是否有報(bào)道高成綠能怎樣測(cè)試PEM電解水質(zhì)子交換膜

來源: 發(fā)布時(shí)間:2022-10-24

在技術(shù)層面,電解水制氫主要分為AWE、PEM水電解,固體聚合物陰離子交換膜(AEM)水電解、固體氧化物(SOE)水電解。其中,AWE是較早工業(yè)化的水電解技術(shù),已有數(shù)十年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),較為成熟;PEM電解水技術(shù)近年來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速,SOE水電解技術(shù)處于初步示范階段,而AEM水電解研究剛起步。從時(shí)間尺度上看,AWE技術(shù)在解決近期可再生能源的消納方面易于快速部署和應(yīng)用;但從技術(shù)角度看,PEM電解水技術(shù)的電流密度高、電解槽體積小、運(yùn)行靈活、利于快速變載,與風(fēng)電、光伏(發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性較大)具有良好的匹配性。隨著PEM電解槽的推廣應(yīng)用,其成本有望快速下降,必然是未來5~10a的發(fā)展趨勢(shì)。SOE、AEM水電解的發(fā)展則取決于相關(guān)材料技術(shù)的突破情況。PEM電解水制氫過程中不產(chǎn)生額外的雜質(zhì),化學(xué)反應(yīng)比較單純。是否有報(bào)道高成綠能怎樣測(cè)試PEM電解水質(zhì)子交換膜

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(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。是否有報(bào)道高成綠能怎樣測(cè)試PEM電解水質(zhì)子交換膜PEM電解水微型系統(tǒng),甚至被用于家庭環(huán)境除濕。

PEM電解水電解槽高效率運(yùn)行 PEM電解水或者燃料電池(相當(dāng)于電解槽的反向使用)需要持續(xù)高效率(這里的效率不是轉(zhuǎn)換效率,而是經(jīng)濟(jì)效率)運(yùn)行,需要有一部分能量用來推動(dòng)外電路的電子移動(dòng),推動(dòng)電解質(zhì)中的離子移動(dòng),推動(dòng)陰極電化學(xué)單向反應(yīng),推動(dòng)陽極電化學(xué)單向反應(yīng),推動(dòng)反應(yīng)物和生成物的定向擴(kuò)散,等等多個(gè)方面,因此需要輸入的能量既包括了水電解成氫氣和氧氣所包含的化學(xué)能,也包括了上述所需的額外能量。水電解所包含的化學(xué)能就是平衡電位和轉(zhuǎn)換電量的乘積。輸入能量就是電解槽運(yùn)行電壓和轉(zhuǎn)換電量的乘積。因此電解槽運(yùn)行電壓包括了平衡電位,也就大于平衡電位。

在技術(shù)層面,電解水制氫技術(shù)可分為堿性電解水制氫(ALK)、質(zhì)子交換膜電解水電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOE)和陰離子交換膜電解水制氫(AEM)。其中,堿性電解水技術(shù)較為成熟,造價(jià)成本也較低;但是與可再生能源適配性較差。其中,堿性電解水技術(shù)較為成熟,但無法快速調(diào)節(jié)制氫速度,與可再生能源適配性較差。固體氧化物電解水制氫(SOE)采用固體氧化物為電解質(zhì)材料,適合在高溫環(huán)境下運(yùn)作,能效更高,但處于初期示范階段。陰離子交換膜電解水制氫(AEM)以陰離子交換膜作為電解質(zhì)隔膜,目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。PEM電解水技術(shù)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。無污染、無腐蝕;擁有更高的質(zhì)子傳導(dǎo)性,提升電解效率;同時(shí)有更寬的負(fù)載范圍和更短的響應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間,與水電、風(fēng)電、光伏(發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性較大)具有良好的匹配性,較適合未來能源結(jié)構(gòu)的發(fā)展。在PEM電解水系統(tǒng)中,相對(duì)較高的壓力會(huì)使得反應(yīng)的效率也會(huì)略微較高。

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。從氫的產(chǎn)業(yè)鏈上來看,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。哪里可知派瑞氫能PEM電解水用的質(zhì)子交換膜

PEM電解水的單槽的面積目前可以做到0.5平方米以上。是否有報(bào)道高成綠能怎樣測(cè)試PEM電解水質(zhì)子交換膜

現(xiàn)階段,CO2捕集、封存技術(shù)(CCS)和CO2捕集、利用、封存技術(shù)(CCUS)因成本過高,暫時(shí)不具備經(jīng)濟(jì)性。而為了實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo),未來以化石能源制氫的方式勢(shì)必要受到限制或部分被清潔制氫方式取代。隨著可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量不斷上升、比例不斷增加、可再生能源電力價(jià)格不斷下降;同時(shí),結(jié)合碳稅、碳交易等利好政策,水電解制氫的經(jīng)濟(jì)性將明顯提高;而且,利用可再生能源電力的水電解制氫具備幾乎碳零排放的優(yōu)勢(shì),因此在各種制氫方式中,水電解制氫的占比將大幅提升,成為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要抓手。是否有報(bào)道高成綠能怎樣測(cè)試PEM電解水質(zhì)子交換膜

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