氫能在能源供給側(cè)和消費終端轉(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，實現(xiàn)能量在時間上的存儲和空間上的轉(zhuǎn)移。相對于其他儲能方式，氫能具備規(guī)模優(yōu)勢；在能源消費終端，氫能可以實現(xiàn)零排放、零污染，減少碳排放。2020年9月，在第七十五屆大會一般性辯論上，中國提出力爭20３0年實現(xiàn)碳達(dá)峰、20６0年實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。在實現(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)制成有機化學(xué)品，實現(xiàn)碳中和。目前，全世界的氫產(chǎn)量約為70mt，主要消費方向以石油煉制、化工原料為主。廣東大電流電解水企業(yè)
為了加快PEMWE的發(fā)展，深入理解電極反應(yīng)的動態(tài)過程,理論計算和實驗的結(jié)合,對具有實際應(yīng)用前景的催化劑的進一步發(fā)展,催化劑性能的評價準(zhǔn)則,對實驗室基礎(chǔ)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(fā)需要更多的研究。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(nèi)的各個組分都是影響PEMWE性能的關(guān)鍵參數(shù).對各個組分的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀進行綜述,同時對有實際應(yīng)用前景的催化劑進行分析,包括負(fù)載型催化劑,銥/釕為主體的摻雜型催化劑。借助創(chuàng)新實驗方法和先進表征技術(shù)發(fā)展在揭示酸介質(zhì)中動態(tài)OER的復(fù)雜性和開發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成就。但所開發(fā)的催化劑及相關(guān)器件的性能與工業(yè)應(yīng)用之間仍存在一定的差距。廣東AEM電解水先進公司質(zhì)子交換膜作為氫燃料電池中心部件，其質(zhì)量好壞直接影響電池的使用壽命。
PEM水電解制得的氫氣純度高，而且其制氫負(fù)荷可以實現(xiàn)在0～1之間智能連續(xù)自動化控制，因而PEM水電解制氫逐步取代了傳統(tǒng)的堿水制氫和氫氣瓶組等方式。由于氫氣可以大規(guī)模長時間存儲，相對于其他儲能方式，在時間尺度和規(guī)模尺度上均有明顯優(yōu)勢；結(jié)合可再生能源電力的波動性，可以充分發(fā)揮氫氣的儲能優(yōu)點，并實現(xiàn)大規(guī)模低成本制氫。在PEM水電解過程中，電解槽陽極的析氧反應(yīng)是該過程的速控步驟。陽極反應(yīng)過電勢與陰極反應(yīng)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(yīng)過電勢遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陰極反應(yīng)過電勢。
PEM水電解制氫已步入商業(yè)化早期，制約技術(shù)大規(guī)模發(fā)展的瓶頸在于膜電極選用被少數(shù)廠家壟斷的質(zhì)子交換膜電解水，陰、陽極催化劑材料需采用貴金屬以及電解能耗仍然偏高。解決上述難題是PEM水電解制氫技術(shù)進一步發(fā)展與推廣的關(guān)鍵。為此發(fā)展新型水電解技術(shù)成為新趨勢，基于融合堿性水電解和PEM水電解各自優(yōu)勢的研究思路，采用堿性固體電解質(zhì)替代PEM的堿性固體陰離子交換膜（AEM）水電解制氫技術(shù)成為新方向。另外選用聚芳醚酮和聚砜等廉價材料制備無氟質(zhì)子交換膜電解水，也是質(zhì)子交換膜電解水的發(fā)展趨勢。堿性水電解制氫電解槽隔膜主要由石棉組成，起分離氣體的作用。
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(shù)大規(guī)模普及，其需求量會大幅度上升。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(shù)的未來發(fā)展，成為業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的焦點，國外機構(gòu)對此進行了相關(guān)研究預(yù)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(shù)為4Ｗ?ｃｍ2，因而1ＧＷ級PEM電解槽的Ｉｒ用量為500ｋｇ。氫利用的途徑主要是燃料電池移動動力、分布式電站、化工加氫，新興發(fā)展的是氫燃料汽輪機、氫氣冶金等。廣東AEM電解水先進公司
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(yīng)氯堿工業(yè)中的堿性環(huán)境。廣東大電流電解水企業(yè)
析氧反應(yīng)（OER）在水分解，CO2還原和可再生電燃料電池等各種電化學(xué)系統(tǒng)的陽極反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用。質(zhì)子交換膜電解水水電解槽（PEMWE）技術(shù)由于運行電流密度更大,產(chǎn)生氫氣純度更高,可利用間歇性可再生能源等優(yōu)勢吸引了普遍的研究及應(yīng)用.OER動力學(xué)遲緩、貴金屬電極材料的有限選擇和催化劑在強氧化強酸性介質(zhì)中的降解,以及PEMWE各組件選擇是PEMWE技術(shù)普遍應(yīng)用的主要瓶頸。因此,從根本上了解反應(yīng)機理，催化劑失活原因,周到總結(jié)OER催化劑以及目前在PEMWE實際應(yīng)用的現(xiàn)狀對于開發(fā)具有更好性能,更低成本PEMWE陽極催化劑,推動相關(guān)電化學(xué)系統(tǒng)的商業(yè)化長期穩(wěn)定性具有重要意義。廣東大電流電解水企業(yè)
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