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，氫健康是膜電極制備的主流方法。氫健康在CCS法和CCM法基礎(chǔ)上，近年來新發(fā)展起來的電化學(xué)沉積法、超聲噴涂法以及轉(zhuǎn)印法成為研究熱點并具備應(yīng)用潛力。新制備方法從多方向、多角度改進膜電極結(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堆放，氣體擴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。雖然陽極催化劑成本在整個電解槽成本中占比不大，但若電解制氫技術(shù)大規(guī)模普及，其需求量會大幅度上升。河北專業(yè)制氫膜廠家
為了加快PEMWE的發(fā)展，深入理解電極反應(yīng)的動態(tài)過程，理論計算和實驗的結(jié)合，對具有實際應(yīng)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(chǔ)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(nèi)的各個組分都是影響PEMWE性能的關(guān)鍵參數(shù).對各個組分的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀進行綜述，同時對有實際應(yīng)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(shù)發(fā)展在揭示酸介質(zhì)中動態(tài)OER的復(fù)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(guān)器件的性能與工業(yè)應(yīng)用之間仍存在一定的差距。AEM膜生產(chǎn)企業(yè)CCS法將催化劑活性組分直接涂覆在氣體擴散層，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)。
通過O中間體，即O-O直接耦合途徑.而在具有豐富氧空位的無定形金屬氧化物和一些具有高金屬氧共價的鈣鈦礦中，氫健康晶格氧機理發(fā)生在遭受水親核攻擊的單個活性氧位點或通過兩個相鄰反應(yīng)晶格氧原子的直接耦合，產(chǎn)生的氧空位將被水分子或大量氧原子補充，同時由此產(chǎn)生的不飽和金屬位點更容易溶解，帶來催化劑穩(wěn)定性問題。吸附氧化機理(AEM)和晶格氧反應(yīng)機理(LOM)是在酸性介質(zhì)中被認為較合理的兩種機理。催化劑通過哪一機理發(fā)生催化反應(yīng)，選擇單位點還是雙位點途徑和材料本身的電子結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系，結(jié)晶度好的氧化物幾乎沒有缺陷，傾向于采用AEM，在單個活性金屬位點上通過*OOH中間體，即所謂的酸堿途徑，或者在兩個相鄰的金屬位點上。
作為水電解槽膜電極的中心部件，質(zhì)子交換膜不但傳導(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)子交換膜價格高達幾百~幾千美元/m2。氫健康為降低膜成本，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、有機/無機納米復(fù)合質(zhì)子交換膜和無氟質(zhì)子交換膜。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，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。過去5年電解槽成本已下降了40%，這與目前析氧、析氫電催化劑只能選用貴金屬材料密切相關(guān)。
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)廠家壟斷的質(zhì)子交換膜電解水，陰、陽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)進一步發(fā)展與推廣的關(guān)鍵。氫健康為此發(fā)展新型水電解技術(shù)成為新趨勢，基于融合堿性水電解和PEM水電解各自優(yōu)勢的研究思路，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材料制備無氟質(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。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。河北Fumatech膜電解水
SOEC電解槽電極采用非貴金屬催化，陰極材料選用多孔金屬陶瓷Ni/YSZ，陽極材料選用鈣鈦礦氧化物。河北專業(yè)制氫膜廠家
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。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，PEM電解槽對陽極催化劑材料的要求極為苛刻，氫健康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，氫健康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。河北專業(yè)制氫膜廠家
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