氫健康氫利用的途徑主要是燃料電池移動動力、分布式電站、化工加氫，新興發(fā)展的是氫燃料汽輪機、氫氣冶金等。氫能的利用需要從制氫開始，由于氫氣在自然界極少以單質形式存在，需要通過工業(yè)過程制取。氫氣的來源分為工業(yè)副產氫、化石燃料制氫、電解水制氫等途徑，差別在于原料的再生性、CO2排放、制氫成本。目前，世界上超過95%的氫氣制取來源于化石燃料重整，生產過程必然排放CO2；約4%~5%的氫氣來源于電解水，生產過程沒有CO2排放。制氫過程按照碳排放強度分為灰氫（煤制氫）、藍氫（天然氣制氫）、綠氫（電解水制氫、可再生能源）。氫能產業(yè)發(fā)展初衷是零碳或低碳排放，因此灰氫、藍氫將會逐漸被基于可再生能源的綠氫所替代，綠氫是未來能源產業(yè)的發(fā)展方向。貴金屬材料成本高，阻礙PEM水電解制氫技術快速推廣應用。上海鈞希膜廠家
膜電極中析氫、析氧電催化劑對整個水電解制氫反應十分重要。理想電催化劑應具有抗腐蝕性、良好的比表面積、氣孔率、催化活性、電子導電性、電化學穩(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酸性工作環(huán)境，易發(fā)生腐蝕、團聚、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?，F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水電解制氫技術快速推廣應用。為此降低貴金屬Pt、Pd載量，開發(fā)適應酸性環(huán)境的非貴金屬析氫催化劑成為研究熱點。PEM膜生產廠家資源儲量能否支撐整個PEM水電解制氫技術的未來發(fā)展，成為業(yè)內普遍關注的焦點。
PEM水電解制氫已步入商業(yè)化早期，制約技術大規(guī)模發(fā)展的瓶頸在于膜電極選用被少數廠家壟斷的質子交換膜，陰、陽極催化劑材料需采用貴金屬以及電解能耗仍然偏高。解決上述難題是PEM水電解制氫技術進一步發(fā)展與推廣的關鍵。為此發(fā)展新型水電解技術成為新趨勢，基于融合堿性水電解和PEM水電解各自優(yōu)勢的研究思路，采用堿性固體電解質替代PEM的堿性固體陰離子交換膜（AEM）水電解制氫技術成為新方向。另外選用聚芳醚酮和聚砜等廉價材料制備無氟質子交換膜，也是質子交換膜的發(fā)展趨勢。
在技術層面，電解水制氫技術可分為堿性電解水制氫(ALK)、質子交換膜電解水制氫(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，堿性電解水技術較為成熟，造價成本也較低；但是與可再生能源適配性較差。氫健康其中，堿性電解水技術較為成熟，但無法快速調節(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材料，適合在高溫環(huán)境下運作，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隔膜，目前仍處于實驗室階段。PEM電解水技術具有獨特優(yōu)勢。無污染、無腐蝕；擁有更高的質子傳導性，提升電解效率；同時有更寬的負載范圍和更短的響應啟動時間，與水電、風電、光伏（發(fā)電的波動性和隨機性較大）具有良好的匹配性，較適合未來能源結構的發(fā)展。目前PEM水電解制氫技術已在加氫站現場制氫、儲能等領域得到示范應用并逐步推廣。
Ｉｒ資源儲量能否支撐整個PEM水電解制氫技術的未來發(fā)展，成為業(yè)內普遍關注的焦點，國外機構對此進行了相關研究預測。按照目前用量水平來計算，膜電極上的Ｉｒ用量為2ｍｇ/ｃｍ2，而膜電極典型運行參數為4Ｗ/ｃｍ2，因而1ＧＷ級PEM電解槽的Ｉｒ用量為500ｋｇ。雖然Ｉｒ陽極催化劑成本在整個電解槽成本中占比不大，但若未來PEM水電解制氫技術大規(guī)模普及，其需求量會大幅度上升。目前，全世界Ｉｒ產量少于9ｔ?ａ，因此氫健康在PEM水電解技術大規(guī)模應用后，陽極催化劑的成本占比會逐漸提升。氫能的應用除了可以減少碳排放、助力碳達峰，還可以通過氫與二氧化碳反應制成有機化學品，實現碳中和。膜
AWE采用氫氧化鉀水溶液為電解質，以石棉為隔膜，分離水產生氫氣和氧氣，效率通常在70%~80%。上海鈞希膜廠家
陽極反應過電勢與陰極反應過電勢的大小，是水電解制氫效率高低的主要影響因素之一，通常陽極反應過電勢遠遠高于陰極反應過電勢。PEM水電解制得的氫氣純度高，而且其制氫負荷可以實現在0～1之間智能連續(xù)自動化控制，因而PEM水電解制氫逐步取代了傳統(tǒng)的堿水制氫和氫氣瓶組等方式。由于氫氣可以大規(guī)模長時間存儲，相對于其他儲能方式，在時間尺度和規(guī)模尺度上均有明顯優(yōu)勢；結合可再生能源電力的波動性，可以充分發(fā)揮氫氣的儲能優(yōu)點，并實現大規(guī)模低成本制氫。在PEM水電解過程中，電解槽陽極的析氧反應是該過程的速控步驟。上海鈞希膜廠家
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