PEM水電解槽采用PEM傳導(dǎo)質(zhì)子，隔絕電極兩側(cè)的氣體，避免AWE使用強(qiáng)堿性液體電解質(zhì)所伴生的缺點(diǎn)。PEM水電解槽以PEM為電解質(zhì)，以純水為反應(yīng)物，加之PEM的氫氣滲透率較低，產(chǎn)生的氫氣純度高，但需脫除水蒸氣；電解槽采用零間距結(jié)構(gòu)，歐姆電阻較低，明顯提高電解過(guò)程的整體效率，且體積更為緊湊；壓力調(diào)控范圍大，氫氣輸出壓力可達(dá)數(shù)兆帕，適應(yīng)快速變化的可再生能源電力輸入。氫健康因此，PEM電解水制氫是極具發(fā)展前景的綠色制氫技術(shù)路徑。由于PEM電解槽的陽(yáng)極處于強(qiáng)酸性環(huán)境（pH≈2）、電解電壓為1.4~2.0V，多數(shù)非貴金屬會(huì)腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結(jié)合，進(jìn)而降低PEM傳導(dǎo)質(zhì)子的能力。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，以鈦材料為載體的負(fù)載型催化劑。通過(guò)提升催化劑、膜電極技術(shù)，以及電解槽整體技術(shù)，大幅度降低Ir的用量。山東杜邦膜替代膜前景
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(zhì)材料，工作溫度800~1000℃，制氫過(guò)程電化學(xué)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，氫健康陽(yáng)極材料選用鈣鈦礦氧化物，電解質(zhì)采用YSZ氧離子導(dǎo)體，全陶瓷材料結(jié)構(gòu)避免了材料腐蝕問(wèn)題。高溫高濕的工作環(huán)境使電解槽選擇穩(wěn)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(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的選擇與大規(guī)模推廣。PEM水電解制氫技術(shù)具備快速啟停優(yōu)勢(shì)，能匹配可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，逐步成為P2G制氫主流技術(shù)。電解制氫膜廠家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(yáng)極材料選用鈣鈦礦氧化物。
在技術(shù)層面，電解水制氫主要分為AWE、PEM水電解，固體聚合物陰離子交換膜（AEM）水電解、固體氧化物（SOE）水電解。其中，AWE是較早工業(yè)化的水電解技術(shù)，已有數(shù)十年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，較為成熟；PEM電解水技術(shù)近年來(lái)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，SOE水電解技術(shù)處于初步示范階段，而AEM水電解研究剛起步。氫健康從時(shí)間尺度上看，AWE技術(shù)在解決近期可再生能源的消納方面易于快速部署和應(yīng)用；但從技術(shù)角度看，PEM電解水技術(shù)的電流密度高、電解槽體積小、運(yùn)行靈活、利于快速變載，與風(fēng)電、光伏（發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性較大）具有良好的匹配性。隨著PEM電解槽的推廣應(yīng)用，其成本有望快速下降，必然是未來(lái)5~10a的發(fā)展趨勢(shì)。SOE、AEM水電解的發(fā)展則取決于相關(guān)材料技術(shù)的突破情況。
與堿性水電解制氫相比，PEM水電解制氫工作電流密度更高（?1A/cm2），總體效率更高（74%~87%），氫氣體積分?jǐn)?shù)更高（>99.99%），產(chǎn)氣壓力更高（3~4MPa），動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度更快，能適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性，被認(rèn)為是極具發(fā)展前景的水電解制氫技術(shù)。目前PEM水電解制氫技術(shù)已在加氫站現(xiàn)場(chǎng)制氫、風(fēng)電等可再生能源電解水制氫、儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到示范應(yīng)用并逐步推廣。過(guò)去5年電解槽成本已下降了40%，但是投資和運(yùn)行成本高仍然是PEM水電解制氫亟待解決的主要問(wèn)題，這與目前析氧、析氫電催化劑只能選用貴金屬材料密切相關(guān)。氫健康為此降低催化劑與電解槽的材料成本，特別是陰、陽(yáng)極電催化劑的貴金屬載量，提高電解槽的效率和壽命，是PEM水電解制氫技術(shù)發(fā)展的研究重點(diǎn)。膜電極特性與結(jié)構(gòu)直接影響PEM水電解槽的性能和壽命。
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(jiàn)，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?？捎^。借助創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法，在揭示酸性介質(zhì)中動(dòng)態(tài)OER的復(fù)雜性和開(kāi)發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成果。廣東電解水隔膜工藝
析氫催化劑材料選擇耐腐蝕的Pt、Pd貴金屬及其合金為主。山東杜邦膜替代膜前景
高新技術(shù)成果在電解水膜，質(zhì)子交換膜，陰離子交換膜，氫健康產(chǎn)品迅速推廣應(yīng)用。能源工業(yè)正在由低技術(shù)向高技術(shù)過(guò)渡，新技術(shù)已迅速地滲透到能源勘探、開(kāi)發(fā)、加工、轉(zhuǎn)換、輸送、利用的各個(gè)環(huán)節(jié)，例如自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備使煤礦開(kāi)采效率成倍提高，新工藝和新技術(shù)促進(jìn)了深海油田的開(kāi)發(fā)。把握世界能源科技綠色低碳、智能、多元的貿(mào)易方向，合理規(guī)劃建設(shè)清潔低碳、安全現(xiàn)代能源體系的中長(zhǎng)期愿景和目標(biāo)，建立穩(wěn)定的政策環(huán)境，把化石能源清潔利用、分布式能源和智能電網(wǎng)、安全核能、規(guī)?；稍偕茉醋鳛閼?zhàn)略?xún)?yōu)先方向，適時(shí)更新中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略和行動(dòng)計(jì)劃，并利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)路線(xiàn)圖指導(dǎo)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。電解水膜，質(zhì)子交換膜，陰離子交換膜，氫健康產(chǎn)品行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，就是發(fā)展數(shù)字能源，即利用數(shù)字技術(shù)，引導(dǎo)能量有序流動(dòng)，構(gòu)筑更清潔、更經(jīng)濟(jì)、更安全的現(xiàn)代能源體系。隨著中國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的加速、全球能源供需格局的變化，能源行業(yè)出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。未來(lái)能源行業(yè)將面臨的主要變化包括：對(duì)低碳清潔能源需求量上升，創(chuàng)新技術(shù)加速涌入能源行業(yè)，中國(guó)能源行業(yè)全球化發(fā)展加深。山東杜邦膜替代膜前景
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