是否有報道派瑞氫能PEM電解水用的膜電極

來源: 發(fā)布時間:2022-08-15

作為媒介氫氣促進可再生能源時空再分布,助力電力系統(tǒng)與難以深度脫碳的工業(yè)、建筑和交通運輸部門建立起產(chǎn)業(yè)聯(lián)系,不斷豐富氫氣的應(yīng)用場景。這也為PEM水電解制氫技術(shù)帶來巨大的發(fā)展空間。相比PEM水電解,AEM水電解選用固體聚合物陰離子交換膜作為隔膜材料,膜電極催化劑、雙極板材料可選性更寬廣,未來突破陰離子交換膜和高活性非貴金屬催化劑等關(guān)鍵材料有望明顯降低電解槽制造成本。應(yīng)用推廣方面,當下電力系統(tǒng)中波動性可再生能源份額不斷上升,未來幾十年這一趨勢仍將延續(xù)。可再生能源制氫是單獨綠色低碳制氫方式,不但能提高電網(wǎng)靈活性,而且可遠距離運輸和分配可再生能源,支持可再生能源更大規(guī)模的發(fā)展。PEM電解水技術(shù)已經(jīng)接近成熟,目前在在大規(guī)模放大的階段。是否有報道派瑞氫能PEM電解水用的膜電極

目前,全世界的氫產(chǎn)量約為70Mt?a,主要消費方向以石油煉制、化工原料為主。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟研究院發(fā)布的數(shù)據(jù),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(fēng)電、水電制氫的20倍,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(fā)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(diào)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(jù)電網(wǎng)電力的種類來判斷?,F(xiàn)階段,氫氣主要用作工業(yè)原料,但在發(fā)電、供熱、交通燃料等領(lǐng)域有巨大發(fā)展?jié)摿ΑkS著可再生能源發(fā)電比例和規(guī)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(xiàn)??煞裰繥iner的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜PEM電解水系統(tǒng)的膜通過電流能力強,可達4A/cm2。

膜電極中析氫、析氧電催化劑對整個水電解制氫反應(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酸性工作環(huán)境,易發(fā)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?,F(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。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。

質(zhì)子交換膜電解水可普遍應(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,國內(nèi)外市場都呈現(xiàn)出較快的需求增長和廣闊的發(fā)展前景。從2011年到2019年,PEM燃料電池出貨量占比從44.9%進一步提升至82.7%,可見,全球PEM燃料電池出貨量高速增長。依據(jù)中國氫能聯(lián)盟對未來燃料電池系統(tǒng)成本的預(yù)測以及美國能源部披露的成本結(jié)構(gòu),綜合測算,燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域每年為質(zhì)子交換膜電解水帶來的市場增量將持續(xù)增長,到2025年、2035年和2050年將分別為9.80億、49.01億和67.39億,非??捎^。對于PEM電解水系統(tǒng)開發(fā)而言,需要從內(nèi)往外做系統(tǒng)設(shè)計。

PEM電解水的裝置的主要特點 包括但不限于:采用PEM質(zhì)子膜電解純水制氫,杜絕加堿。類似于燃料電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計,接觸面積小、高活性催化電極對。電解槽的設(shè)計充分考慮傳質(zhì)、傳熱化學(xué)工藝等。 材料方面選擇抗蝕性、耐鈍化性等性能優(yōu)越的材料,無論是鋼材還是密封材料,均需要考慮長時間的應(yīng)用場景,確保產(chǎn)品多年應(yīng)用時功能穩(wěn)定。其典型的應(yīng)用場景包括但不限于:可再生能源制氫儲能,火力發(fā)電廠氫冷卻、半導(dǎo)體及電子行業(yè)輔助用氣、科研實驗用氫等。從功率大小來看,目前也有越來越明顯的往功率不斷增大的方向去發(fā)展的潛力。PEM電解水,可以和可再生能源完美結(jié)合。哪里可以查到Areva何時推出PEM電解水產(chǎn)品

PEM電解水大型電解槽,按照3A/cm2的電流運行,單片的電流就超過15 000A。是否有報道派瑞氫能PEM電解水用的膜電極

PEM水電解制氫技術(shù)具備快速啟停優(yōu)勢,能匹配可再生能源發(fā)電的波動性,逐步成為P2G制氫主流技術(shù)。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,陽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)用場景的選擇與大規(guī)模推廣。是否有報道派瑞氫能PEM電解水用的膜電極

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