隨著日益增長的低碳減排需求,，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目情況,，重點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,。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,。風(fēng)能電解水先進(jìn)公司

PEM水電解制氫技術(shù)具備快速啟停優(yōu)勢,，能匹配可再生能源發(fā)電的波動性，逐步成為P2G制氫主流技術(shù),。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(zhì)材料，工作溫度800~1000℃,，制氫過程電化學(xué)性能明顯提升,，效率更高。SOEC電解槽電極采用非貴金屬催化劑,，陰極材料選用多孔金屬陶瓷Ni/YSZ,，陽極材料選用鈣鈦礦氧化物，電解質(zhì)采用YSZ氧離子導(dǎo)體,，全陶瓷材料結(jié)構(gòu)避免了材料腐蝕問題,。高溫高濕的工作環(huán)境使電解槽選擇穩(wěn)定性高、持久性好,、耐衰減的材料受到限制,，也制約SOEC制氫技術(shù)應(yīng)用場景的選擇與大規(guī)模推廣。上海電解水成本是多少所開發(fā)的催化劑及相關(guān)器件的性能與工業(yè)應(yīng)用之間仍存在一定的差距,。

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(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,，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,。

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,，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,、啟動響應(yīng)慢、需要堿液處理過程等缺點,，特別不適合可再生能源電力波動性的特點,，只能從電網(wǎng)取電制氫。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)的性能對比,。可知：在各種水電解制氫技術(shù)中,，AEM技術(shù)成熟度低,，目前還無法實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，但是由于其不使用貴金屬催化劑,，同時兼具PEM和ALK制氫的優(yōu)點,，未來將會成為取代PEM制氫的替代技術(shù)。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。

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,，提高本征活性，以盡量減少貴金屬消耗,同時兼顧長期運(yùn)行的穩(wěn)定性是催化劑設(shè)計必須面臨的問題,。對于負(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。本節(jié)討論酸性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,。氫能在能源供給側(cè)和消費(fèi)終端轉(zhuǎn)型發(fā)展中可以發(fā)揮重要作用。上海電解水成本是多少

SOE,、AEM水電解的發(fā)展則取決于相關(guān)材料技術(shù)的突破情況,。風(fēng)能電解水先進(jìn)公司

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燃料電池及電解水發(fā)展迅速，國內(nèi)外市場都呈現(xiàn)出較快的需求增長和廣闊的發(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,。依據(jù)中國氫能聯(lián)盟對未來燃料電池系統(tǒng)成本的預(yù)測以及美國能源部披露的成本結(jié)構(gòu)，綜合測算,，燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域每年為質(zhì)子交換膜帶來的市場增量將持續(xù)增長,，到2025年,、2035年和2050年將分別為9.80億、49.01億和67.39億,，非?？捎^。風(fēng)能電解水先進(jìn)公司

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