水電解槽制氫設備開發(fā)是國內外堿性水電解制氫研究熱點。可再生能源加速發(fā)展使得大規(guī)模消納可再生能源成為突出問題。堿性水電解制氫電解槽隔膜主要由石棉組成，起分離氣體的作用。陰極、陽極主要由金屬合金組成，如Ni-Mo合金等，分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣。氫健康工業(yè)上堿性水電解槽的電解液通常采用KOH溶液，質量分數(shù)20%~30%，電解槽操作溫度70~80℃，工作電流密度約0.25A/cm2，產(chǎn)生氣體壓力0.1~3.0MPa，總體效率62%~82%。堿性水電解制氫技術成熟，投資、運行成本低，但存在堿液流失、腐蝕、能耗高等問題。CCM法催化劑利用率更高，大幅降低膜與催化層間的質子傳遞阻力，是膜電極制備的主流方法。江蘇離子交換膜供應商
質子交換膜電解水水電解器(PEMWE)技術在可再生能源的電催化制氫方面受到關注。它具有立即響應、更高的質子電導率、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優(yōu)點。借助創(chuàng)新的實驗方法和先進的表征技術，在揭示酸性介質中動態(tài)OER的復雜性和開發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成果。本綜述重點介紹了在酸性介質中開發(fā)OER電催化劑的反應和降解機制以及較新進展。此外，還在設備層面討論了PEM水電解的進展。然而，氫健康所開發(fā)的催化劑及相關裝置的性能與工業(yè)應用仍有一定差距。上海PEM膜制取降低催化劑與電解槽的材料成本，是PEM水電解制氫技術發(fā)展的研究重點。
氫健康氫利用的途徑主要是燃料電池移動動力、分布式電站、化工加氫，新興發(fā)展的是氫燃料汽輪機、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形式存在，需要通過工業(yè)過程制取。氫氣的來源分為工業(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95%的氫氣制取來源于化石燃料重整，生產(chǎn)過程必然排放CO2；約4%~5%的氫氣來源于電解水，生產(chǎn)過程沒有CO2排放。制氫過程按照碳排放強度分為灰氫（煤制氫）、藍氫（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、藍氫將會逐漸被基于可再生能源的綠氫所替代，綠氫是未來能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。
對于負載催化劑，金屬-載體相互作用和基底的導電性至關重要。酸性OER材料發(fā)展，并強調從機理分析性能提高.對金屬性質(合金，單原子等)催化劑，氧化物(釕/銥氧化物，非貴金屬氧化物)，金屬氧酸鹽類(鈣鈦礦，燒綠石，其它氧酸鹽類)，其它無機金屬和非金屬材料進行周到綜述。在酸性介質中貴金屬Ru和Ir基催化劑具有優(yōu)異的活性和可應用性，優(yōu)于其他鉑族金屬（如Rh、Pd和Pt）.盡可能多地暴露活性位點，提高本征活性，氫健康以盡量減少貴金屬消耗，同時兼顧長期運行的穩(wěn)定性是催化劑設計必須面臨的問題?；覛?、藍氫將會逐漸被基于可再生能源的綠氫所替代，綠氫是未來能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。
為了加快PEMWE的發(fā)展，深入理解電極反應的動態(tài)過程，理論計算和實驗的結合，對具有實際應用前景的催化劑的進一步發(fā)展，催化劑性能的評價準則，對實驗室基礎研究中水系模型和實際操作差異的理解，集成膜電極組件的開發(fā)需要更多的研究。氫健康PEMWE的組裝方法，實際運行條件，包括離聚物，膜，氣體擴散層，極板，催化劑層在內的各個組分都是影響PEMWE性能的關鍵參數(shù).對各個組分的發(fā)展和應用現(xiàn)狀進行綜述，同時對有實際應用前景的催化劑進行分析，包括負載型催化劑，銥/釕為主體的摻雜型催化劑。借助創(chuàng)新實驗方法和先進表征技術發(fā)展在揭示酸介質中動態(tài)OER的復雜性和開發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成就。但所開發(fā)的催化劑及相關器件的性能與工業(yè)應用之間仍存在一定的差距。按照目前用量水平來計算，1ＧＷ級PEM電解槽的Ir用量為500千克。河北PEM膜供應商
PEM水電解槽采用PEM傳導質子，隔絕電極兩側的氣體，避免AWE使用強堿性液體電解質所伴生的缺點。江蘇離子交換膜供應商
不同催化材料的陽極過電勢通常為200～500ｍＶ。在高電位、氧化、酸性環(huán)境下氫健康，PEM電解槽對陽極催化劑材料的要求極為苛刻，能滿足該要求的催化材料但限于某些貴金屬。通常，活性越高的金屬，其在水電解過程中越容易溶解，穩(wěn)定性越差。例如：從金屬活性角度來講，金屬活性由高到低的順序為Ｏｓ＞Ｒｕ＞Ｉｒ＞Ｐｔ＞Ａｕ；但從金屬穩(wěn)定性角度來講，其穩(wěn)定性由高到低的順序為Ａｕ＞Ｐｔ＞Ｉｒ＞Ｒｕ＞Ｏｓ。綜合活性和穩(wěn)定性等因素，目前工業(yè)上選用的PEM電解槽陽極催化劑以銥黑以及ＩｒＯ2等為主。江蘇離子交換膜供應商
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