是否有報(bào)道天津大陸的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜

來源: 發(fā)布時(shí)間:2022-09-25

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)子交換膜和陰陽極催化劑組成。PEM 電解槽具有反應(yīng)無污染、氫氣無需分離堿液、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PEM電解水電堆,電解槽的工作壓力一般在30 bar左右。是否有報(bào)道天津大陸的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜

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(qiáng)堿性液體電解質(zhì)所伴生的缺點(diǎn)。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(qiáng)酸性環(huán)境(pH≈2)、電解電壓為1.4~2.0V,多數(shù)非貴金屬會(huì)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。哪里可以查到中瑞電極何時(shí)推出PEM電解水產(chǎn)品PEM電解水可以大量借助參考燃料電池行業(yè)的知識(shí)。

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,通過電解水制氫產(chǎn)生高壓氫。

在未來前20年中因Ir使用壽命及裝置未到報(bào)廢時(shí)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(shí)施,因此對(duì)新Ir資源需求總量增長(zhǎng)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(jī)容量不斷加大,同時(shí)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(jì)需求增長(zhǎng)率增長(zhǎng)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電解水有可能被直接用微觀結(jié)構(gòu)集成在太陽能板上。

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(jìn)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(shì),基于融合堿性水電解和PEM水電解各自優(yōu)勢(shì)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(jià)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(shì)。PEM電解水在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),以杜邦的膜為主,直到Fumatech出現(xiàn)。誰知道中電豐業(yè)何時(shí)推出PEM電解水產(chǎn)品

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(huì)更快。是否有報(bào)道天津大陸的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜

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燃料電池及電解水發(fā)展迅速,國內(nèi)外市場(chǎng)都呈現(xiàn)出較快的需求增長(zhǎng)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(jìn)一步提升至82.7%,可見,全球PEM燃料電池出貨量高速增長(zhǎng)。依據(jù)中國氫能聯(lián)盟對(duì)未來燃料電池系統(tǒng)成本的預(yù)測(cè)以及美國能源部披露的成本結(jié)構(gòu),綜合測(cè)算,燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域每年為質(zhì)子交換膜帶來的市場(chǎng)增量將持續(xù)增長(zhǎng),到2025年、2035年和2050年將分別為9.80億、49.01億和67.39億,非常可觀。是否有報(bào)道天津大陸的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜

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