是否有報道中科科創(chuàng)用的質(zhì)子交換膜

來源: 發(fā)布時間:2023-06-06

質(zhì)子交換膜水電解器(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(zhì)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,氫健康在揭示酸性介質(zhì)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(zhì)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,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?;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。是否有報道中科科創(chuàng)用的質(zhì)子交換膜

陽極反應過電勢與陰極反應過電勢的大小,是水電解制氫效率高低的主要影響因素之一,通常陽極反應過電勢遠遠高于陰極反應過電勢。PEM水電解制得的氫氣純度高,而且其制氫負荷可以實現(xiàn)在0~1之間智能連續(xù)自動化控制,因而PEM水電解制氫逐步取代了傳統(tǒng)的堿水制氫和氫氣瓶組等方式。由于氫氣可以大規(guī)模長時間存儲,相對于其他儲能方式,在時間尺度和規(guī)模尺度上均有明顯優(yōu)勢;結合可再生能源電力的波動性,可以充分發(fā)揮氫氣的儲能優(yōu)點,并實現(xiàn)大規(guī)模低成本制氫。在PEM水電解過程中,電解槽陽極的析氧反應是該過程的速控步驟。哪里可以查到康明斯用的質(zhì)子交換膜理想電催化劑應具有抗腐蝕性、良好的比表面積、電子導電性、電化學穩(wěn)定性以及成本低廉、環(huán)境友好等特征。

在技術層面,電解水制氫技術可分為堿性電解水制氫(ALK)、質(zhì)子交換膜電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOE)和陰離子交換膜電解水制氫(AEM)。其中,堿性電解水技術較為成熟,造價成本也較低;但是與可再生能源適配性較差。氫健康其中,堿性電解水技術較為成熟,但無法快速調(diào)節(jié)制氫速度,與可再生能源適配性較差。固體氧化物電解水制氫(SOE)采用固體氧化物為電解質(zhì)材料,適合在高溫環(huán)境下運作,能效更高,但處于初期示范階段。陰離子交換膜電解水制氫(AEM)以陰離子交換膜作為電解質(zhì)隔膜,目前仍處于實驗室階段。PEM電解水技術具有獨特優(yōu)勢。無污染、無腐蝕;擁有更高的質(zhì)子傳導性,提升電解效率;同時有更寬的負載范圍和更短的響應啟動時間,與水電、風電、光伏(發(fā)電的波動性和隨機性較大)具有良好的匹配性,較適合未來能源結構的發(fā)展。

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,氫健康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)子交換膜電解水電解水兩側(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,是膜電極制備的主流方法。在CCS法和CCM法基礎上,近年來新發(fā)展起來的電化學沉積法、超聲噴涂法以及轉(zhuǎn)印法成為研究熱點并具備應用潛力。新制備方法從多方向、多角度改進膜電極結構,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構缺陷,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性能。除了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重要。

隨著日益增長的低碳減排需求,氫的綠色制取技術受到普遍重視,利用可再生能源進行電解水制氫是目前眾多氫氣來源方案中碳排放較低的工藝。本文梳理了氫能需求和規(guī)劃的進展、電解水制氫的示范項目情況,重點分析了電解水制氫技術,涵蓋技術分類、堿水制氫應用、質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫。研究認為,提升電催化劑活性、提高膜電極中催化劑的利用率、改善雙極板表面處理工藝、優(yōu)化電解槽結構,有助于提高PEM電解槽的性能并降低設備成本;PEM電解水制氫技術的運行電流密度高、能耗低、產(chǎn)氫壓力高,適應可再生能源發(fā)電的波動性特征、易于與可再生能源消納相結合,是電解水制氫的適宜方案。氫健康結合氫儲運與電解制氫的技術特征研判、我國輸氫需求,提出發(fā)展建議:利用西北、西南、東北等區(qū)域豐富的可再生能源,通過電解水制氫產(chǎn)生高壓氫。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。哪里可以查到派瑞氫能如何規(guī)劃質(zhì)子交換膜電堆

電解水制氫技術涵蓋技術分類、堿水制氫應用、質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫。是否有報道中科科創(chuàng)用的質(zhì)子交換膜

我國將氫能氫健康作為戰(zhàn)略能源技術,給予持續(xù)的政策支持,推動產(chǎn)業(yè)化進程。在政策、資金等多因素疊加催化下,近幾年國內(nèi)加氫站等基礎設施、產(chǎn)業(yè)鏈關鍵技術與裝備得到發(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。水電解制氫是指水分子在直流電作用下被解離生成氧氣和氫氣,分別從電解槽陽極和陰極析出。根據(jù)電解槽隔膜材料的不同,通常將水電解制氫分為堿性水電解(AE)、質(zhì)子交換膜(PEM)水電解以及高溫固體氧化物水電解(SOEC)。目前SOEC制氫技術仍處于實驗階段。是否有報道中科科創(chuàng)用的質(zhì)子交換膜

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