質(zhì)子交換膜電解水水電解器(PEMWE)技術(shù)在可再生能源的電催化制氫方面受到關(guān)注。它具有立即響應(yīng),、更高的質(zhì)子電導(dǎo)率,、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優(yōu)點(diǎn)。借助創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法和先進(jìn)的表征技術(shù),,在揭示酸性介質(zhì)中動(dòng)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果,。本綜述重點(diǎn)介紹了在酸性介質(zhì)中開發(fā)OER電催化劑的反應(yīng)和降解機(jī)制以及較新進(jìn)展。此外,,還在設(shè)備層面討論了PEM水電解的進(jìn)展,。然而,所開發(fā)的催化劑及相關(guān)裝置的性能與工業(yè)應(yīng)用仍有一定差距,。PEM電解水微型系統(tǒng),,甚至被用于家庭環(huán)境除濕,。哪里可以買到蘇州競(jìng)力怎樣測(cè)試PEM電解水質(zhì)子交換膜析氧反應(yīng)(OER)在水分解,CO2還原和可再生電燃料電池等各種...
質(zhì)子交換膜電解水可普遍應(yīng)用于燃料電池,、電解水,、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域,。PEM燃料電池及電解水發(fā)展迅速,,國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)都呈現(xiàn)出較快的需求增長(zhǎng)和廣闊的發(fā)展前景。從2011年到2019年,,PEM燃料電池出貨量占比從44.9%進(jìn)一步提升至82.7%,,可見,全球PEM燃料電池出貨量高速增長(zhǎng),。依據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟對(duì)未來燃料電池系統(tǒng)成本的預(yù)測(cè)以及美國(guó)能源部披露的成本結(jié)構(gòu),,綜合測(cè)算,燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域每年為質(zhì)子交換膜電解水帶來的市場(chǎng)增量將持續(xù)增長(zhǎng),,到2025年,、2035年和2050年將分別為9.80億、49.01億和67.39億,,非??捎^。PEM電解水系統(tǒng)的膜通過電流能力強(qiáng),,可達(dá)4A/cm2,。誰(shuí)能推薦凱豪達(dá)PEM電解水用的德國(guó)...
在技術(shù)層面,電解水制氫技術(shù)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(shù)較為成熟,,造價(jià)成本也較低;但是與可再生能源適配性較差,。其中,,堿性電解水技術(shù)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(yùn)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(shí)驗(yàn)室階段,。PEM電解水技術(shù)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),。無污染、無腐蝕,;擁有更高的質(zhì)子傳導(dǎo)性,,提升電解效率;同時(shí)有更寬的負(fù)載...
不同催化材料的陽(yáng)極過電勢(shì)通常為200~500mV,。在高電位,、氧化、酸性環(huán)境下,,PEM電解槽對(duì)陽(yáng)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?yàn)椋希螅荆遥酰荆桑颍荆校簦荆粒酰坏珡慕饘俜€(wěn)定性角度來講,,其穩(wěn)定性由高到低的順序?yàn)椋粒酰荆校簦荆桑颍荆遥酰荆希?。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(yáng)極催化劑以銥黑以及IrO2等為主,。相比于燃料電池催化劑開發(fā),,PEM電解水的催化劑可選項(xiàng)相對(duì)較少。誰(shuí)知道高成綠能何時(shí)推出PEM電解水產(chǎn)品我國(guó)將氫能作為戰(zhàn)略能源技術(shù),,給...
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?jǐn)?shù)更高(>99.99%),,產(chǎn)氣壓力更高(3~4MPa),動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度更快,,能適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性,,被認(rèn)為是極具發(fā)展前景的水電解制氫技術(shù)。目前PEM水電解制氫技術(shù)已在加氫站現(xiàn)場(chǎng)制氫,、風(fēng)電等可再生能源電解水制氫,、儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到示范應(yīng)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(yùn)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(guān),。為此降低催化劑與電解槽的材料成本,,特別是陰,、陽(yáng)極電催化劑的貴金屬載量,提高電解槽的效率...
