PEM電解水電解槽高效率運行 PEM電解水或者燃料電池（相當于電解槽的反向使用）需要持續高效率（這里的效率不是轉換效率，而是經濟效率）運行，需要有一部分能量用來推動外電路的電子移動，推動電解質中的離子移動，推動陰極電化學單向反應，推動陽極電化學單向反應，推動反應物和生成物的定向擴散，等等多個方面，因此需要輸入的能量既包括了水電解成氫氣和氧氣所包含的化學能，也包括了上述所需的額外能量。水電解所包含的化學能就是平衡電位和轉換電量的乘積。輸入能量就是電解槽運行電壓和轉換電量的乘積。因此電解槽運行電壓包括了平衡電位，也就大于平衡電位。PEM電解水可以做成雙向的設備，從而實現單機的雙向作用?？煞裰来筮B化物所PEM電解水用的膜電極

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，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，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。誰能推薦GinerPEM電解水用的德國膜從市場角度來看，PEM電解水會在中小型的設備中有優勢。

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。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?？稍偕茉粗茪涫菃为毦G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。

質子交換膜水電解器(PEMWE)技術在可再生能源的電催化制氫方面受到關注。它具有立即響應、更高的質子電導率、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優點。借助創新的實驗方法和先進的表征技術，在揭示酸性介質中動態OER的復雜性和開發高效穩定的電催化劑方面取得了重要成果。本綜述重點介紹了在酸性介質中開發OER電催化劑的反應和降解機制以及較新進展。此外，還在設備層面討論了PEM水電解的進展。然而，所開發的催化劑及相關裝置的性能與工業應用仍有一定差距。相比之下，對PEM電解水的研究不如對堿性的研究得深入，需要繼續投入。

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。作為電化學反應系統，PEM電解水的重要點是不要引入雜質?？煞裰揽继乩麪柕腜EM電解水用誰家的質子交換膜

相比之下，傳導陽離子要比傳遞陰離子容易，所以PEM電解水的反應速度會更快?？煞裰来筮B化物所PEM電解水用的膜電極

雖然Ｉｒ陽極催化劑成本在整個電解槽成本中占比不大，但若未來PEM水電解制氫技術大規模普及，其需求量會大幅度上升。目前，全世界Ｉｒ產量少于9ｔ?ａ，因此在PEM水電解技術大規模應用后，陽極催化劑的成本占比會逐漸提升。Ｉｒ資源儲量能否支撐整個PEM水電解制氫技術的未來發展，成為業內普遍關注的焦點，國外機構對此進行了相關研究預測。按照目前用量水平來計算，膜電極上的Ｉｒ用量為2ｍｇ?ｃｍ2，而膜電極典型運行參數為4Ｗ?ｃｍ2，因而1ＧＷ級PEM電解槽的Ｉｒ用量為500ｋｇ?？煞裰来筮B化物所PEM電解水用的膜電極

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