河北新型制氢膜产业链

因此，单纯从规模和用量来看，Ｉｒ资源储量难以维持行业的发展，必须对现有的PEM水电解技术进行完善和升级。一方面，可以通过提升催化剂、膜电极技术，以及电解槽整体技术，大幅度降低Ｉｒ的用量；另一方面，可以有效回收Ｉｒ资源，使其回收利用率达90％以上。Ｃｈｒｉｓｔｉｎｅ等分别分析了保守情况和乐观情况下未来50年PEM水电解行业对Ｉｒ资源需求量的变化情况，氢健康保守情况下，即PEM电极的Ｉｒ负载量保持0.３３ｇ?ｋＷ不降低，则2045年前Ｉｒ的累计需求增长率与Ｉｒ有效回收情况的累计需求增长率相同。贵金属材料成本高，阻碍PEM水电解制氢技术快速推广应用。河北新型制氢膜产业链

在酸性介质中贵金属Ru和Ir基催化剂具有优异的活性和可应用性，优于其他铂族金属（如Rh、Pd和Pt）.尽可能多地暴露活性位点，提高本征活性，以尽量减少贵金属消耗，同时兼顾长期运行的稳定性是催化剂设计必须面临的问题。氢健康对于负载催化剂，金属-载体相互作用和基底的导电性至关重要。本节讨论酸性OER材料发展，并强调从机理分析性能提高.对金属性质(合金，单原子等)催化剂，氧化物(钌/铱氧化物，非贵金属氧化物)，金属氧酸盐类(钙钛矿，烧绿石，其它氧酸盐类)，其它无机金属和非金属材料进行周到综述。河北新型制氢膜产业链在市场化进程方面，碱水电解（AWE）作为较为成熟的电解技术占据着主导地位，尤其是一些大型项目的应用。

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。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，因此氢健康在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。

过去5年电解槽成本已下降了40%，但是投资和运行成本高仍然是PEM水电解制氢亟待解决的主要问题，这与目前析氧、析氢电催化剂只能选用贵金属材料密切相关。为此降低催化剂与电解槽的材料成本，特别是阴、阳极电催化剂的贵金属载量，提高电解槽的效率和寿命，是PEM水电解制氢技术发展的研究重点。与碱性水电解制氢相比，PEM水电解制氢工作电流密度更高（˃1A/cm2），总体效率更高（74%~87%），氢健康氢气体积分数更高（>99·99%），产气压力更高（3~4MPa），动态响应速度更快，能适应可再生能源发电的波动性，被认为是极具发展前景的水电解制氢技术。目前PEM水电解制氢技术已在加氢站现场制氢、风电等可再生能源电解水制氢、储能等领域得到示范应用并逐步推广。需要强调的是，采用水电解制氢时，只有利用可再生能源电力制取的氢气才满足低碳排放的标准。

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。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。河北PEM膜

质子交换膜上游主要包括基础材料和过程材料两个部分。河北新型制氢膜产业链

PEM水电解制氢技术具备快速启停优势，能匹配可再生能源发电的波动性，逐步成为P2G制氢主流技术。不同于碱性水电解和PEM水电解，高温固体氧化物水电解制氢采用固体氧化物为电解质材料，工作温度800~1000℃，制氢过程电化学性能明显提升，效率更高。氢健康SOEC电解槽电极采用非贵金属催化剂，阴极材料选用多孔金属陶瓷Ni/YSZ，阳极材料选用钙钛矿氧化物，电解质采用YSZ氧离子导体，全陶瓷材料结构避免了材料腐蚀问题。高温高湿的工作环境使电解槽选择稳定性高、持久性好、耐衰减的材料受到限制，也制约SOEC制氢技术应用场景的选择与大规模推广。河北新型制氢膜产业链

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