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，氫健康又被稱為離子膜。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。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。山東燃料電池膜公司

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，氫健康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。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。上海離子交換膜供應商CCS法將催化劑活性組分直接涂覆在氣體擴散層，而CCM法則將催化劑活性組分直接涂覆在質子交換膜兩側。

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。氫健康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。

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，氫健康通過*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。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。

現階段，氫氣主要用作工業原料，但在發電、供熱、交通燃料等領域有巨大發展潛力。隨著可再生能源發電比例和規模不斷提升，間歇性電力“削峰填谷”的儲能作用將得到普遍體現。目前，全世界的氫產量約為70Ｍｔ，主要消費方向以石油煉制、化工原料為主。根據中國氫能聯盟研究院發布的數據，當單位制氫的碳排放（CO2）不高于4.9ｋｇ/ｋｇ時，制備的氫氣才是清潔的煤制氫的碳排放強度接近風電、水電制氫的20倍，氫健康天然氣制氫的碳排放強度也很高，兩種方式制氫的碳排放均遠超清潔制氫的碳排放標準；而以可再生資源發電，進行水電解制氫則能夠滿足清潔氫氣的碳排放標準。需要強調的是，采用水電解制氫時，只有利用可再生能源電力制取的氫氣才滿足低碳排放的標準；而利用不可再生能源電力制取的氫氣，從全生命周期來看，同樣存在碳排放量大的問題。因此，水電解制氫是否屬于清潔氫，要根據電網電力的種類來判斷。雖然陽極催化劑成本在整個電解槽成本中占比不大，但若電解制氫技術大規模普及，其需求量會大幅度上升。江蘇鈞希膜價格

固體氧化物電解水制氫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。山東燃料電池膜公司

堿性水電解制氫氫健康電解槽隔膜主要由石棉組成，起分離氣體的作用。陰極、陽極主要由金屬合金組成，如Ni-Mo合金等，分解水產生氫氣和氧氣。工業上堿性水電解槽的電解液通常采用KOH溶液，質量分數20%~30%，電解槽操作溫度70~80℃，工作電流密度約0.25A/cm2，產生氣體壓力0.1~3.0MPa，總體效率62%~82%。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。水電解槽制氫設備開發是國內外堿性水電解制氫研究熱點。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。山東燃料電池膜公司

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