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山東鈞希膜前景

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2023-04-04

我國(guó)將氫能氫健康作為戰(zhàn)略能源技術(shù),給予持續(xù)的政策支持,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在政策、資金等多因素疊加催化下,近幾年國(guó)內(nèi)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)與裝備得到發(fā)展,形成長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀等氫能產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)區(qū)域。水電解制氫是指水分子在直流電作用下被解離生成氧氣和氫氣,分別從電解槽陽(yáng)極和陰極析出。根據(jù)電解槽隔膜材料的不同,通常將水電解制氫分為堿性水電解(AE)、質(zhì)子交換膜(PEM)水電解以及高溫固體氧化物水電解(SOEC)。目前SOEC制氫技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)階段。現(xiàn)階段,CO2捕集、封存技術(shù)(CCS)和CO2捕集、利用、封存技術(shù)因成本過高,暫時(shí)不具備經(jīng)濟(jì)性。山東鈞希膜前景

隨著日益增長(zhǎng)的低碳減排需求,氫的綠色制取技術(shù)受到普遍重視,利用可再生能源進(jìn)行電解水制氫是目前眾多氫氣來(lái)源方案中碳排放較低的工藝。本文梳理了氫能需求和規(guī)劃的進(jìn)展、電解水制氫的示范項(xiàng)目情況,重點(diǎn)分析了電解水制氫技術(shù),涵蓋技術(shù)分類、堿水制氫應(yīng)用、質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫。研究認(rèn)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(yōu)化電解槽結(jié)構(gòu),有助于提高PEM電解槽的性能并降低設(shè)備成本;PEM電解水制氫技術(shù)的運(yùn)行電流密度高、能耗低、產(chǎn)氫壓力高,適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性特征、易于與可再生能源消納相結(jié)合,是電解水制氫的適宜方案。氫健康結(jié)合氫儲(chǔ)運(yùn)與電解制氫的技術(shù)特征研判、我國(guó)輸氫需求,提出發(fā)展建議:利用西北、西南、東北等區(qū)域豐富的可再生能源,通過電解水制氫產(chǎn)生高壓氫。進(jìn)口制氫膜設(shè)備可再生能源制氫是單獨(dú)綠色低碳制氫方式,不但能提高電網(wǎng)靈活性,而且可遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和分配可再生能源。

為此降低貴金屬Pt、Pd載量,開發(fā)適應(yīng)酸性環(huán)境的非貴金屬析氫催化劑成為研究熱點(diǎn)。氫健康膜電極中析氫、析氧電催化劑對(duì)整個(gè)水電解制氫反應(yīng)十分重要。理想電催化劑應(yīng)具有抗腐蝕性、良好的比表面積、氣孔率、催化活性、電子導(dǎo)電性、電化學(xué)穩(wěn)定性以及成本低廉、環(huán)境友好等特征。陰極析氫電催化劑處于強(qiáng)酸性工作環(huán)境,易發(fā)生腐蝕、團(tuán)聚、流失等問題,為保證電解槽性能和壽命,析氫催化劑材料選擇耐腐蝕的Pt、Pd貴金屬及其合金為主。現(xiàn)有商業(yè)化析氫催化劑Pt載量為0.4~0.6mg/cm2,貴金屬材料成本高,阻礙PEM水電解制氫技術(shù)快速推廣應(yīng)用。

氫能在能源供給側(cè)和消費(fèi)終端轉(zhuǎn)型發(fā)展中可以發(fā)揮重要作用。在能源供給側(cè),氫能可以消納可再生能源電力,實(shí)現(xiàn)能量在時(shí)間上的存儲(chǔ)和空間上的轉(zhuǎn)移。相對(duì)于其他儲(chǔ)能方式,氫能具備規(guī)模優(yōu)勢(shì);在能源消費(fèi)終端,氫健康氫能可以實(shí)現(xiàn)零排放、零污染,減少碳排放。2020年9月,在第七十五屆大會(huì)一般性辯論上,中國(guó)提出力爭(zhēng)2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的過程中,氫能的應(yīng)用除了可以減少碳排放、助力碳達(dá)峰,還可以通過氫與二氧化碳反應(yīng)制成有機(jī)化學(xué)品,實(shí)現(xiàn)碳中和。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。

質(zhì)子交換膜可普遍應(yīng)用于燃料電池、電解水、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域。PEM燃料電池及電解水發(fā)展迅速,國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)都呈現(xiàn)出較快的需求增長(zhǎng)和廣闊的發(fā)展前景。從2011年到2019年,PEM燃料電池出貨量占比從44.9%進(jìn)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(zhǎng)。依據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟對(duì)未來(lái)燃料電池系統(tǒng)成本的預(yù)測(cè)以及美國(guó)能源部披露的成本結(jié)構(gòu),綜合測(cè)算,燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域每年為質(zhì)子交換膜帶來(lái)的市場(chǎng)增量將持續(xù)增長(zhǎng),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。通常陽(yáng)極反應(yīng)過電勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陰極反應(yīng)過電勢(shì)。山東陰離子交換膜制備

按照目前用量水平來(lái)計(jì)算,1GW級(jí)PEM電解槽的Ir用量為500千克。山東鈞希膜前景

雖然Ir陽(yáng)極催化劑成本在整個(gè)電解槽成本中占比不大,但若未來(lái)PEM水電解制氫技術(shù)大規(guī)模普及,其需求量會(huì)大幅度上升。目前,全世界Ir產(chǎn)量少于9t/a,因此在PEM水電解技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用后,陽(yáng)極催化劑的成本占比會(huì)逐漸提升。氫健康Ir資源儲(chǔ)量能否支撐整個(gè)PEM水電解制氫技術(shù)的未來(lái)發(fā)展,成為業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的焦點(diǎn),國(guó)外機(jī)構(gòu)對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)研究預(yù)測(cè)。按照目前用量水平來(lái)計(jì)算,膜電極上的Ir用量為2mg/cm2,而膜電極典型運(yùn)行參數(shù)為4W?cm2,因而1GW級(jí)PEM電解槽的Ir用量為500kg。山東鈞希膜前景

蘇州鈞希新能源科技有限公司位于東吳北路8號(hào)國(guó)裕大廈一期12層1201室。公司業(yè)務(wù)涵蓋電解水膜,質(zhì)子交換膜,陰離子交換膜,氫健康產(chǎn)品等,價(jià)格合理,品質(zhì)有保證。公司從事能源多年,有著創(chuàng)新的設(shè)計(jì)、強(qiáng)大的技術(shù),還有一批專業(yè)化的隊(duì)伍,確保為客戶提供良好的產(chǎn)品及服務(wù)。在社會(huì)各界的鼎力支持下,持續(xù)創(chuàng)新,不斷鑄造高質(zhì)量服務(wù)體驗(yàn),為客戶成功提供堅(jiān)實(shí)有力的支持。