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(zhǎng)期被國(guó)外少數(shù)廠家壟斷,質(zhì)子交換膜價(jià)格高達(dá)幾百~幾千美元/m2,。為降低膜成本,,提高膜性能,國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)攻關(guān)改性全氟磺酸質(zhì)子交換膜,、有機(jī)/無機(jī)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(jī)組分制備有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合質(zhì)子交換膜,使其兼具有機(jī)膜柔韌性和無機(jī)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(diǎn)。PEM電解水的膜厚,,從原來的近180um正在逐步向120um,,100...
PEM電解水電解槽高效率運(yùn)行 PEM電解水或者燃料電池(相當(dāng)于電解槽的反向使用)需要持續(xù)高效率(這里的效率不是轉(zhuǎn)換效率,而是經(jīng)濟(jì)效率)運(yùn)行,,需要有一部分能量用來推動(dòng)外電路的電子移動(dòng),,推動(dòng)電解質(zhì)中的離子移動(dòng),推動(dòng)陰極電化學(xué)單向反應(yīng),,推動(dòng)陽(yáng)極電化學(xué)單向反應(yīng),,推動(dòng)反應(yīng)物和生成物的定向擴(kuò)散,等等多個(gè)方面,,因此需要輸入的能量既包括了水電解成氫氣和氧氣所包含的化學(xué)能,,也包括了上述所需的額外能量。水電解所包含的化學(xué)能就是平衡電位和轉(zhuǎn)換電量的乘積,。輸入能量就是電解槽運(yùn)行電壓和轉(zhuǎn)換電量的乘積,。因此電解槽運(yùn)行電壓包括了平衡電位,也就大于平衡電位,。只要催化劑相對(duì)穩(wěn)定,,PEM電解水系統(tǒng)中對(duì)性能影響大的一個(gè)因素就是膜。...
目前,,全世界的氫產(chǎn)量約為70Mt?a,,主要消費(fèi)方向以石油煉制,、化工原料為主。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟研究院發(fā)布的數(shù)據(jù),,當(dāng)單位制氫的碳排放(CO2)不高于4.9kg?kg時(shí),,制備的氫氣才是清潔的煤制氫的碳排放強(qiáng)度接近風(fēng)電、水電制氫的20倍,,天然氣制氫的碳排放強(qiáng)度也很高,,兩種方式制氫的碳排放均遠(yuǎn)超清潔制氫的碳排放標(biāo)準(zhǔn);而以可再生資源發(fā)電,,進(jìn)行水電解制氫則能夠滿足清潔氫氣的碳排放標(biāo)準(zhǔn),。需要強(qiáng)調(diào)的是,采用水電解制氫時(shí),,只有利用可再生能源電力制取的氫氣才滿足低碳排放的標(biāo)準(zhǔn),;而利用不可再生能源電力制取的氫氣,從全生命周期來看,,同樣存在碳排放量大的問題,。因此,水電解制氫是否屬于清潔氫,,要根據(jù)電網(wǎng)電力的種類來判斷?,F(xiàn)...
質(zhì)子交換膜(PEM)在氫燃料電池、電解水制氫氣等領(lǐng)域中所交換的陽(yáng)離子為質(zhì)子,,又被稱為離子膜,。質(zhì)子交換膜處于有機(jī)氟化工產(chǎn)業(yè)鏈末端,其上游是有機(jī)氟化工的單體材料,,下游是基于質(zhì)子交換膜的氯堿工業(yè),、燃料電池、電解水,、儲(chǔ)能電池等應(yīng)用領(lǐng)域,。目前產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的均為全氟質(zhì)子交換膜,質(zhì)子交換膜使用的是全氟磺酸樹脂,,離子膜使用全氟磺酸樹脂,、全氟羧酸樹脂的復(fù)合膜。全氟磺酸樹脂具有強(qiáng)酸性,,全氟羧酸樹脂具有弱酸性,,更能夠適應(yīng)氯堿工業(yè)中的堿性環(huán)境。盡管目前全氟磺酸PEM應(yīng)用較普遍,,但仍存在成本較高,、尺寸穩(wěn)定性較差、溫度升高會(huì)降低質(zhì)子傳導(dǎo)性的缺點(diǎn),。PEM電解水大型電解槽,,按照3A/cm2的電流運(yùn)行,,單片的電流就超過15 00...
