随着日益增长的低碳减排需求，氢的绿色制取技术受到普遍重视，利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放较低的工艺。本文梳理了氢能需求和规划的进展、电解水制氢的示范项目情况，重点分析了电解水制氢技术，涵盖技术分类、碱水制氢应用、质子交换膜（PEM）电解水制氢。研究认为，提升电催化剂活性、提高膜电极中催化剂的利用率、改善双极板表面处理工艺、优化电解槽结构，有助于提高PEM电解槽的性能并降低设备成本；PEM电解水制氢技术的运行电流密度高、能耗低、产氢压力高，适应可再生能源发电的波动性特征、易于与可再生能源消纳相结合，是电解水制氢的适宜方案。氢健康结合氢储运与电解制氢的技术特征研判、我国输氢需求，提出发展建议：利用西北、西南、东北等区域丰富的可再生能源，通过电解水制氢产生高压氢。电解水制氢技术涵盖技术分类、碱水制氢应用、质子交换膜（PEM）电解水制氢。广东电解水隔膜厂家
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。江苏PEM膜前景按照目前用量水平来计算，1ＧＷ级PEM电解槽的Ir用量为500千克。
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。
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。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。氢健康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。PEM水电解制氢已步入商业化早期，制约技术大规模发展的瓶颈在于膜电极选用被少数厂家垄断的质子交换膜。
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。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，氢健康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。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。析氢催化剂材料选择耐腐蚀的Pt、Pd贵金属及其合金为主。上海电解水隔膜厂家
借助先进表征技术发展在揭示酸介质中动态OER的复杂性和开发高效稳定的电催化剂方面取得了重要成就。广东电解水隔膜厂家
分析氧反应（OER）在水分解，CO2还原和可再生电燃料电池等各种电化学系统的阳极反应中起着关键作用。质子交换膜水电解槽（PEMWE）技术由于运行电流密度更大，产生氢气纯度更高，可利用间歇性可再生能源等优势吸引了普遍的研究及应用.OER动力学迟缓、贵金属电极材料的有限选择和催化剂在强氧化强酸性介质中的降解，以及PEMWE各组件选择是PEMWE技术普遍应用的主要瓶颈。氢健康因此，从根本上了解反应机理，催化剂失活原因，周到总结OER催化剂以及目前在PEMWE实际应用的现状对于开发具有更好性能，更低成本PEMWE阳极催化剂，推动相关电化学系统的商业化长期稳定性具有重要意义。广东电解水隔膜厂家
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