河北燃料電池膜制造

來源: 發(fā)布時間:2023-05-13

作為水電解槽膜電極的中心部件,質子交換膜不但傳導質子,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。長期被國外少數廠家壟斷,質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,國內外重點攻關改性全氟磺酸質子交換膜、有機/無機納米復合質子交換膜和無氟質子交換膜。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/無機納米復合質子交換膜,使其兼具有機膜柔韌性和無機膜良好熱性能、化學穩(wěn)定性和力學性能,成為近幾年的研究熱點。貴金屬材料成本高,阻礙PEM水電解制氫技術快速推廣應用。河北燃料電池膜制造

隨著可再生能源發(fā)電裝機容量不斷上升、比例不斷增加、可再生能源電力價格不斷下降;同時,結合碳稅、碳交易等利好政策,水電解制氫的經濟性將明顯提高;而且,利用可再生能源電力的水電解制氫具備幾乎碳零排放的優(yōu)勢,因此在各種制氫方式中,氫健康水電解制氫的占比將大幅提升,成為實現(xiàn)“雙碳”目標的重要抓手。現(xiàn)階段,CO2捕集、封存技術(CCS)和CO2捕集、利用、封存技術(CCUS)因成本過高,暫時不具備經濟性。而為了實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”目標,未來以化石能源制氫的方式勢必要受到限制或部分被清潔制氫方式取代。廣東PEM膜技術通過提升催化劑、膜電極技術,以及電解槽整體技術,大幅度降低Ir的用量。

在市場化進程方面,堿水電解(AWE)作為較為成熟的電解技術占據著主導地位,尤其是一些大型項目的應用。AWE采用氫氧化鉀(KOH)水溶液為電解質,以石棉為隔膜,分離水產生氫氣和氧氣,效率通常在70%~80%。氫健康一方面,AWE在堿性條件下可使用非貴金屬電催化劑(如Ni、CO、Mn等),因而電解槽中的催化劑造價較低,但產氣中含堿液、水蒸氣等,需經輔助設備除去;另一方面,AWE難以快速啟動或變載、無法快速調節(jié)制氫的速度,因而與可再生能源發(fā)電的適配性較差。

作為水電解槽膜電極的中心部件,質子交換膜電解水電解水不但傳導質子,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。長期被國外少數廠家壟斷,質子交換膜電解水電解水價格高達幾百~幾千美元/m2。為降低膜成本,提高膜性能,國內外重點攻關改性全氟磺酸質子交換膜電解水電解水、有機/無機納米復合質子交換膜電解水電解水和無氟質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。通過引入無機組分制備有機/無機納米復合質子交換膜電解水電解水,使其兼具有機膜柔韌性和無機膜良好熱性能、化學穩(wěn)定性和力學性能,成為近幾年的研究熱點。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材料.

過去5年電解槽成本已下降了40%,但是投資和運行成本高仍然是PEM水電解制氫亟待解決的主要問題,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。為此降低催化劑與電解槽的材料成本,特別是陰、陽極電催化劑的貴金屬載量,提高電解槽的效率和壽命,是PEM水電解制氫技術發(fā)展的研究重點。與堿性水電解制氫相比,PEM水電解制氫工作電流密度更高(?1A/cm2),總體效率更高(74%~87%),氫健康氫氣體積分數更高(>99·99%),產氣壓力更高(3~4MPa),動態(tài)響應速度更快,能適應可再生能源發(fā)電的波動性,被認為是極具發(fā)展前景的水電解制氫技術。目前PEM水電解制氫技術已在加氫站現(xiàn)場制氫、風電等可再生能源電解水制氫、儲能等領域得到示范應用并逐步推廣。在PEM水電解技術大規(guī)模應用后,陽極催化劑的成本占比會逐漸提升。山東堿性電解水膜電解水

近幾年國內加氫站等基礎設施、產業(yè)鏈關鍵技術得到發(fā)展,形成長三角、珠三角、京津冀等氫能產業(yè)熱點區(qū)域。河北燃料電池膜制造

與堿性水電解制氫相比,PEM水電解制氫工作電流密度更高(?1A/cm2),總體效率更高(74%~87%),氫氣體積分數更高(>99.99%),產氣壓力更高(3~4MPa),動態(tài)響應速度更快,能適應可再生能源發(fā)電的波動性,被認為是極具發(fā)展前景的水電解制氫技術。目前PEM水電解制氫技術已在加氫站現(xiàn)場制氫、風電等可再生能源電解水制氫、儲能等領域得到示范應用并逐步推廣。過去5年電解槽成本已下降了40%,但是投資和運行成本高仍然是PEM水電解制氫亟待解決的主要問題,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。氫健康為此降低催化劑與電解槽的材料成本,特別是陰、陽極電催化劑的貴金屬載量,提高電解槽的效率和壽命,是PEM水電解制氫技術發(fā)展的研究重點。河北燃料電池膜制造

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