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纯水电解水膜电极

来源: 发布时间:2022年05月24日

阴离子交换膜(AEM)水电解、碱性水电解(ALK)以及高温固体氧化物(SOEC)水电解等4种水电解制氢技术的性能对比。可知:在各种水电解制氢技术中,AEM技术成熟度低,目前还无法实现大规模应用,但是由于其不使用贵金属催化剂,同时兼具PEM和ALK制氢的优点,未来将会成为取代PEM制氢的替代技术;SOEC制氢技术由于固体氧化物的寿命和制氢规模的限制,暂时未达到工业应用程度,但其制氢效率高,未来具有稳定连续大规模制氢的潜力;ALK技术具备成本低、产氢规模大、技术成熟度高等优点,是目前应用较广的水电解制氢技术,但是存在负荷调节幅度小、启动响应慢、需要碱液处理过程等缺点,特别不适合可再生能源电力波动性的特点,只能从电网取电制氢。通常,活性越高的金属,其在水电解过程中越容易溶解,稳定性越差。纯水电解水膜电极

氢燃料电池车被视为新能源汽车的下一个风口。质子交换膜电解水作为氢燃料电池中心部件,其质量好坏直接影响电池的使用寿命。从价值量看,氢能源燃料电池中成本占比较高的自然是燃料电池电堆,其次是储气瓶,而在燃料电池堆中,有个关键材料,那就是质子交换膜电解水,且成本占到了28%,从整体看,质子交换膜电解水成本约占燃料电池总成本的4.08%,几乎决定了燃料电池的成本。质子交换膜电解水上游主要包括基础材料和过程材料两个部分:基础材料即萤石,利用上游原材料制备可用于后续加工的各类全氟、非全氟以及特种树脂。下游应用方面,质子交换膜电解水可普遍应用于燃料电池、电解水、氯碱工业等领域。纯水电解水膜电极选用聚芳醚酮和聚砜等廉价材料制备无氟质子交换膜,也是质子交换膜的发展趋势。

不同催化材料的阳极过电势通常为200~500mV。在高电位、氧化、酸性环境下,PEM电解槽对阳极催化剂材料的要求极为苛刻,能满足该要求的催化材料但限于某些贵金属。通常,活性越高的金属,其在水电解过程中越容易溶解,稳定性越差。例如:从金属活性角度来讲,金属活性由高到低的顺序为Os>Ru>Ir>Pt>Au;但从金属稳定性角度来讲,其稳定性由高到低的顺序为Au>Pt>Ir>Ru>Os。综合活性和稳定性等因素,目前工业上选用的PEM电解槽阳极催化剂以铱黑以及IrO2等为主。

随着可再生能源发电装机容量不断上升、比例不断增加、可再生能源电力价格不断下降;同时,结合碳税、碳交易等利好政策,水电解制氢的经济性将明显提高;而且,利用可再生能源电力的水电解制氢具备几乎碳零排放的优势,因此在各种制氢方式中,水电解制氢的占比将大幅提升,成为实现“双碳”目标的重要抓手。现阶段,CO2捕集、封存技术(CCS)和CO2捕集、利用、封存技术(CCUS)因成本过高,暂时不具备经济性。而为了实现“碳达峰”和“碳中和”目标,未来以化石能源制氢的方式势必要受到限制或部分被清洁制氢方式取代。目前SOEC制氢技术仍处于实验阶段。

相比PEM水电解,AEM水电解选用固体聚合物阴离子交换膜作为隔膜材料,膜电极催化剂、双极板材料可选性更宽广,未来突破阴离子交换膜和高活性非贵金属催化剂等关键材料有望明显降低电解槽制造成本。应用推广方面,当下电力系统中波动性可再生能源份额不断上升,未来几十年这一趋势仍将延续。可再生能源制氢是单独绿色低碳制氢方式,不但能提高电网灵活性,而且可远距离运输和分配可再生能源,支持可再生能源更大规模的发展。作为媒介氢气促进可再生能源时空再分布,助力电力系统与难以深度脱碳的工业、建筑和交通运输部门建立起产业联系,不断丰富氢气的应用场景。这也为PEM水电解制氢技术带来巨大的发展空间。碱性电解水技术较为成熟,但无法快速调节制氢速度,与可再生能源适配性较差。纯水电解水膜电极

质子交换膜水电解器(PEMWE)技术在可再生能源的电催化制氢方面受到关注。纯水电解水膜电极

目前,在我国能源行业,无论是煤炭、石油、天然气,还是电力,亦无一例外都是国有企业在唱主角。从去年以来,就连众多民营企业齐头并进的风电、光伏领域,央企、国企也持续竞相中标各大电站。并且,在2018年中国能源500强榜单中,国企数量占比超9成。随着中国经济高速发展,中国能源有限责任公司(自然)企业国际化能力已经为大众所知晓。尤其是以智能电网为发展方向的我国电网公司,已在全球范围建立完整的智能电网技术标准体系,发起设立国际标准28项,交流电压成为国际标准电压。以此为标志,中国能源企业的产能升级和国际竞争力都在飞速提升。在全球能源贸易型过渡期内,平稳的油气价格和供需态势更为有利,一旦短期油价暴涨,可能阻碍能源转型的有序推进。 在这一过程中,石油的利用成为需求增长的主要来源,包括作为化工产品原料,制成润滑剂、沥青等。放眼2019,变革与不确定仍然是新能源科技领域内的技术开发、技术推广、技术转让、技术咨询、技术服务;新能源汽车设计、销售、租赁;销售:机械设备、电子产品、五金交电、家用电器;租赁:机械设备;企业管理服务;自营和代理各类商品及技术的进出口业务。将要面对的现实,新的机遇和挑战必然加速行业洗牌。面对正在到来的变革,唯有立足当下,才能把握时代的机遇;唯有认清趋势,才能迎接未来的挑战。纯水电解水膜电极

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