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(jià)格高達(dá)幾百~幾千美元/m2。為降低膜成本，提高膜性能，國內(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)/無機(jī)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。氫健康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(jī)組分制備有機(jī)/無機(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)。從金屬穩(wěn)定性角度來講，其穩(wěn)定性由高到低的順序?yàn)椋粒酰荆衪＞Ir＞Ｒｕ＞Ｏｓ。河北陰離子交換膜技術(shù)
PEM水電解槽采用PEM傳導(dǎo)質(zhì)子，隔絕電極兩側(cè)的氣體，避免AWE使用強(qiáng)堿性液體電解質(zhì)所伴生的缺點(diǎn)。PEM水電解槽以PEM為電解質(zhì)，以純水為反應(yīng)物，加之PEM的氫氣滲透率較低，產(chǎn)生的氫氣純度高，但需脫除水蒸氣；電解槽采用零間距結(jié)構(gòu)，歐姆電阻較低，明顯提高電解過程的整體效率，且體積更為緊湊；壓力調(diào)控范圍大，氫氣輸出壓力可達(dá)數(shù)兆帕，適應(yīng)快速變化的可再生能源電力輸入。氫健康因此，PEM電解水制氫是極具發(fā)展前景的綠色制氫技術(shù)路徑。由于PEM電解槽的陽極處于強(qiáng)酸性環(huán)境（pH≈2）、電解電壓為1.4~2.0V，多數(shù)非貴金屬會(huì)腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結(jié)合，進(jìn)而降低PEM傳導(dǎo)質(zhì)子的能力。PEM電解槽的電催化劑研究主要是Ir、Ru等貴金屬/氧化物及其二元、三元合金/混合氧化物，以鈦材料為載體的負(fù)載型催化劑。廣東堿性電解水膜生產(chǎn)廠家由于資源的回收利用，資源的累計(jì)需求增長率不斷減小，到2070年Ir的需求量為2t左右，增幅不大。
因此，單純從規(guī)模和用量來看，Ｉｒ資源儲量難以維持行業(yè)的發(fā)展，必須對現(xiàn)有的PEM水電解技術(shù)進(jìn)行完善和升級。一方面，可以通過提升催化劑、膜電極技術(shù)，以及電解槽整體技術(shù)，大幅度降低Ｉｒ的用量；另一方面，可以有效回收Ｉｒ資源，使其回收利用率達(dá)90％以上。Ｃｈｒｉｓｔｉｎｅ等分別分析了保守情況和樂觀情況下未來50年P(guān)EM水電解行業(yè)對Ｉｒ資源需求量的變化情況，氫健康保守情況下，即PEM電極的Ｉｒ負(fù)載量保持0.３３ｇ?ｋＷ不降低，則2045年前Ｉｒ的累計(jì)需求增長率與Ｉｒ有效回收情況的累計(jì)需求增長率相同。
在技術(shù)層面，電解水制氫主要分為AWE、PEM水電解，固體聚合物陰離子交換膜（AEM）水電解、固體氧化物（SOE）水電解。其中，AWE是較早工業(yè)化的水電解技術(shù)，已有數(shù)十年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，較為成熟；PEM電解水技術(shù)近年來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，SOE水電解技術(shù)處于初步示范階段，而AEM水電解研究剛起步。氫健康從時(shí)間尺度上看，AWE技術(shù)在解決近期可再生能源的消納方面易于快速部署和應(yīng)用；但從技術(shù)角度看，PEM電解水技術(shù)的電流密度高、電解槽體積小、運(yùn)行靈活、利于快速變載，與風(fēng)電、光伏（發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性較大）具有良好的匹配性。隨著PEM電解槽的推廣應(yīng)用，其成本有望快速下降，必然是未來5~10a的發(fā)展趨勢。SOE、AEM水電解的發(fā)展則取決于相關(guān)材料技術(shù)的突破情況。需要強(qiáng)調(diào)的是，采用水電解制氫時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)。
分析氧反應(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)子交換膜水電解槽（PEMWE）技術(shù)由于運(yùn)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(dòng)力學(xué)遲緩、貴金屬電極材料的有限選擇和催化劑在強(qiáng)氧化強(qiáng)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。氫健康因此，從根本上了解反應(yīng)機(jī)理，催化劑失活原因，周到總結(jié)OER催化劑以及目前在PEMWE實(shí)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(dòng)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。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。河北膜公司
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。河北陰離子交換膜技術(shù)
環(huán)保壓力的不斷加大，以及電解水膜，質(zhì)子交換膜，陰離子交換膜，氫健康產(chǎn)品成本持續(xù)降低等因素，越來越多的地區(qū)都開始大力推動(dòng)從傳統(tǒng)化石能源轉(zhuǎn)向可再生能源，全球很多大型企業(yè)也紛紛加入了全球可再生能源計(jì)劃RE100，以實(shí)現(xiàn)可再生能源的使用。電解水膜，質(zhì)子交換膜，陰離子交換膜，氫健康產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)已成為推動(dòng)全球許多地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力，也成為新一輪國際競爭的制高點(diǎn)。當(dāng)下，我國的新能源產(chǎn)業(yè)正面臨全球能源改進(jìn)和能源轉(zhuǎn)型加速;國際新能源產(chǎn)業(yè)分工逐步深化。隨著我國新一輪電解水膜，質(zhì)子交換膜，陰離子交換膜，氫健康產(chǎn)品改進(jìn)的深入推進(jìn)，再加上大數(shù)據(jù)、能源互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧能源、區(qū)塊鏈技術(shù)、人工智能等相關(guān)能源科技創(chuàng)新日新月異的發(fā)展，未來新能源行業(yè)將會(huì)催生很多不同于之前傳統(tǒng)的企業(yè)模式，其經(jīng)營方式也會(huì)發(fā)生很大改變。隨著中國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的加速、全球能源供需格局的變化，能源行業(yè)出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。未來能源行業(yè)將面臨的主要變化包括：對低碳清潔能源需求量上升，創(chuàng)新技術(shù)加速涌入能源行業(yè)，中國能源行業(yè)全球化發(fā)展加深。河北陰離子交換膜技術(shù)
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