區別于堿性水電解制氫氫健康，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、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，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。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。上海PEM膜生產廠家

為了加快PEMWE的發展，深入理解電極反應的動態過程，理論計算和實驗的結合，對具有實際應用前景的催化劑的進一步發展，催化劑性能的評價準則，對實驗室基礎研究中水系模型和實際操作差異的理解，集成膜電極組件的開發需要更多的研究。氫健康PEMWE的組裝方法，實際運行條件，包括離聚物，膜，氣體擴散層，極板，催化劑層在內的各個組分都是影響PEMWE性能的關鍵參數.對各個組分的發展和應用現狀進行綜述，同時對有實際應用前景的催化劑進行分析，包括負載型催化劑，銥/釕為主體的摻雜型催化劑。借助創新實驗方法和先進表征技術發展在揭示酸介質中動態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就。但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。上海新型制氫膜電解水在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。

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，氫健康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。

在市場化進程方面，堿水電解（AWE）作為較為成熟的電解技術占據著主導地位，尤其是一些大型項目的應用。AWE采用氫氧化鉀（KOH）水溶液為電解質，以石棉為隔膜，分離水產生氫氣和氧氣，效率通常在70%~80%。氫健康一方面，AWE在堿性條件下可使用非貴金屬電催化劑（如Ni、CO、Mn等），因而電解槽中的催化劑造價較低，但產氣中含堿液、水蒸氣等，需經輔助設備除去；另一方面，AWE難以快速啟動或變載、無法快速調節制氫的速度，因而與可再生能源發電的適配性較差。SOEC電解槽電極采用非貴金屬催化，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。

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。在CCS法和CCM法基礎上，電化學沉積法、超聲噴涂法以及轉印法成為研究熱點并具備應用潛力。上海燃料電池膜電解水

膜電極特性與結構直接影響PEM水電解槽的性能和壽命。上海PEM膜生產廠家

為此降低貴金屬Pt、Pd載量，開發適應酸性環境的非貴金屬析氫催化劑成為研究熱點。氫健康膜電極中析氫、析氧電催化劑對整個水電解制氫反應十分重要。理想電催化劑應具有抗腐蝕性、良好的比表面積、氣孔率、催化活性、電子導電性、電化學穩定性以及成本低廉、環境友好等特征。陰極析氫電催化劑處于強酸性工作環境，易發生腐蝕、團聚、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。現有商業化析氫催化劑Pt載量為0.4~0.6mg/cm2，貴金屬材料成本高，阻礙PEM水電解制氫技術快速推廣應用。上海PEM膜生產廠家

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