隨著日益增長(zhǎng)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(lái)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(xiàng)目情況,，重點(diǎn)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(dòng)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(chǔ)運(yùn)與電解制氫的技術(shù)特征研判,、我國(guó)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(guò)電解水制氫產(chǎn)生高壓氫,。相比于燃料電池催化劑開(kāi)發(fā),，PEM電解水的催化劑可選項(xiàng)相對(duì)較少。哪里可以買到派瑞氫能怎樣測(cè)試PEM電解水質(zhì)子交換膜

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(duì)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(wú)法實(shí)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(shí)兼具PEM和ALK制氫的優(yōu)點(diǎn),，未來(lái)將會(huì)成為取代PEM制氫的替代技術(shù)；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(shí)未達(dá)到工業(yè)應(yīng)用程度,，但其制氫效率高，未來(lái)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(diǎn),，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(dòng)響應(yīng)慢、需要堿液處理過(guò)程等缺點(diǎn),，特別不適合可再生能源電力波動(dòng)性的特點(diǎn),，只能從電網(wǎng)取電制氫,。哪里可知中電豐業(yè)怎樣測(cè)試PEM電解水質(zhì)子交換膜PEM電解水系統(tǒng)的膜通過(guò)電流能力強(qiáng),，可達(dá)4A/cm2。

PEM電解水電解槽結(jié)構(gòu) 與燃料電池類似,，由膜電極,、雙極板等部件組成。膜電極提供反應(yīng)場(chǎng)所,，由質(zhì)子交換膜和陰陽(yáng)極催化劑組成,。PEM 電解槽具有反應(yīng)無(wú)污染、氫氣無(wú)需分離堿液,、轉(zhuǎn)化效率高,、能耗低、槽體結(jié)構(gòu)緊湊,、運(yùn)行更加靈活( 負(fù)荷范圍 0～150%) ,、更適合可再生能源的波動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，很多新建電解制氫項(xiàng)目開(kāi)始選擇PEM電解槽技術(shù),。但由于 PEM電解技術(shù)商業(yè)化時(shí)間不長(zhǎng),，質(zhì)子交換膜和鉑電極催化劑等關(guān)鍵組件成本較高，導(dǎo)致 PEM 電解槽制造成本較高,，為相同規(guī)模堿性電解槽的 3～5 倍,。按照相同的計(jì)算原則，PEM電解槽制氫成本高于堿性電解槽,，主要是 PEM 電解槽 采購(gòu)成本太高,，每年的折舊成本太高。設(shè)備折舊成本占到總成本的 44%,，電耗成本占到 50%,，所以降低成本還是要從這兩方面入手。隨著電費(fèi)的下降,，電力成本在總成 本中的比重逐漸下降,，氫氣成本也逐漸降低。當(dāng)電費(fèi)分別為 0.13 元/ kWh 和 0.2元/ kWh 時(shí),，氫氣成 本分別為2.4元/Nm3和2. 71元/Nm3,，成本占比分別為 24%和 33% 。與堿性電解槽制氫成本相比,，仍有一定差距,，主要在于PEM電解槽價(jià)格太貴，折舊成本太高

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(duì)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(lái)新發(fā)展起來(lái)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,。從氫的產(chǎn)業(yè)鏈上來(lái)看,，燃料電池企業(yè)中不少都可以“轉(zhuǎn)行”到PEM電解水行業(yè)中。

氫利用的途徑主要是燃料電池移動(dòng)動(dòng)力,、分布式電站,、化工加氫，新興發(fā)展的是氫燃料汽輪機(jī),、氫氣冶金等,。氫能的利用需要從制氫開(kāi)始，由于氫氣在自然界極少以單質(zhì)形式存在,，需要通過(guò)工業(yè)過(guò)程制取,。氫氣的來(lái)源分為工業(yè)副產(chǎn)氫、化石燃料制氫,、電解水制氫等途徑,，差別在于原料的再生性、CO2排放,、制氫成本,。目前,，世界上超過(guò)95%的氫氣制取來(lái)源于化石燃料重整，生產(chǎn)過(guò)程必然排放CO2,；約4%~5%的氫氣來(lái)源于電解水,，生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有CO2排放。制氫過(guò)程按照碳排放強(qiáng)度分為灰氫（煤制氫）,、藍(lán)氫（天然氣制氫）,、綠氫（電解水制氫、可再生能源）,。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初衷是零碳或低碳排放,，因此灰氫、藍(lán)氫將會(huì)逐漸被基于可再生能源的綠氫所替代,，綠氫是未來(lái)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。PEM電解水,，同時(shí)也是制氧的好的選擇,，因?yàn)槭褂玫氖羌兯Ｕl(shuí)能推薦中電豐業(yè)PEM電解水用的質(zhì)子交換膜

PEM電解水電堆,，電解槽的工作壓力一般在30 bar左右,。哪里可以買到派瑞氫能怎樣測(cè)試PEM電解水質(zhì)子交換膜

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。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,。哪里可以買到派瑞氫能怎樣測(cè)試PEM電解水質(zhì)子交換膜

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