是否有報道ITMPEM電解水用的德國膜

來源: 發(fā)布時間:2022-09-18

氫燃料電池車被視為新能源汽車的下一個風(fēng)口。質(zhì)子交換膜作為氫燃料電池中心部件,其質(zhì)量好壞直接影響電池的使用壽命。從價值量看,氫能源燃料電池中成本占比較高的自然是燃料電池電堆,其次是儲氣瓶,而在燃料電池堆中,有個關(guān)鍵材料,那就是質(zhì)子交換膜,且成本占到了28%,從整體看,質(zhì)子交換膜成本約占燃料電池總成本的4.08%,幾乎決定了燃料電池的成本。質(zhì)子交換膜上游主要包括基礎(chǔ)材料和過程材料兩個部分:基礎(chǔ)材料即螢石,利用上游原材料制備可用于后續(xù)加工的各類全氟、非全氟以及特種樹脂。下游應(yīng)用方面,質(zhì)子交換膜可普遍應(yīng)用于燃料電池、電解水、氯堿工業(yè)等領(lǐng)域。PEM電解水電堆,膜的耐壓能力要強,需要大于30 bar。是否有報道ITMPEM電解水用的德國膜

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)的性能對比??芍涸诟鞣N水電解制氫技術(shù)中,AEM技術(shù)成熟度低,目前還無法實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,但是由于其不使用貴金屬催化劑,同時兼具PEM和ALK制氫的優(yōu)點,未來將會成為取代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,暫時未達(dá)到工業(yè)應(yīng)用程度,但其制氫效率高,未來具有穩(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,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、啟動響應(yīng)慢、需要堿液處理過程等缺點,特別不適合可再生能源電力波動性的特點,只能從電網(wǎng)取電制氫??煞裰郎钲诰G航PEM電解水用的膜電極PEM電解水可以大量借助參考燃料電池行業(yè)的知識。

PEM電解水的主要部件MEA 對反應(yīng)過程和性能限制的理解和深入研究非常重要?;谝陨峡紤],電化學(xué)交流阻抗(EIS)被認(rèn)為是一個非常優(yōu)異的工具,可用于診斷電化學(xué)過程。交流阻抗分析被廣泛應(yīng)用于,區(qū)分不同反應(yīng)機理對極化特性的影響,EIS可以根據(jù)單個過程的不同弛豫時間和等效電路的相關(guān)元件,在PEM電解水運行參數(shù)(如電勢、電流密度、溫度和MEA特性)調(diào)整時的變化來區(qū)分各種現(xiàn)象,催化劑的擔(dān)載量。 在多數(shù)情況下,電化學(xué)交流阻抗可以被清晰的區(qū)分出歐姆極化阻抗,界面問題及擴(kuò)散相關(guān)現(xiàn)象等。 但是,交流阻抗需要通過等效電路進(jìn)行深入分析。 所以EIS結(jié)合等效電路,是一個非常強大的工具,可用于多個復(fù)雜電化學(xué)反應(yīng)過程和機理的分析。

在未來前20年中因Ir使用壽命及裝置未到報廢時限等因素,PEM水電解裝置中Ir資源回收利用還沒有得到有效實施,因此對新Ir資源需求總量增長較快,到2045年Ir的需求量達(dá)到約1.5t?a,小于Ir的產(chǎn)量,因而供給可以滿足需求。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。由于Ir資源的回收利用,Ir資源的累計需求增長率增長幅度不斷減小,到2070年Ir的需求量為2t左右,增幅不大。因此,按照目前Ir的年產(chǎn)量,未來50年Ir供給可以滿足使用需求。PEM電解水的優(yōu)勢是,可以通過催化劑來降低消耗。

我國將氫能作為戰(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,形成長三角、珠三角、京津冀等氫能產(chǎn)業(yè)熱點區(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)仍處于實驗階段。PEM電解水電堆,無法使用碳作為極板,使用含鈦的板是常見的選擇。哪里可知Areva的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜

在航天等應(yīng)用上,PEM電解水設(shè)備能夠提供O2供人體使用。是否有報道ITMPEM電解水用的德國膜

PEM水電解槽采用PEM傳導(dǎo)質(zhì)子,隔絕電極兩側(cè)的氣體,避免AWE使用強堿性液體電解質(zhì)所伴生的缺點。PEM水電解槽以PEM為電解質(zhì),以純水為反應(yīng)物,加之PEM的氫氣滲透率較低,產(chǎn)生的氫氣純度高,但需脫除水蒸氣;電解槽采用零間距結(jié)構(gòu),歐姆電阻較低,明顯提高電解過程的整體效率,且體積更為緊湊;壓力調(diào)控范圍大,氫氣輸出壓力可達(dá)數(shù)兆帕,適應(yīng)快速變化的可再生能源電力輸入。因此,PEM電解水制氫是極具發(fā)展前景的綠色制氫技術(shù)路徑。由于PEM電解槽的陽極處于強酸性環(huán)境(pH≈2)、電解電壓為1.4~2.0V,多數(shù)非貴金屬會腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結(jié)合,進(jìn)而降低PEM傳導(dǎo)質(zhì)子的能力。PEM電解槽的電催化劑研究主要是Ir、Ru等貴金屬/氧化物及其二元、三元合金/混合氧化物,以鈦材料為載體的負(fù)載型催化劑。是否有報道ITMPEM電解水用的德國膜

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