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進行離子導(dǎo)通。 在兩個電極之間有電壓時，水分子中帶負(fù)電荷的氧會在催化劑的作用下，從而在陽極產(chǎn)生質(zhì)子，電子和O2。 H +離子通過質(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)和兩個電極夾在兩個雙極板之間，這兩個雙極板將水輸送到其中，將產(chǎn)品氣體從電池中運出，導(dǎo)電并循環(huán)冷卻液以冷卻過程。 PEM水電解具有快速的動態(tài)響應(yīng)時間，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)濟效益好等優(yōu)勢受到關(guān)注。但是，作為電解水的主要部件MEA，對反應(yīng)過程和性能限制的理解和深入研究非常重要。PEM電解水系統(tǒng)中，氫氣側(cè)不涉及到水。哪里可以查到718研究所PEM電解水用的膜電極
質(zhì)子交換膜（PEM）在氫燃料電池、電解水制氫氣等領(lǐng)域中所交換的陽離子為質(zhì)子，又被稱為離子膜。質(zhì)子交換膜處于有機氟化工產(chǎn)業(yè)鏈末端，其上游是有機氟化工的單體材料，下游是基于質(zhì)子交換膜的氯堿工業(yè)、燃料電池、電解水、儲能電池等應(yīng)用領(lǐng)域。目前產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的均為全氟質(zhì)子交換膜，質(zhì)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(fù)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(yīng)氯堿工業(yè)中的堿性環(huán)境。盡管目前全氟磺酸PEM應(yīng)用較普遍，但仍存在成本較高、尺寸穩(wěn)定性較差、溫度升高會降低質(zhì)子傳導(dǎo)性的缺點。誰能推薦高成綠能PEM電解水用的德國膜由于兩個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。
隨著日益增長的低碳減排需求，氫的綠色制取技術(shù)受到普遍重視，利用可再生能源進行電解水制氫是目前眾多氫氣來源方案中碳排放較低的工藝。本文梳理了氫能需求和規(guī)劃的進展、電解水制氫的示范項目情況，重點分析了電解水制氫技術(shù)，涵蓋技術(shù)分類、堿水制氫應(yīng)用、質(zhì)子交換膜（PEM）電解水制氫。研究認(rèn)為，提升電催化劑活性、提高膜電極中催化劑的利用率、改善雙極板表面處理工藝、優(yōu)化電解槽結(jié)構(gòu)，有助于提高PEM電解槽的性能并降低設(shè)備成本；PEM電解水制氫技術(shù)的運行電流密度高、能耗低、產(chǎn)氫壓力高，適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動性特征、易于與可再生能源消納相結(jié)合，是電解水制氫的適宜方案。結(jié)合氫儲運與電解制氫的技術(shù)特征研判、我國輸氫需求，提出發(fā)展建議：利用西北、西南、東北等區(qū)域豐富的可再生能源，通過電解水制氫產(chǎn)生高壓氫。
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。長期被國外少數(shù)廠家壟斷，質(zhì)子交換膜電解水電解水價格高達幾百~幾千美元/m2。為降低膜成本，提高膜性能，國內(nèi)外重點攻關(guān)改性全氟磺酸質(zhì)子交換膜電解水電解水、有機/無機納米復(fù)合質(zhì)子交換膜電解水電解水和無氟質(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。通過引入無機組分制備有機/無機納米復(fù)合質(zhì)子交換膜電解水電解水，使其兼具有機膜柔韌性和無機膜良好熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能，成為近幾年的研究熱點。PEM電解水所需要的電解水膜，長久以來沒有突破。
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。PEM電解水電堆，無法使用碳作為極板，使用含鈦的板是常見的選擇。誰能推薦高成綠能PEM電解水用的德國膜
實驗室供氫，通常使用PEM電解水設(shè)備，因為氫氣比較純。哪里可以查到718研究所PEM電解水用的膜電極
在技術(shù)層面，電解水制氫技術(shù)可分為堿性電解水制氫(ALK)、質(zhì)子交換膜電解水電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOE)和陰離子交換膜電解水制氫（AEM）。其中，堿性電解水技術(shù)較為成熟，造價成本也較低；但是與可再生能源適配性較差。其中，堿性電解水技術(shù)較為成熟，但無法快速調(diào)節(jié)制氫速度，與可再生能源適配性較差。固體氧化物電解水制氫（SOE）采用固體氧化物為電解質(zhì)材料，適合在高溫環(huán)境下運作，能效更高，但處于初期示范階段。陰離子交換膜電解水制氫（AEM）以陰離子交換膜作為電解質(zhì)隔膜，目前仍處于實驗室階段。PEM電解水技術(shù)具有獨特優(yōu)勢。無污染、無腐蝕；擁有更高的質(zhì)子傳導(dǎo)性，提升電解效率；同時有更寬的負(fù)載范圍和更短的響應(yīng)啟動時間，與水電、風(fēng)電、光伏（發(fā)電的波動性和隨機性較大）具有良好的匹配性，較適合未來能源結(jié)構(gòu)的發(fā)展。哪里可以查到718研究所PEM電解水用的膜電極
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