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使用強堿性液體電解質(zhì)所伴生的缺點。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酸性環(huán)境(pH≈2)、電解電壓為1.4~2.0V,多數(shù)非貴金屬會腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結(jié)合,進而降低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載型催化劑。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。是否有報道大陸制氫用德國哪家的質(zhì)子交換膜
與ALK技術(shù)對比,氫健康PEM水電解制氫技術(shù)啟停速度快、負荷波動范圍廣、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,它還可以實現(xiàn)對風(fēng)電、水電、光伏電等電力能源的調(diào)峰運行和對棄電資源的充分利用,因而成為大規(guī)模、高效儲能的重要方式之一。氫氣比重小、擴散快,其導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的8.4倍,因此常被用作發(fā)電機組的冷卻劑,可以大幅降低風(fēng)摩擦損耗,對于1GW的發(fā)電機組,氫氣純度每提高1%,可以節(jié)約228kW的能源。誰能告知718研究所使用誰家的質(zhì)子交換膜高溫高濕的工作環(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。
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,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、運行靈活、利于快速變載,與風(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。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。
陰離子交換膜(AEM)水電解、堿性水電解(ALK)以及高溫固體氧化物(SOEC)水電解等4種水電解制氫技術(shù)的性能對比。氫健康可知:在各種水電解制氫技術(shù)中,AEM技術(shù)成熟度低,目前還無法實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,但是由于其不使用貴金屬催化劑,同時兼具PEM和ALK制氫的優(yōu)點,未來將會成為取代PEM制氫的替代技術(shù);SOEC制氫技術(shù)由于固體氧化物的壽命和制氫規(guī)模的限制,暫時未達到工業(yè)應(yīng)用程度,但其制氫效率高,未來具有穩(wěn)定連續(xù)大規(guī)模制氫的潛力;ALK技術(shù)具備成本低、產(chǎn)氫規(guī)模大、技術(shù)成熟度高等優(yōu)點,是目前應(yīng)用較廣的水電解制氫技術(shù),但是存在負荷調(diào)節(jié)幅度小、啟動響應(yīng)慢、需要堿液處理過程等缺點,特別不適合可再生能源電力波動性的特點,只能從電網(wǎng)取電制氫。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。
氫氣比重小、擴散快,其導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的8.4倍,因此常被用作發(fā)電機組的冷卻劑,可以大幅降低風(fēng)摩擦損耗,對于1GW的發(fā)電機組,氫氣純度每提高1%,可以節(jié)約228kW的能源。與ALK技術(shù)對比,PEM水電解制氫技術(shù)啟停速度快、負荷波動范圍廣、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,是實現(xiàn)大規(guī)模水電解制氫應(yīng)用較有效的方式之一。此外,氫健康它還可以實現(xiàn)對風(fēng)電、水電、光伏電等電力能源的調(diào)峰運行和對棄電資源的充分利用,因而成為大規(guī)模、高效儲能的重要方式之一。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。是否有報道中瑞電極怎樣測試質(zhì)子交換膜
近幾年國內(nèi)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)得到發(fā)展,形成長三角、珠三角、京津冀等氫能產(chǎn)業(yè)熱點區(qū)域。是否有報道大陸制氫用德國哪家的質(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,氫健康陽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,能匹配可再生能源發(fā)電的波動性,逐步成為P2G制氫主流技術(shù)。是否有報道大陸制氫用德國哪家的質(zhì)子交換膜
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