析氧反應(yīng)(OER)在水分解,CO2還原和可再生電燃料電池等各種電化學(xué)系統(tǒng)的陽(yáng)極反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用,。質(zhì)子交換膜電解水水電解槽(PEMWE)技術(shù)由于運(yùn)行電流密度更大,產(chǎn)生氫氣純度更高,可利用間歇性可再生能源等優(yōu)勢(shì)吸引了普遍的研究及應(yīng)用.OER動(dòng)力學(xué)遲緩,、貴金屬電極材料的有限選擇和催化劑在強(qiáng)氧化強(qiáng)酸性介質(zhì)中的降解,以及PEMWE各組件選擇是PEMWE技術(shù)普遍應(yīng)用的主要瓶頸。因此,從根本上了解反應(yīng)機(jī)理,,催化劑失活原因,周到總結(jié)OER催化劑以及目前在PEMWE實(shí)際應(yīng)用的現(xiàn)狀對(duì)于開發(fā)具有更好性能,更低成本PEMWE陽(yáng)極催化劑,推動(dòng)相關(guān)電化學(xué)系統(tǒng)的商業(yè)化長(zhǎng)期穩(wěn)定性具有重要意義,。通過使用PEM電解水制氫,再輔...
PEM電解水電解槽結(jié)構(gòu) 與燃料電池類似,,由膜電極,、雙極板等部件組成。膜電極提供反應(yīng)場(chǎng)所,,由質(zhì)子交換膜和陰陽(yáng)極催化劑組成,。PEM 電解槽具有反應(yīng)無污染、氫氣無需分離堿液,、轉(zhuǎn)化效率高,、能耗低、槽體結(jié)構(gòu)緊湊,、運(yùn)行更加靈活( 負(fù)荷范圍 0~150%) 、更適合可再生能源的波動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn),,很多新建電解制氫項(xiàng)目開始選擇PEM電解槽技術(shù),。但由于 PEM電解技術(shù)商業(yè)化時(shí)間不長(zhǎng),質(zhì)子交換膜和鉑電極催化劑等關(guān)鍵組件成本較高,,導(dǎo)致 PEM 電解槽制造成本較高,,為相同規(guī)模堿性電解槽的 3~5 倍。按照相同的計(jì)算原則,,PEM電解槽制氫成本高于堿性電解槽,,主要是 PEM 電解槽 采購(gòu)成本太高,每年的折舊成本太高,。設(shè)備折舊成...
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(duì)比??芍涸诟鞣N水電解制氫技術(shù)中,,AEM技術(shù)成熟度低,目前還無法實(shí)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(shí)兼具PEM和ALK制氫的優(yōu)點(diǎn),未來將會(huì)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(shí)未達(dá)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(diǎn),,是目前應(yīng)用較廣的水電解制氫技術(shù),,但是存在負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度小、啟動(dòng)響應(yīng)慢,、需要堿液處理過程等缺點(diǎn),,特別不適合可再生能源電力波動(dòng)性...
隨著可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量不斷上升、比例不斷增加,、可再生能源電力價(jià)格不斷下降,;同時(shí),結(jié)合碳稅,、碳交易等利好政策,,水電解制氫的經(jīng)濟(jì)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(shì),,因此在各種制氫方式中,水電解制氫的占比將大幅提升,,成為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要抓手?,F(xiàn)階段,CO2捕集,、封存技術(shù)(CCS)和CO2捕集,、利用、封存技術(shù)(CCUS)因成本過高,,暫時(shí)不具備經(jīng)濟(jì)性,。而為了實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo),未來以化石能源制氫的方式勢(shì)必要受到限制或部分被清潔制氫方式取代,。PEM電解水和燃料電池的PEM發(fā)電相類似,,但是膜的厚度要厚很多。哪里可以查到高成綠能的PEM電解水用誰(shuí)家的...
