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(yáng)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(yùn)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(shì)吸引了普遍的研究及應(yīng)用.OER動(dòng)力學(xué)遲緩、貴金屬電極材料的有限選擇和催化劑在強(qiáng)氧化強(qiáng)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(jī)理,，催化劑失活原因,周到總結(jié)OER催化劑以及目前在PEMWE實(shí)際應(yīng)用的現(xiàn)狀對(duì)于開發(fā)具有更好性能,更低成本PEMWE陽(yáng)極催化劑,推動(dòng)相關(guān)電化學(xué)系統(tǒng)的商業(yè)化長(zhǎng)期穩(wěn)定性具有重要意義。通常情況在，PEM電解水系統(tǒng)中,，在出氣口將壓力增大,，則系統(tǒng)的壓力就相應(yīng)變大?？煞裰绹?guó)電投的PEM電解水用誰(shuí)家的質(zhì)子交換膜

與堿性水電解制氫相比,，PEM水電解制氫工作電流密度更高（?1A/cm2），總體效率更高（74%~87%）,，氫氣體積分?jǐn)?shù)更高（>99.99%）,，產(chǎn)氣壓力更高（3~4MPa），動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度更快,，能適應(yīng)可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性,，被認(rèn)為是極具發(fā)展前景的水電解制氫技術(shù)。目前PEM水電解制氫技術(shù)已在加氫站現(xiàn)場(chǎng)制氫,、風(fēng)電等可再生能源電解水制氫,、儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到示范應(yīng)用并逐步推廣。過(guò)去5年電解槽成本已下降了40%,，但是投資和運(yùn)行成本高仍然是PEM水電解制氫亟待解決的主要問題,，這與目前析氧、析氫電催化劑只能選用貴金屬材料密切相關(guān),。為此降低催化劑與電解槽的材料成本,，特別是陰、陽(yáng)極電催化劑的貴金屬載量,，提高電解槽的效率和壽命,，是PEM水電解制氫技術(shù)發(fā)展的研究重點(diǎn)?？煞裰郎钲诰G航的PEM電解水PEM電解水可以產(chǎn)生較高的壓力,，可以用于直接灌注氫氣球。

為此降低貴金屬Pt,、Pd載量,，開發(fā)適應(yīng)酸性環(huán)境的非貴金屬析氫催化劑成為研究熱點(diǎn)。膜電極中析氫,、析氧電催化劑對(duì)整個(gè)水電解制氫反應(yīng)十分重要,。理想電催化劑應(yīng)具有抗腐蝕性、良好的比表面積,、氣孔率,、催化活性、電子導(dǎo)電性,、電化學(xué)穩(wěn)定性以及成本低廉,、環(huán)境友好等特征。陰極析氫電催化劑處于強(qiáng)酸性工作環(huán)境，易發(fā)生腐蝕,、團(tuán)聚,、流失等問題，為保證電解槽性能和壽命,，析氫催化劑材料選擇耐腐蝕的Pt,、Pd貴金屬及其合金為主。現(xiàn)有商業(yè)化析氫催化劑Pt載量為0.4~0.6mg/cm2,，貴金屬材料成本高,，阻礙PEM水電解制氫技術(shù)快速推廣應(yīng)用,。

我國(guó)將氫能作為戰(zhàn)略能源技術(shù),，給予持續(xù)的政策支持，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,。在政策,、資金等多因素疊加催化下，近幾年國(guó)內(nèi)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施,、產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)與裝備得到發(fā)展,，形成長(zhǎng)三角、珠三角,、京津冀等氫能產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)區(qū)域,。水電解制氫是指水分子在直流電作用下被解離生成氧氣和氫氣，分別從電解槽陽(yáng)極和陰極析出,。根據(jù)電解槽隔膜材料的不同,，通常將水電解制氫分為堿性水電解（AE）、質(zhì)子交換膜電解水電解水（PEM）水電解以及高溫固體氧化物水電解（SOEC）,。目前SOEC制氫技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)階段。PEM電解水的膜厚,，從原來(lái)的近180um正在逐步向120um,，100um，90um不斷變薄,。

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,、陰陽(yáng)極催化層、陰陽(yáng)極氣體擴(kuò)散層、陰陽(yáng)極端板等,。其中擴(kuò)散層,、催化層與質(zhì)子交換膜組成膜電極，是整個(gè)水電解槽物料傳輸以及電化學(xué)反應(yīng)的主場(chǎng)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,。PEM電解水系統(tǒng)的占地面積小，尤其適合“海上風(fēng)電”,?？煞裰琅扇饸淠躊EM電解水用的膜電極

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绹?guó)電投的PEM電解水用誰(shuí)家的質(zhì)子交換膜

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,。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)?？煞裰绹?guó)電投的PEM電解水用誰(shuí)家的質(zhì)子交換膜

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