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,。PEM電解水制氫是極具發(fā)展前景的綠色制氫技術(shù)路徑,。河北全氟磺酸電解水設(shè)備

氫氣比重小,、擴(kuò)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(jī)組的冷卻劑,，可以大幅降低風(fēng)摩擦損耗,，對(duì)于1ＧＷ的發(fā)電機(jī)組，氫氣純度每提高1％,，可以節(jié)約22８ｋＷ的能源。與ALK技術(shù)對(duì)比,，PEM水電解制氫技術(shù)啟停速度快,、負(fù)荷波動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電,、水電、光伏電等電力能源的調(diào)峰運(yùn)行和對(duì)棄電資源的充分利用,，因而成為大規(guī)模,、高效儲(chǔ)能的重要方式之一。江蘇風(fēng)能電解水設(shè)備質(zhì)子交換膜（PEM）在氫燃料電池,、電解水制氫氣等領(lǐng)域中所交換的陽離子為質(zhì)子,，又被稱為離子膜。

區(qū)別于堿性水電解制氫,，PEM水電解制氫選用具有良好化學(xué)穩(wěn)定性,、質(zhì)子傳導(dǎo)性、氣體分離性的全氟磺酸質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)替代石棉膜,，能有效阻止電子傳遞,，提高電解槽安全性。PEM水電解槽主要部件由內(nèi)到外依次是質(zhì)子交換膜,、陰陽極催化層、陰陽極氣體擴(kuò)散層,、陰陽極端板等,。其中擴(kuò)散層,、催化層與質(zhì)子交換膜組成膜電極,，是整個(gè)水電解槽物料傳輸以及電化學(xué)反應(yīng)的主場(chǎng)所,，膜電極特性與結(jié)構(gòu)直接影響PEM水電解槽的性能和壽命。將可再生能源發(fā)電轉(zhuǎn)化為氫氣,，可提高電力系統(tǒng)靈活性，正成為可再生能源發(fā)展和應(yīng)用的重要方向,。

膜電極中析氫,、析氧電催化劑對(duì)整個(gè)水電解制氫反應(yīng)十分重要,。理想電催化劑應(yīng)具有抗腐蝕性、良好的比表面積,、氣孔率、催化活性,、電子導(dǎo)電性,、電化學(xué)穩(wěn)定性以及成本低廉,、環(huán)境友好等特征。陰極析氫電催化劑處于強(qiáng)酸性工作環(huán)境,，易發(fā)生腐蝕,、團(tuán)聚、流失等問題,，為保證電解槽性能和壽命,，析氫催化劑材料選擇耐腐蝕的Pt、Pd貴金屬及其合金為主?，F(xiàn)有商業(yè)化析氫催化劑Pt載量為0.4~0.6mg/cm2,，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,。為此降低貴金屬Pt、Pd載量，開發(fā)適應(yīng)酸性環(huán)境的非貴金屬析氫催化劑成為研究熱點(diǎn),。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)的陽極反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用,。

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。現(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?，F(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ΑＩ綎|風(fēng)能電解水裝置

PEM水電解槽主要部件由內(nèi)到外依次是質(zhì)子交換膜,、陰陽極催化層,、陰陽極氣體擴(kuò)散層、陰陽極端板等,。河北全氟磺酸電解水設(shè)備

現(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,。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,。河北全氟磺酸電解水設(shè)備

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