誰(shuí)知道陽(yáng)光氫能的PEM電解水用誰(shuí)家的質(zhì)子交換膜

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2022-11-09

氫氣比重小、擴(kuò)散快,其導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的8.4倍,因此常被用作發(fā)電機(jī)組的冷卻劑,可以大幅降低風(fēng)摩擦損耗,對(duì)于1GW的發(fā)電機(jī)組,氫氣純度每提高1%,可以節(jié)約228kW的能源。與ALK技術(shù)對(duì)比,PEM水電解制氫技術(shù)啟停速度快、負(fù)荷波動(dòng)范圍廣、產(chǎn)氫壓力高,尤其適合利用可再生能源電力(尤其是離網(wǎng)電力)制氫,是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模水電解制氫應(yīng)用較有效的方式之一。此外,它還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電、水電、光伏電等電力能源的調(diào)峰運(yùn)行和對(duì)棄電資源的充分利用,因而成為大規(guī)模、高效儲(chǔ)能的重要方式之一。PEM電解水系統(tǒng)的膜通過(guò)電流能力強(qiáng),可達(dá)4A/cm2。誰(shuí)知道陽(yáng)光氫能的PEM電解水用誰(shuí)家的質(zhì)子交換膜

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(chǎng)家壟斷的質(zhì)子交換膜電解水,陰、陽(yáng)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(jìn)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(shì),基于融合堿性水電解和PEM水電解各自?xún)?yōu)勢(shì)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(jià)材料制備無(wú)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(shì)。誰(shuí)知道ITMPEM電解水用的德國(guó)膜相比之下,傳導(dǎo)陽(yáng)離子要比傳遞陰離子容易,所以PEM電解水的反應(yīng)速度會(huì)更快。

除了降低催化劑貴金屬載量,提高催化劑活性和穩(wěn)定性外,膜電極制備工藝對(duì)降低電解系統(tǒng)成本,提高電解槽性能和壽命至關(guān)重要。根據(jù)催化層支撐體的不同,膜電極制備方法分為CCS法和CCM法。CCS法將催化劑活性組分直接涂覆在氣體擴(kuò)散層,而CCM法則將催化劑活性組分直接涂覆在質(zhì)子交換膜兩側(cè),這是2種制作工藝較大的區(qū)別。與CCS法相比,CCM法催化劑利用率更高,大幅降低膜與催化層間的質(zhì)子傳遞阻力,是膜電極制備的主流方法。在CCS法和CCM法基礎(chǔ)上,近年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的電化學(xué)沉積法、超聲噴涂法以及轉(zhuǎn)印法成為研究熱點(diǎn)并具備應(yīng)用潛力。新制備方法從多方向、多角度改進(jìn)膜電極結(jié)構(gòu),克服傳統(tǒng)方法制備膜電極存在的催化層催化劑顆粒隨機(jī)堆放,氣體擴(kuò)散層孔隙分布雜亂等結(jié)構(gòu)缺陷,改善膜電極三相界面的傳質(zhì)能力,提高貴金屬利用率,提升膜電極的電化學(xué)性能。

為此降低貴金屬Pt、Pd載量,開(kāi)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(diǎn)。膜電極中析氫、析氧電催化劑對(duì)整個(gè)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(qiáng)酸性工作環(huán)境,易發(fā)生腐蝕、團(tuán)聚、流失等問(wèn)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。從PEM電解水的穩(wěn)定性上來(lái)看,其受外部影響的因素較少,控制相對(duì)而言更簡(jiǎn)單。

PEM水電解制得的氫氣純度高,而且其制氫負(fù)荷可以實(shí)現(xiàn)在0~1之間智能連續(xù)自動(dòng)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(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ),相對(duì)于其他儲(chǔ)能方式,在時(shí)間尺度和規(guī)模尺度上均有明顯優(yōu)勢(shì);結(jié)合可再生能源電力的波動(dòng)性,可以充分發(fā)揮氫氣的儲(chǔ)能優(yōu)點(diǎn),并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模低成本制氫。在PEM水電解過(guò)程中,電解槽陽(yáng)極的析氧反應(yīng)是該過(guò)程的速控步驟。陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)電勢(shì)與陰極反應(yīng)過(guò)電勢(shì)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(yáng)極反應(yīng)過(guò)電勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陰極反應(yīng)過(guò)電勢(shì)。從市場(chǎng)角度來(lái)看,PEM電解水會(huì)在中小型的設(shè)備中有優(yōu)勢(shì)。哪里可以查到大陸制氫PEM電解水用的德國(guó)膜

PEM電解水系統(tǒng)中,氫氣的干燥需要借助吸附式干燥劑。誰(shuí)知道陽(yáng)光氫能的PEM電解水用誰(shuí)家的質(zhì)子交換膜

目前,在我國(guó)能源行業(yè),無(wú)論是煤炭、石油、天然氣,還是電力,亦無(wú)一例外都是國(guó)有企業(yè)在唱主角。從去年以來(lái),就連眾多民營(yíng)企業(yè)齊頭并進(jìn)的風(fēng)電、光伏領(lǐng)域,央企、國(guó)企也持續(xù)競(jìng)相中標(biāo)各大電站。并且,在2018年中國(guó)能源500強(qiáng)榜單中,國(guó)企數(shù)量占比超9成。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,中國(guó)能源有限責(zé)任公司(自然)企業(yè)國(guó)際化能力已經(jīng)為大眾所知曉。尤其是以智能電網(wǎng)為發(fā)展方向的我國(guó)電網(wǎng)公司,已在全球范圍建立完整的智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,發(fā)起設(shè)立國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)28項(xiàng),交流電壓成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)電壓。以此為標(biāo)志,中國(guó)能源企業(yè)的產(chǎn)能升級(jí)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力都在飛速提升。ETRI預(yù)測(cè),2035年后,中國(guó)能源需求逐步回落,在全球一次能源比重穩(wěn)定在23%,屆時(shí),單位能耗將比2015年下降54%。美國(guó)能源信息署預(yù)測(cè)中國(guó)的能源需求增速未來(lái)將不足1%,這和21世紀(jì)以來(lái)8%的貿(mào)易型增速形成鮮明對(duì)比。中國(guó)每天的能源消耗占全球能源消耗量的20%以上,中國(guó)的能源消耗每年超過(guò)3萬(wàn)億的零售市場(chǎng)規(guī)模,目前我們也是全球極大的能源消費(fèi)市場(chǎng)。誰(shuí)知道陽(yáng)光氫能的PEM電解水用誰(shuí)家的質(zhì)子交換膜

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