PEM電解水的工作原理 PEM電解水設(shè)備使用離子導(dǎo)電的固態(tài)聚合物而不是電解液來(lái)進(jìn)行離子導(dǎo)通。 在兩個(gè)電極之間有電壓時(shí)，水分子中帶負(fù)電荷的氧會(huì)在催化劑的作用下，從而在陽(yáng)極產(chǎn)生質(zhì)子，電子和O2。 H +離子通過(guò)質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物流向陰極，在陰極吸收電子并變?yōu)橹行訦原子。 這些結(jié)合形成在陰極的H 2。 電解質(zhì)和兩個(gè)電極夾在兩個(gè)雙極板之間，這兩個(gè)雙極板將水輸送到其中，將產(chǎn)品氣體從電池中運(yùn)出，導(dǎo)電并循環(huán)冷卻液以冷卻過(guò)程。 PEM水電解具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，設(shè)備可調(diào)工作范圍廣和產(chǎn)氣效率高，可與可再生能源完美結(jié)合的有前途的儲(chǔ)能技術(shù)。 電解水是目前被認(rèn)為是*具前景的可再生能源技術(shù)，尤其是PEM電解水，以其產(chǎn)率高，純度高，經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)勢(shì)受到關(guān)注。但是，作為電解水的主要部件MEA，對(duì)反應(yīng)過(guò)程和性能限制的理解和深入研究非常重要。PEM電解水的業(yè)務(wù)，目前越來(lái)越受到到使用市場(chǎng)的影響，有定制化的趨勢(shì)。哪里可知GinerPEM電解水用的質(zhì)子交換膜
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(lái)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(dāng)下電力系統(tǒng)中波動(dòng)性可再生能源份額不斷上升，未來(lái)幾十年這一趨勢(shì)仍將延續(xù)。可再生能源制氫是單獨(dú)綠色低碳制氫方式，不但能提高電網(wǎng)靈活性，而且可遠(yuǎn)距離運(yùn)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。作為媒介氫氣促進(jìn)可再生能源時(shí)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(yùn)輸部門建立起產(chǎn)業(yè)聯(lián)系，不斷豐富氫氣的應(yīng)用場(chǎng)景。這也為PEM水電解制氫技術(shù)帶來(lái)巨大的發(fā)展空間。有誰(shuí)知道上海應(yīng)用所怎樣測(cè)試PEM電解水通過(guò)使用PEM電解水制氫，再輔以儲(chǔ)氫罐，可再生能源的儲(chǔ)能變得很有前景。
氫利用的途徑主要是燃料電池移動(dòng)動(dòng)力、分布式電站、化工加氫，新興發(fā)展的是氫燃料汽輪機(jī)、氫氣冶金等。氫能的利用需要從制氫開始，由于氫氣在自然界極少以單質(zhì)形式存在，需要通過(guò)工業(yè)過(guò)程制取。氫氣的來(lái)源分為工業(yè)副產(chǎn)氫、化石燃料制氫、電解水制氫等途徑，差別在于原料的再生性、CO2排放、制氫成本。目前，世界上超過(guò)95%的氫氣制取來(lái)源于化石燃料重整，生產(chǎn)過(guò)程必然排放CO2；約4%~5%的氫氣來(lái)源于電解水，生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有CO2排放。制氫過(guò)程按照碳排放強(qiáng)度分為灰氫（煤制氫）、藍(lán)氫（天然氣制氫）、綠氫（電解水制氫、可再生能源）。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初衷是零碳或低碳排放，因此灰氫、藍(lán)氫將會(huì)逐漸被基于可再生能源的綠氫所替代，綠氫是未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。
作為水電解槽膜電極的中心部件，質(zhì)子交換膜電解水電解水不但傳導(dǎo)質(zhì)子，隔離氫氣和氧氣，而且還為催化劑提供支撐，其性能的好壞直接決定水電解槽的性能和使用壽命。長(zhǎng)期被國(guó)外少數(shù)廠家壟斷，質(zhì)子交換膜電解水電解水價(jià)格高達(dá)幾百~幾千美元/m2。為降低膜成本，提高膜性能，國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)攻關(guān)改性全氟磺酸質(zhì)子交換膜電解水電解水、有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合質(zhì)子交換膜電解水電解水和無(wú)氟質(zhì)子交換膜電解水電解水。全氟磺酸膜改性研究聚焦聚合物改性、膜表面刻蝕改性以及膜表面貴金屬催化劑沉積3種途徑。通過(guò)引入無(wú)機(jī)組分制備有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合質(zhì)子交換膜電解水電解水，使其兼具有機(jī)膜柔韌性和無(wú)機(jī)膜良好熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能，成為近幾年的研究熱點(diǎn)。相比之下，對(duì)PEM電解水的研究不如對(duì)堿性的研究得深入，需要繼續(xù)投入。
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)。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)。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。由于兩個(gè)小室之間的電壓差值較大（與燃料電池的0.7V相比，PEM電解水是2V），所以極板易氧化。哪里可知康明斯何時(shí)推出PEM電解水產(chǎn)品
為了增強(qiáng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性，反應(yīng)推薦使之連續(xù)，PEM電解水系統(tǒng)比較適合在運(yùn)行中維持穩(wěn)定。哪里可知GinerPEM電解水用的質(zhì)子交換膜
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，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)。哪里可知GinerPEM電解水用的質(zhì)子交換膜
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