不同催化材料的陽(yáng)極過電勢(shì)通常為200~500mV,。在高電位,、氧化、酸性環(huán)境下,,PEM電解槽對(duì)陽(yáng)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?yàn)椋希螅荆遥酰荆桑颍荆校簦荆粒?;但從金屬穩(wěn)定性角度來講,其穩(wěn)定性由高到低的順序?yàn)椋粒酰荆校簦荆桑颍荆遥酰荆希?。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(yáng)極催化劑以銥黑以及IrO2等為主。PEM電解水的制氧功能可以在魚類的養(yǎng)殖中充分使用,。哪里可以查到大陸制氫的PEM電解水用誰(shuí)家的質(zhì)子交換膜PEM電解水的主要部件MEA...
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(yáng)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(jìn)一步發(fā)展與推廣的關(guān)鍵。為此發(fā)展新型水電解技術(shù)成為新趨勢(shì),,基于融合堿性水電解和PEM水電解各自優(yōu)勢(shì)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(jià)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(shì),。在PEM電解水系統(tǒng)中,O2是和水一起產(chǎn)生的,,對(duì)于O2的收集和處理,,相對(duì)比較難一點(diǎn)。哪里可以買到東莞鉑信怎樣測(cè)試PEM電解水...
對(duì)于負(fù)載催化劑,,金屬-載體相互作用和基底的導(dǎo)電性至關(guān)重要。酸性O(shè)ER材料發(fā)展,,并強(qiáng)調(diào)從機(jī)理分析性能提高.對(duì)金屬性質(zhì)(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(jī)金屬和非金屬材料進(jìn)行周到綜述,。在酸性介質(zhì)中貴金屬Ru和Ir基催化劑具有優(yōu)異的活性和可應(yīng)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(diǎn),,提高本征活性,,以盡量減少貴金屬消耗,同時(shí)兼顧長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性是催化劑設(shè)計(jì)必須面臨的問題。在PEM電解水系統(tǒng)中,,相對(duì)較高的壓力會(huì)使得反應(yīng)的效率也會(huì)略微較高,。誰(shuí)能推薦大陸制氫的PEM電解水目前,全世界的氫產(chǎn)量約為7...
在市場(chǎng)化進(jìn)程方面,,堿水電解(AWE)作為較為成熟的電解技術(shù)占據(jù)著主導(dǎo)地位,,尤其是一些大型項(xiàng)目的應(yīng)用。AWE采用氫氧化鉀(KOH)水溶液為電解質(zhì),以石棉為隔膜,,分離水產(chǎn)生氫氣和氧氣,,效率通常在70%~80%。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(jià)較低,,但產(chǎn)氣中含堿液、水蒸氣等,,需經(jīng)輔助設(shè)備除去,;另一方面,AWE難以快速啟動(dòng)或變載,、無法快速調(diào)節(jié)制氫的速度,,因而與可再生能源發(fā)電的適配性較差。為了增強(qiáng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性,,反應(yīng)推薦使之連續(xù),,PEM電解水系統(tǒng)比較適合在運(yùn)行中維持穩(wěn)定。哪里可知康明斯PEM電解水用的膜電極通過O中間體,,即O-O直接耦合途徑...
