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,。PEM電解水所需要的電解水膜,,長久以來沒有突破。是否有報道中瑞電極怎樣測試PEM電解水
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。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)子交換膜電解水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^,。誰知道中電豐業(yè)的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜和燃料電池相比,PEM電解水系統(tǒng)不會出現(xiàn)反極之類的問題,,相對比較穩(wěn)定,。
水電解槽制氫設(shè)備開發(fā)是國內(nèi)外堿性水電解制氫研究熱點??稍偕茉醇铀侔l(fā)展使得大規(guī)模消納可再生能源成為突出問題,。堿性水電解制氫電解槽隔膜主要由石棉組成,起分離氣體的作用,。陰極,、陽極主要由金屬合金組成,如Ni-Mo合金等,,分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣,。工業(yè)上堿性水電解槽的電解液通常采用KOH溶液,質(zhì)量分數(shù)20%~30%,,電解槽操作溫度70~80℃,,工作電流密度約0.25A/cm2,,產(chǎn)生氣體壓力0.1~3.0MPa,總體效率62%~82%,。堿性水電解制氫技術(shù)成熟,,投資、運行成本低,,但存在堿液流失,、腐蝕、能耗高等問題,。
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。相比之下,,傳導(dǎo)陽離子要比傳遞陰離子容易,,所以PEM電解水的反應(yīng)速度會更快。
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。PEM電解水有可能被直接用微觀結(jié)構(gòu)集成在太陽能板上,。哪里可知陽光氫能的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜
技術(shù)的進步,,會帶來“跨界”的力量,,進一步地推動PEM電解水的發(fā)展,。是否有報道中瑞電極怎樣測試PEM電解水
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)子交換膜電解水電解水兩側(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)印法成為研究熱點并具備應(yīng)用潛力。新制備方法從多方向,、多角度改進膜電極結(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堆放,氣體擴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,。是否有報道中瑞電極怎樣測試PEM電解水
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