河北离子交换膜制造

我国将氢能氢健康作为战略能源技术，给予持续的政策支持，推动产业化进程。在政策、资金等多因素叠加催化下，近几年国内加氢站等基础设施、产业链关键技术与装备得到发展，形成长三角、珠三角、京津冀等氢能产业热点区域。水电解制氢是指水分子在直流电作用下被解离生成氧气和氢气，分别从电解槽阳极和阴极析出。根据电解槽隔膜材料的不同，通常将水电解制氢分为碱性水电解（AE）、质子交换膜（PEM）水电解以及高温固体氧化物水电解（SOEC）。目前SOEC制氢技术仍处于实验阶段。CCS法将催化剂活性组分直接涂覆在气体扩散层，而CCM法则将催化剂活性组分直接涂覆在质子交换膜两侧。河北离子交换膜制造

在未来前20年中因Ｉｒ使用寿命及装置未到报废时限等因素，PEM水电解装置中Ｉｒ资源回收利用还没有得到有效实施，因此对新Ｉｒ资源需求总量增长较快，到2045年Ｉｒ的需求量达到约1.5ｔ?ａ，小于Ｉｒ的产量，因而供给可以满足需求。在2045—2070年，新增PEM水电解装置装机容量不断加大，同时Ｉｒ资源的回收利用量也不断加大。由于Ｉｒ资源的回收利用，氢健康Ｉｒ资源的累计需求增长率增长幅度不断减小，到2070年Ｉｒ的需求量为2ｔ左右，增幅不大。因此，按照目前Ｉｒ的年产量，未来50年Ｉｒ供给可以满足使用需求。江苏杜邦膜替代膜公司PEM燃料电池出货量占比从44.9%进一步提升至82.7%，可见，全球PEM燃料电池出货量高速增长。

除了降低催化剂贵金属载量，提高催化剂活性和稳定性外，氢健康膜电极制备工艺对降低电解系统成本，提高电解槽性能和寿命至关重要。根据催化层支撑体的不同，膜电极制备方法分为CCS法和CCM法。CCS法将催化剂活性组分直接涂覆在气体扩散层，而CCM法则将催化剂活性组分直接涂覆在质子交换膜电解水电解水两侧，这是2种制作工艺较大的区别。与CCS法相比，CCM法催化剂利用率更高，大幅降低膜与催化层间的质子传递阻力，是膜电极制备的主流方法。在CCS法和CCM法基础上，近年来新发展起来的电化学沉积法、超声喷涂法以及转印法成为研究热点并具备应用潜力。新制备方法从多方向、多角度改进膜电极结构，克服传统方法制备膜电极存在的催化层催化剂颗粒随机堆放，气体扩散层孔隙分布杂乱等结构缺陷，改善膜电极三相界面的传质能力，提高贵金属利用率，提升膜电极的电化学性能。

虽然Ｉｒ阳极催化剂成本在整个电解槽成本中占比不大，但若未来PEM水电解制氢技术大规模普及，其需求量会大幅度上升。目前，全世界Ｉｒ产量少于9ｔ/ａ，因此在PEM水电解技术大规模应用后，阳极催化剂的成本占比会逐渐提升。氢健康Ｉｒ资源储量能否支撑整个PEM水电解制氢技术的未来发展，成为业内普遍关注的焦点，国外机构对此进行了相关研究预测。按照目前用量水平来计算，膜电极上的Ｉｒ用量为2ｍｇ/ｃｍ2，而膜电极典型运行参数为4Ｗ?ｃｍ2，因而1ＧＷ级PEM电解槽的Ｉｒ用量为500ｋｇ。除了提高催化剂活性和稳定性外，膜电极制备工艺对降低电解系统成本，提高电解槽性能和寿命至关重要。

PEM水电解槽采用PEM传导质子，隔绝电极两侧的气体，避免AWE使用强碱性液体电解质所伴生的缺点。PEM水电解槽以PEM为电解质，以纯水为反应物，加之PEM的氢气渗透率较低，产生的氢气纯度高，但需脱除水蒸气；电解槽采用零间距结构，欧姆电阻较低，明显提高电解过程的整体效率，且体积更为紧凑；压力调控范围大，氢气输出压力可达数兆帕，适应快速变化的可再生能源电力输入。氢健康因此，PEM电解水制氢是极具发展前景的绿色制氢技术路径。由于PEM电解槽的阳极处于强酸性环境（pH≈2）、电解电压为1.4~2.0V，多数非贵金属会腐蚀并可能与PEM中的磺酸根离子结合，进而降低PEM传导质子的能力。PEM电解槽的电催化剂研究主要是Ir、Ru等贵金属/氧化物及其二元、三元合金/混合氧化物，以钛材料为载体的负载型催化剂。通过引入无机组分制备有机纳米质子交换膜，使其兼具有机膜柔韧性和无机膜良好热性能成为近几年的研究热点。河北离子交换膜制造

AWE采用氢氧化钾水溶液为电解质，以石棉为隔膜，分离水产生氢气和氧气，效率通常在70%~80%。河北离子交换膜制造

通过O中间体，即O-O直接耦合途径.而在具有丰富氧空位的无定形金属氧化物和一些具有高金属氧共价的钙钛矿中，氢健康晶格氧机理发生在遭受水亲核攻击的单个活性氧位点或通过两个相邻反应晶格氧原子的直接耦合，产生的氧空位将被水分子或大量氧原子补充，同时由此产生的不饱和金属位点更容易溶解，带来催化剂稳定性问题。吸附氧化机理(AEM)和晶格氧反应机理(LOM)是在酸性介质中被认为较合理的两种机理。催化剂通过哪一机理发生催化反应，选择单位点还是双位点途径和材料本身的电子结构有着密切关系，结晶度好的氧化物几乎没有缺陷，倾向于采用AEM，在单个活性金属位点上通过*OOH中间体，即所谓的酸碱途径，或者在两个相邻的金属位点上。河北离子交换膜制造

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