2020年9月,，在第七十五屆大會一般性辯論上,，中國提出力爭20３0年實現(xiàn)碳達峰,、20６0年實現(xiàn)碳中和的目標,。在實現(xiàn)目標的過程中，氫能的應(yīng)用除了可以減少碳排放,、助力碳達峰,，還可以通過氫與二氧化碳反應(yīng)制成有機化學品，實現(xiàn)碳中和,。氫能在能源供給側(cè)和消費終端轉(zhuǎn)型發(fā)展中可以發(fā)揮重要作用,。在能源供給側(cè)，氫能可以消納可再生能源電力,，實現(xiàn)能量在時間上的存儲和空間上的轉(zhuǎn)移,。相對于其他儲能方式，氫能具備規(guī)模優(yōu)勢,；在能源消費終端,，氫能可以實現(xiàn)零排放,、零污染，減少碳排放,。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。河北全氟磺酸電解水廠家

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(jié)合碳稅,、碳交易等利好政策，水電解制氫的經(jīng)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,，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(shù)（CCS）和CO2捕集、利用,、封存技術(shù)（CCUS）因成本過高,，暫時不具備經(jīng)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,。大電流密度電解水膜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,。

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穩(wěn)定性、質(zhì)子傳導性,、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、陰陽極氣體擴散層,、陰陽極端板等,。其中擴散層,、催化層與質(zhì)子交換膜組成膜電極，是整個水電解槽物料傳輸以及電化學反應(yīng)的主場所,，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,。

因此，單純從規(guī)模和用量來看,，Ｉｒ資源儲量難以維持行業(yè)的發(fā)展,，必須對現(xiàn)有的PEM水電解技術(shù)進行完善和升級。一方面,，可以通過提升催化劑,、膜電極技術(shù)，以及電解槽整體技術(shù),，大幅度降低Ｉｒ的用量,；另一方面，可以有效回收Ｉｒ資源,，使其回收利用率達90％以上,。Ｃｈｒｉｓｔｉｎｅ等分別分析了保守情況和樂觀情況下未來50年P(guān)EM水電解行業(yè)對Ｉｒ資源需求量的變化情況，保守情況下,，即PEM電極的Ｉｒ負載量保持0.３３ｇ?ｋＷ不降低,，則2045年前Ｉｒ的累計需求增長率與Ｉｒ有效回收情況的累計需求增長率相同。在能源供給側(cè),，氫能可以消納可再生能源電力,，實現(xiàn)能量在時間上的存儲和空間上的轉(zhuǎn)移。

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(shù)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(yīng)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(jié)構(gòu)的發(fā)展,。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,。河北全氟磺酸電解水廠家

全氟磺酸樹脂具有強酸性,，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,。河北全氟磺酸電解水廠家

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。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,。河北全氟磺酸電解水廠家

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