目前,,全世界的氫產(chǎn)量約為70Mt?a,主要消費(fèi)方向以石油煉制,、化工原料為主,。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟研究院發(fā)布的數(shù)據(jù),當(dāng)單位制氫的碳排放(CO2)不高于4.9kg?kg時(shí),,制備的氫氣才是清潔的煤制氫的碳排放強(qiáng)度接近風(fēng)電,、水電制氫的20倍,天然氣制氫的碳排放強(qiáng)度也很高,,兩種方式制氫的碳排放均遠(yuǎn)超清潔制氫的碳排放標(biāo)準(zhǔn),;而以可再生資源發(fā)電,進(jìn)行水電解制氫則能夠滿足清潔氫氣的碳排放標(biāo)準(zhǔn),。需要強(qiáng)調(diào)的是,,采用水電解制氫時(shí),只有利用可再生能源電力制取的氫氣才滿足低碳排放的標(biāo)準(zhǔn),;而利用不可再生能源電力制取的氫氣,,從全生命周期來看,同樣存在碳排放量大的問題,。因此,,水電解制氫是否屬于清潔氫,要根據(jù)電網(wǎng)電力的種類來判斷。現(xiàn)...
PEM電解水的工作原理 PEM電解水設(shè)備使用離子導(dǎo)電的固態(tài)聚合物而不是電解液來進(jìn)行離子導(dǎo)通,。 在兩個(gè)電極之間有電壓時(shí),,水分子中帶負(fù)電荷的氧會(huì)在催化劑的作用下,從而在陽(yáng)極產(chǎn)生質(zhì)子,,電子和O2,。 H +離子通過質(zhì)子傳導(dǎo)聚合物流向陰極,在陰極吸收電子并變?yōu)橹行訦原子,。 這些結(jié)合形成在陰極的H 2,。 電解質(zhì)和兩個(gè)電極夾在兩個(gè)雙極板之間,這兩個(gè)雙極板將水輸送到其中,,將產(chǎn)品氣體從電池中運(yùn)出,,導(dǎo)電并循環(huán)冷卻液以冷卻過程,。 PEM水電解具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間,,設(shè)備可調(diào)工作范圍廣和產(chǎn)氣效率高,可與可再生能源完美結(jié)合的有前途的儲(chǔ)能技術(shù),。 電解水是目前被認(rèn)為是*具前景的可再生能源技術(shù),,尤其是PEM電解水,以其產(chǎn)率高...
PEM電解水的裝置的主要特點(diǎn) 包括但不限于:采用PEM質(zhì)子膜電解純水制氫,,杜絕加堿,。類似于燃料電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),接觸面積小,、高活性催化電極對(duì),。電解槽的設(shè)計(jì)充分考慮傳質(zhì)、傳熱化學(xué)工藝等,。 材料方面選擇抗蝕性,、耐鈍化性等性能優(yōu)越的材料,無論是鋼材還是密封材料,,均需要考慮長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用場(chǎng)景,,確保產(chǎn)品多年應(yīng)用時(shí)功能穩(wěn)定。其典型的應(yīng)用場(chǎng)景包括但不限于:可再生能源制氫儲(chǔ)能,,火力發(fā)電廠氫冷卻、半導(dǎo)體及電子行業(yè)輔助用氣,、科研實(shí)驗(yàn)用氫等。從功率大小來看,,目前也有越來越明顯的往功率不斷增大的方向去發(fā)展的潛力,。PEM電解水的極板開發(fā)起來有一定的難度,因?yàn)闀?huì)涉及到鈦金屬。是否有報(bào)道寶雞長(zhǎng)信的PEM電解水區(qū)別于堿性水電解制...
在技術(shù)層面,,電解水制氫技術(shù)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(shù)較為成熟,,造價(jià)成本也較低,;但是與可再生能源適配性較差,。其中,堿性電解水技術(shù)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(yùn)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(shí)驗(yàn)室階段。PEM電解水技術(shù)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),。無污染、無腐蝕,;擁有更高的質(zhì)子傳導(dǎo)性,,提升電解效率,;同時(shí)有更寬的負(fù)載...
