析氧反應(OER)在水分解,CO2還原和可再生電燃料電池等各種電化學系統(tǒng)的陽極反應中起著關鍵作用。質(zhì)子交換膜水電解槽(PEMWE)技術由于運行電流密度更大,產(chǎn)生氫氣純度更高,可利用間歇性可再生能源等優(yōu)勢吸引了普遍的研究及應用.OER動力學遲緩、貴金屬電極材料的有限選擇和催化劑在強氧化強酸性介質(zhì)中的降解,以及PEMWE各組件選擇是PEMWE技術普遍應用的主要瓶頸。因此,從根本上了解反應機理,催化劑失活原因,周到總結OER催化劑以及目前在PEMWE實際應用的現(xiàn)狀對于開發(fā)具有更好性能,更低成本PEMWE陽極催化劑,推動相關電化學系統(tǒng)的商業(yè)化長期穩(wěn)定性具有重要意義。PEM電解水小型系統(tǒng),常見于“實驗室”,可以作為H2的來源??煞裰廊A杰恒信的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜
作為水電解槽膜電極的中心部件,質(zhì)子交換膜電解水電解水不但傳導質(zhì)子,隔離氫氣和氧氣,而且還為催化劑提供支撐,其性能的好壞直接決定水電解槽的性能和使用壽命。長期被國外少數(shù)廠家壟斷,質(zhì)子交換膜電解水電解水價格高達幾百~幾千美元/m2。為降低膜成本,提高膜性能,國內(nèi)外重點攻關改性全氟磺酸質(zhì)子交換膜電解水電解水、有機/無機納米復合質(zhì)子交換膜電解水電解水和無氟質(zhì)子交換膜電解水電解水。全氟磺酸膜改性研究聚焦聚合物改性、膜表面刻蝕改性以及膜表面貴金屬催化劑沉積3種途徑。通過引入無機組分制備有機/無機納米復合質(zhì)子交換膜電解水電解水,使其兼具有機膜柔韌性和無機膜良好熱性能、化學穩(wěn)定性和力學性能,成為近幾年的研究熱點。可否知道深圳綠航何時推出PEM電解水產(chǎn)品PEM電解水的發(fā)展方向是更低的貴金屬催化劑的使用。
質(zhì)子交換膜(PEM)在氫燃料電池、電解水制氫氣等領域中所交換的陽離子為質(zhì)子,又被稱為離子膜。質(zhì)子交換膜處于有機氟化工產(chǎn)業(yè)鏈末端,其上游是有機氟化工的單體材料,下游是基于質(zhì)子交換膜的氯堿工業(yè)、燃料電池、電解水、儲能電池等應用領域。目前產(chǎn)業(yè)化應用的均為全氟質(zhì)子交換膜,質(zhì)子交換膜使用的是全氟磺酸樹脂,離子膜使用全氟磺酸樹脂、全氟羧酸樹脂的復合膜。全氟磺酸樹脂具有強酸性,全氟羧酸樹脂具有弱酸性,更能夠適應氯堿工業(yè)中的堿性環(huán)境。盡管目前全氟磺酸PEM應用較普遍,但仍存在成本較高、尺寸穩(wěn)定性較差、溫度升高會降低質(zhì)子傳導性的缺點。
隨著日益增長的低碳減排需求,氫的綠色制取技術受到普遍重視,利用可再生能源進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)劃的進展、電解水制氫的示范項目情況,重點分析了電解水制氫技術,涵蓋技術分類、堿水制氫應用、質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫。研究認為,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)化電解槽結構,有助于提高PEM電解槽的性能并降低設備成本;PEM電解水制氫技術的運行電流密度高、能耗低、產(chǎn)氫壓力高,適應可再生能源發(fā)電的波動性特征、易于與可再生能源消納相結合,是電解水制氫的適宜方案。結合氫儲運與電解制氫的技術特征研判、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。作為電化學反應系統(tǒng),PEM電解水的重要點是不要引入雜質(zhì)。
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,未來突破陰離子交換膜和高活性非貴金屬催化劑等關鍵材料有望明顯降低電解槽制造成本。應用推廣方面,當下電力系統(tǒng)中波動性可再生能源份額不斷上升,未來幾十年這一趨勢仍將延續(xù)??稍偕茉粗茪涫菃为毦G色低碳制氫方式,不但能提高電網(wǎng)靈活性,而且可遠距離運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。作為媒介氫氣促進可再生能源時空再分布,助力電力系統(tǒng)與難以深度脫碳的工業(yè)、建筑和交通運輸部門建立起產(chǎn)業(yè)聯(lián)系,不斷豐富氫氣的應用場景。這也為PEM水電解制氫技術帶來巨大的發(fā)展空間。尤其是在1kW以下的系統(tǒng),PEM電解水的優(yōu)勢明顯。誰能推薦大連化物所怎樣測試PEM電解水質(zhì)子交換膜
PEM電解水制氫過程中不產(chǎn)生額外的雜質(zhì),化學反應比較單純。可否知道華杰恒信的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜
PEM水電解槽采用PEM傳導質(zhì)子,隔絕電極兩側的氣體,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構,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,氫氣輸出壓力可達數(shù)兆帕,適應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中的磺酸根離子結合,進而降低PEM傳導質(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載型催化劑??煞裰廊A杰恒信的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜
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