隨著日益增長的低碳減排需求，氫的綠色制取技術受到普遍重視，利用可再生能源進行電解水制氫是目前眾多氫氣來源方案中碳排放較低的工藝。本文梳理了氫能需求和規劃的進展、電解水制氫的示范項目情況，重點分析了電解水制氫技術，涵蓋技術分類、堿水制氫應用、質子交換膜（PEM）電解水制氫。研究認為，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、優化電解槽結構，有助于提高PEM電解槽的性能并降低設備成本；PEM電解水制氫技術的運行電流密度高、能耗低、產氫壓力高，適應可再生能源發電的波動性特征、易于與可再生能源消納相結合，是電解水制氫的適宜方案。結合氫儲運與電解制氫的技術特征研判、我國輸氫需求，提出發展建議：利用西北、西南、東北等區域豐富的可再生能源，通過電解水制氫產生高壓氫。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。風能電解水先進公司

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。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，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。上海電解水成本是多少所開發的催化劑及相關器件的性能與工業應用之間仍存在一定的差距。

PEM水電解制氫已步入商業化早期，制約技術大規模發展的瓶頸在于膜電極選用被少數廠家壟斷的質子交換膜電解水，陰、陽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水電解制氫技術進一步發展與推廣的關鍵。為此發展新型水電解技術成為新趨勢，基于融合堿性水電解和PEM水電解各自優勢的研究思路，采用堿性固體電解質替代PEM的堿性固體陰離子交換膜（AEM）水電解制氫技術成為新方向。另外選用聚芳醚酮和聚砜等廉價材料制備無氟質子交換膜電解水，也是質子交換膜電解水的發展趨勢。

SOEC制氫技術由于固體氧化物的壽命和制氫規模的限制，暫時未達到工業應用程度，但其制氫效率高，未來具有穩定連續大規模制氫的潛力；ALK技術具備成本低、產氫規模大、技術成熟度高等優點，是目前應用較廣的水電解制氫技術，但是存在負荷調節幅度小、啟動響應慢、需要堿液處理過程等缺點，特別不適合可再生能源電力波動性的特點，只能從電網取電制氫。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種水電解制氫技術的性能對比。可知：在各種水電解制氫技術中，AEM技術成熟度低，目前還無法實現大規模應用，但是由于其不使用貴金屬催化劑，同時兼具PEM和ALK制氫的優點，未來將會成為取代PEM制氫的替代技術。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。

在酸性介質中貴金屬Ru和Ir基催化劑具有優異的活性和可應用性,優于其他鉑族金屬（如Rh、Pd和Pt）.盡可能多地暴露活性位點，提高本征活性，以盡量減少貴金屬消耗,同時兼顧長期運行的穩定性是催化劑設計必須面臨的問題。對于負載催化劑，金屬-載體相互作用和基底的導電性至關重要。本節討論酸性OER材料發展，并強調從機理分析性能提高.對金屬性質(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),其它無機金屬和非金屬材料進行周到綜述。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。上海電解水成本是多少

SOE、AEM水電解的發展則取決于相關材料技術的突破情況。風能電解水先進公司

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。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%，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。風能電解水先進公司

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