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)子交換膜電解水電解水作為固體電解質(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)子交換膜電解水電解水,、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)子交換膜電解水電解水組成膜電極,，是整個水電解槽物料傳輸以及電化學(xué)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。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?。江蘇富氫電解水價格

不同催化材料的陽極過電勢通常為200～500ｍＶ。在高電位,、氧化,、酸性環(huán)境下，PEM電解槽對陽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蟆＞C合活性和穩(wěn)定性等因素,，目前工業(yè)上選用的PEM電解槽陽極催化劑以銥黑以及ＩｒＯ2等為主。山東陰離子電解水裝置膜電極中析氫,、析氧電催化劑對整個水電解制氫反應(yīng)十分重要,。

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,。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、溫度升高會降低質(zhì)子傳導(dǎo)性的缺點(diǎn),。

Ｉｒ資源儲量能否支撐整個PEM水電解制氫技術(shù)的未來發(fā)展,，成為業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)，國外機(jī)構(gòu)對此進(jìn)行了相關(guān)研究預(yù)測,。按照目前用量水平來計算,，膜電極上的Ｉｒ用量為2ｍｇ/ｃｍ2，而膜電極典型運(yùn)行參數(shù)為4Ｗ/ｃｍ2,，因而1ＧＷ級PEM電解槽的Ｉｒ用量為500ｋｇ,。雖然Ｉｒ陽極催化劑成本在整個電解槽成本中占比不大，但若未來PEM水電解制氫技術(shù)大規(guī)模普及,，其需求量會大幅度上升,。目前，全世界Ｉｒ產(chǎn)量少于9ｔ?ａ，因此在PEM水電解技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用后,，陽極催化劑的成本占比會逐漸提升,。堿性水電解制氫技術(shù)成熟，投資,、運(yùn)行成本低,，但存在堿液流失、腐蝕,、能耗高等問題,。

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,，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(guān)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(kuò)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(chǔ)上,，近年來新發(fā)展起來的電化學(xué)沉積法,、超聲噴涂法以及轉(zhuǎn)印法成為研究熱點(diǎn)并具備應(yīng)用潛力。新制備方法從多方向,、多角度改進(jìn)膜電極結(jié)構(gòu),，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(jī)堆放，氣體擴(kuò)散層孔隙分布雜亂等結(jié)構(gòu)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(xué)性能,。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,。江蘇富氫電解水價格

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,。江蘇富氫電解水價格

為了加快PEMWE的發(fā)展，深入理解電極反應(yīng)的動態(tài)過程,理論計算和實(shí)驗(yàn)的結(jié)合,對具有實(shí)際應(yīng)用前景的催化劑的進(jìn)一步發(fā)展,催化劑性能的評價準(zhǔn)則,對實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究中水系模型和實(shí)際操作差異的理解,集成膜電極組件的開發(fā)需要更多的研究,。PEMWE的組裝方法,實(shí)際運(yùn)行條件,包括離聚物,膜,氣體擴(kuò)散層,極板,催化劑層在內(nèi)的各個組分都是影響PEMWE性能的關(guān)鍵參數(shù).對各個組分的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,同時對有實(shí)際應(yīng)用前景的催化劑進(jìn)行分析,包括負(fù)載型催化劑,銥/釕為主體的摻雜型催化劑,。借助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法和先進(jìn)表征技術(shù)發(fā)展在揭示酸介質(zhì)中動態(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就,。但所開發(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。江蘇富氫電解水價格

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