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)子交換膜處于有機氟化工產(chǎn)業(yè)鏈末端,，其上游是有機氟化工的單體材料,，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,。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,。上海醫(yī)療級電解水上市公司

吸附氧化機理(AEM)和晶格氧反應(yīng)機理(LOM)是在酸性介質(zhì)中被認(rèn)為較合理的兩種機理,。催化劑通過哪一機理發(fā)生催化反應(yīng),選擇單位點還是雙位點途徑和材料本身的電子結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)系,結(jié)晶度好的氧化物幾乎沒有缺陷，傾向于采用AEM,，在單個活性金屬位點上通過*OOH中間體,，即所謂的酸堿途徑，或者在兩個相鄰的金屬位點上,，通過*O中間體,，即O-O直接耦合途徑.而在具有豐富氧空位的無定形金屬氧化物和一些具有高金屬氧共價的鈣鈦礦中，晶格氧機理發(fā)生在遭受水親核攻擊的單個活性氧位點或通過兩個相鄰反應(yīng)晶格氧原子的直接耦合,，產(chǎn)生的氧空位將被水分子或大量氧原子補充,，同時由此產(chǎn)生的不飽和金屬位點更容易溶解,帶來催化劑穩(wěn)定性問題。上海高功率電解水哪家好根據(jù)催化層支撐體的不同，膜電極制備方法分為CCS法和CCM法,。

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，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,，也是質(zhì)子交換膜的發(fā)展趨勢,。在2045—2070年,，新增PEM水電解裝置裝機容量不斷加大，同時Ｉｒ資源的回收利用量也不斷加大,。

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。質(zhì)子交換膜水電解槽（PEMWE）技術(shù)由于運行電流密度更大,產(chǎn)生氫氣純度更高,可利用間歇性可再生能源等優(yōu)勢吸引了普遍的研究及應(yīng)用.OER動力學(xué)遲緩,、貴金屬電極材料的有限選擇和催化劑在強氧化強酸性介質(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)機理，催化劑失活原因,周到總結(jié)OER催化劑以及目前在PEMWE實際應(yīng)用的現(xiàn)狀對于開發(fā)具有更好性能,更低成本PEMWE陽極催化劑,推動相關(guān)電化學(xué)系統(tǒng)的商業(yè)化長期穩(wěn)定性具有重要意義,。不同催化材料的陽極過電勢通常為200～500ｍＶ。山東化學(xué)電解水

氫燃料電池車被視為新能源汽車的下一個風(fēng)口,。上海醫(yī)療級電解水上市公司

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、陰陽極氣體擴散層,、陰陽極端板等,。其中擴散層、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。上海醫(yī)療級電解水上市公司

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