質(zhì)子交換膜電解水可普遍應(yīng)用于燃料電池、電解水,、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域,。PEM燃料電池及電解水發(fā)展迅速,國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)都呈現(xiàn)出較快的需求增長(zhǎng)和廣闊的發(fā)展前景,。從2011年到2019年,,PEM燃料電池出貨量占比從44.9%進(jìn)一步提升至82.7%,可見,,全球PEM燃料電池出貨量高速增長(zhǎng),。依據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟對(duì)未來燃料電池系統(tǒng)成本的預(yù)測(cè)以及美國(guó)能源部披露的成本結(jié)構(gòu),,綜合測(cè)算,燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域每年為質(zhì)子交換膜電解水帶來的市場(chǎng)增量將持續(xù)增長(zhǎng),,到2025年,、2035年和2050年將分別為9.80億、49.01億和67.39億,,非??捎^,。PEM電解水大型電解槽,,按照3A/cm2的電流運(yùn)行,單片的電流就超過15 000A,。是否...
隨著日益增長(zhǎng)的低碳減排需求,,氫的綠色制取技術(shù)受到普遍重視,利用可再生能源進(jìn)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(jìn)展,、電解水制氫的示范項(xiàng)目情況,重點(diǎn)分析了電解水制氫技術(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,。研究認(rèn)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(jié)構(gòu),,有助于提高PEM電解槽的性能并降低設(shè)備成本,;PEM電解水制氫技術(shù)的運(yùn)行電流密度高,、能耗低、產(chǎn)氫壓力高,,適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性特征,、易于與可再生能源消納相結(jié)合,是電解水制氫的適宜方案,。結(jié)合氫儲(chǔ)運(yùn)與電解制氫的技術(shù)特征研判,、我國(guó)輸氫需...
質(zhì)子交換膜電解水水電解器(PEMWE)技術(shù)在可再生能源的電催化制氫方面受到關(guān)注。它具有立即響應(yīng),、更高的質(zhì)子電導(dǎo)率,、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優(yōu)點(diǎn),。借助創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法和先進(jìn)的表征技術(shù),在揭示酸性介質(zhì)中動(dòng)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果,。本綜述重點(diǎn)介紹了在酸性介質(zhì)中開發(fā)OER電催化劑的反應(yīng)和降解機(jī)制以及較新進(jìn)展,。此外,還在設(shè)備層面討論了PEM水電解的進(jìn)展,。然而,,所開發(fā)的催化劑及相關(guān)裝置的性能與工業(yè)應(yīng)用仍有一定差距。在航天等應(yīng)用上,,PEM電解水設(shè)備能夠提供O2供人體使用,。哪里可以買到中電豐業(yè)怎樣測(cè)試PEM電解水我國(guó)將氫能作為戰(zhàn)略能源技術(shù),,給予持續(xù)的政策支持,,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程...
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(yàn),,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,。從時(shí)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(yùn)行靈活,、利于快速變載,,與風(fēng)電,、光伏(發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)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(shì),。SOE、AEM...
不同催化材料的陽(yáng)極過電勢(shì)通常為200~500mV,。在高電位,、氧化、酸性環(huán)境下,,PEM電解槽對(duì)陽(yáng)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?yàn)椋希螅荆遥酰荆桑颍荆校簦荆粒?;但從金屬穩(wěn)定性角度來講,,其穩(wěn)定性由高到低的順序?yàn)椋粒酰荆校簦荆桑颍荆遥酰荆希?。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(yáng)極催化劑以銥黑以及IrO2等為主,。PEM電解水可以做成雙向的設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)單機(jī)的雙向作用,。誰(shuí)能推薦東莞鉑信的PEM電解水在市場(chǎng)化進(jìn)程方面,,堿水電解(AWE)作為較為...
PEM水電解制得的氫氣純度高,,而且其制氫負(fù)荷可以實(shí)現(xiàn)在0~1之間智能連續(xù)自動(dòng)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(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ),,相對(duì)于其他儲(chǔ)能方式,在時(shí)間尺度和規(guī)模尺度上均有明顯優(yōu)勢(shì),;結(jié)合可再生能源電力的波動(dòng)性,,可以充分發(fā)揮氫氣的儲(chǔ)能優(yōu)點(diǎn),,并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模低成本制氫,。在PEM水電解過程中,電解槽陽(yáng)極的析氧反應(yīng)是該過程的速控步驟,。陽(yáng)極反應(yīng)過電勢(shì)與陰極反應(yīng)過電勢(shì)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(yáng)極反應(yīng)過電勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陰極反應(yīng)過電勢(shì)。PEM電解水所需要的電解水膜,,長(zhǎng)久以來沒有突破,。哪里可以買到賽克賽斯PEM電解水用的德國(guó)膜與堿性水電解制氫...
