PEM電解水電解槽高效率運(yùn)行 PEM電解水或者燃料電池（相當(dāng)于電解槽的反向使用）需要持續(xù)高效率（這里的效率不是轉(zhuǎn)換效率,，而是經(jīng)濟(jì)效率）運(yùn)行,，需要有一部分能量用來(lái)推動(dòng)外電路的電子移動(dòng)，推動(dòng)電解質(zhì)中的離子移動(dòng),，推動(dòng)陰極電化學(xué)單向反應(yīng),，推動(dòng)陽(yáng)極電化學(xué)單向反應(yīng)，推動(dòng)反應(yīng)物和生成物的定向擴(kuò)散,，等等多個(gè)方面，因此需要輸入的能量既包括了水電解成氫氣和氧氣所包含的化學(xué)能,，也包括了上述所需的額外能量,。水電解所包含的化學(xué)能就是平衡電位和轉(zhuǎn)換電量的乘積,。輸入能量就是電解槽運(yùn)行電壓和轉(zhuǎn)換電量的乘積。因此電解槽運(yùn)行電壓包括了平衡電位,，也就大于平衡電位。PEM電解水可以做成雙向的設(shè)備,，從而實(shí)現(xiàn)單機(jī)的雙向作用?？煞裰来筮B化物所PEM電解水用的膜電極

吸附氧化機(jī)理(AEM)和晶格氧反應(yīng)機(jī)理(LOM)是在酸性介質(zhì)中被認(rèn)為較合理的兩種機(jī)理,。催化劑通過(guò)哪一機(jī)理發(fā)生催化反應(yīng),選擇單位點(diǎn)還是雙位點(diǎn)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(méi)有缺陷,，傾向于采用AEM,，在單個(gè)活性金屬位點(diǎn)上通過(guò)*OOH中間體,，即所謂的酸堿途徑,，或者在兩個(gè)相鄰的金屬位點(diǎn)上，通過(guò)*O中間體,，即O-O直接耦合途徑.而在具有豐富氧空位的無(wú)定形金屬氧化物和一些具有高金屬氧共價(jià)的鈣鈦礦中,，晶格氧機(jī)理發(fā)生在遭受水親核攻擊的單個(gè)活性氧位點(diǎn)或通過(guò)兩個(gè)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(bǔ)充,，同時(shí)由此產(chǎn)生的不飽和金屬位點(diǎn)更容易溶解,帶來(lái)催化劑穩(wěn)定性問(wèn)題,。誰(shuí)能推薦GinerPEM電解水用的德國(guó)膜從市場(chǎng)角度來(lái)看，PEM電解水會(huì)在中小型的設(shè)備中有優(yōu)勢(shì),。

作為媒介氫氣促進(jìn)可再生能源時(shí)空再分布,，助力電力系統(tǒng)與難以深度脫碳的工業(yè)、建筑和交通運(yùn)輸部門(mén)建立起產(chǎn)業(yè)聯(lián)系,，不斷豐富氫氣的應(yīng)用場(chǎng)景,。這也為PEM水電解制氫技術(shù)帶來(lái)巨大的發(fā)展空間,。相比PEM水電解，AEM水電解選用固體聚合物陰離子交換膜作為隔膜材料，膜電極催化劑,、雙極板材料可選性更寬廣,，未來(lái)突破陰離子交換膜和高活性非貴金屬催化劑等關(guān)鍵材料有望明顯降低電解槽制造成本,。應(yīng)用推廣方面,，當(dāng)下電力系統(tǒng)中波動(dòng)性可再生能源份額不斷上升，未來(lái)幾十年這一趨勢(shì)仍將延續(xù),?？稍偕茉粗茪涫菃为?dú)綠色低碳制氫方式，不但能提高電網(wǎng)靈活性,，而且可遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和分配可再生能源,，支持可再生能源更大規(guī)模的發(fā)展。

質(zhì)子交換膜水電解器(PEMWE)技術(shù)在可再生能源的電催化制氫方面受到關(guān)注。它具有立即響應(yīng),、更高的質(zhì)子電導(dǎo)率,、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優(yōu)點(diǎn)。借助創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法和先進(jìn)的表征技術(shù),，在揭示酸性介質(zhì)中動(dòng)態(tài)OER的復(fù)雜性和開(kāi)發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成果,。本綜述重點(diǎn)介紹了在酸性介質(zhì)中開(kāi)發(fā)OER電催化劑的反應(yīng)和降解機(jī)制以及較新進(jìn)展。此外,，還在設(shè)備層面討論了PEM水電解的進(jìn)展,。然而，所開(kāi)發(fā)的催化劑及相關(guān)裝置的性能與工業(yè)應(yīng)用仍有一定差距,。相比之下,，對(duì)PEM電解水的研究不如對(duì)堿性的研究得深入，需要繼續(xù)投入,。

PEM水電解制氫技術(shù)具備快速啟停優(yōu)勢(shì),，能匹配可再生能源發(fā)電的波動(dòng)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(guò)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(yáng)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(wèn)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(chǎng)景的選擇與大規(guī)模推廣,。作為電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng),，PEM電解水的重要點(diǎn)是不要引入雜質(zhì)?？煞裰揽继乩麪柕腜EM電解水用誰(shuí)家的質(zhì)子交換膜

相比之下,，傳導(dǎo)陽(yáng)離子要比傳遞陰離子容易，所以PEM電解水的反應(yīng)速度會(huì)更快,?？煞裰来筮B化物所PEM電解水用的膜電極

雖然Ｉｒ陽(yáng)極催化劑成本在整個(gè)電解槽成本中占比不大，但若未來(lái)PEM水電解制氫技術(shù)大規(guī)模普及，其需求量會(huì)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(yáng)極催化劑的成本占比會(huì)逐漸提升,。Ｉｒ資源儲(chǔ)量能否支撐整個(gè)PEM水電解制氫技術(shù)的未來(lái)發(fā)展，成為業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的焦點(diǎn),，國(guó)外機(jī)構(gòu)對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)研究預(yù)測(cè),。按照目前用量水平來(lái)計(jì)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(jí)PEM電解槽的Ｉｒ用量為500ｋｇ?？煞裰来筮B化物所PEM電解水用的膜電極

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