟磺酸樹脂具有強酸性,全氟羧酸樹脂具有弱酸性,更能夠適應氯堿工業中的堿性環境。盡管目前全氟磺酸PEM應用較普遍,但仍存在成本較高、尺寸穩定性較差、溫度升高會降低質子傳導性的缺點。膜電極中析氫、析氧電催化劑對整個水電解制氫反應十分重要。
作為水電解槽膜電極的中心部件,質子交換膜電解水電解水不但傳導質子,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,質子交換膜電解水電解水價格高達幾百~幾千美元/m2。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電解水電解水、有機/無機納米復合質子交換膜電解水電解水和無氟質子交換膜電解水電解水。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電解水電解水,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。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。上海大電流密度電解水裝置
堿性水電解制氫技術成熟,投資、運行成本低,但存在堿液流失、腐蝕、能耗高等問題。上海PEM電解水哪家好
氫利用的途徑主要是燃料電池移動動力、分布式電站、化工加氫,新興發展的是氫燃料汽輪機、氫氣冶金等。氫能的利用需要從制氫開始,由于氫氣在自然界極少以單質形式存在,需要通過工業過程制取。氫氣的來源分為工業副產氫、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95%的氫氣制取來源于化石燃料重整,生產過程必然排放CO2;約4%~5%的氫氣來源于電解水,生產過程沒有CO2排放。制氫過程按照碳排放強度分為灰氫(煤制氫)、藍氫(天然氣制氫)、綠氫(電解水制氫、可再生能源)。氫能產業發展初衷是零碳或低碳排放,因此灰氫、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。上海PEM電解水哪家好
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