氫燃料電池車被視為新能源汽車的下一個(gè)風(fēng)口,。質(zhì)子交換膜作為氫燃料電池中心部件,其質(zhì)量好壞直接影響電池的使用壽命,。從價(jià)值量看,,氫能源燃料電池中成本占比較高的自然是燃料電池電堆,其次是儲(chǔ)氣瓶,,而在燃料電池堆中,,有個(gè)關(guān)鍵材料,那就是質(zhì)子交換膜,,且成本占到了28%,,從整體看,質(zhì)子交換膜成本約占燃料電池總成本的4.08%,,幾乎決定了燃料電池的成本,。質(zhì)子交換膜上游主要包括基礎(chǔ)材料和過程材料兩個(gè)部分:基礎(chǔ)材料即螢石,利用上游原材料制備可用于后續(xù)加工的各類全氟,、非全氟以及特種樹脂,。下游應(yīng)用方面,質(zhì)子交換膜可普遍應(yīng)用于燃料電池,、電解水,、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域。PEM電解水的極板開發(fā)起來有一定的難度,,因?yàn)闀?huì)涉及到鈦金屬。誰(shuí)...
相比PEM水電解,AEM水電解選用固體聚合物陰離子交換膜作為隔膜材料,,膜電極催化劑,、雙極板材料可選性更寬廣,,未來突破陰離子交換膜和高活性非貴金屬催化劑等關(guān)鍵材料有望明顯降低電解槽制造成本。應(yīng)用推廣方面,,當(dāng)下電力系統(tǒng)中波動(dòng)性可再生能源份額不斷上升,,未來幾十年這一趨勢(shì)仍將延續(xù)??稍偕茉粗茪涫菃为?dú)綠色低碳制氫方式,,不但能提高電網(wǎng)靈活性,而且可遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和分配可再生能源,,支持可再生能源更大規(guī)模的發(fā)展,。作為媒介氫氣促進(jìn)可再生能源時(shí)空再分布,助力電力系統(tǒng)與難以深度脫碳的工業(yè),、建筑和交通運(yùn)輸部門建立起產(chǎn)業(yè)聯(lián)系,,不斷豐富氫氣的應(yīng)用場(chǎng)景。這也為PEM水電解制氫技術(shù)帶來巨大的發(fā)展空間,。PEM電解水可以產(chǎn)生較高的...
現(xiàn)階段,氫氣主要用作工業(yè)原料,,但在發(fā)電,、供熱、交通燃料等領(lǐng)域有巨大發(fā)展?jié)摿?。隨著可再生能源發(fā)電比例和規(guī)模不斷提升,,間歇性電力“削峰填谷”的儲(chǔ)能作用將得到普遍體現(xiàn)。目前,,全世界的氫產(chǎn)量約為70Mt,,主要消費(fèi)方向以石油煉制、化工原料為主,。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟研究院發(fā)布的數(shù)據(jù),,當(dāng)單位制氫的碳排放(CO2)不高于4.9kg/kg時(shí),制備的氫氣才是清潔的煤制氫的碳排放強(qiáng)度接近風(fēng)電,、水電制氫的20倍,,天然氣制氫的碳排放強(qiáng)度也很高,,兩種方式制氫的碳排放均遠(yuǎn)超清潔制氫的碳排放標(biāo)準(zhǔn);而以可再生資源發(fā)電,,進(jìn)行水電解制氫則能夠滿足清潔氫氣的碳排放標(biāo)準(zhǔn),。需要強(qiáng)調(diào)的是,采用水電解制氫時(shí),只有利用可再生能源電力制取的氫氣才滿...