隨著可再生能源發(fā)電裝機容量不斷上升、比例不斷增加、可再生能源電力價格不斷下降；同時，結(jié)合碳稅、碳交易等利好政策，水電解制氫的經(jīng)濟性將明顯提高；而且，利用可再生能源電力的水電解制氫具備幾乎碳零排放的優(yōu)勢，因此在各種制氫方式中，氫健康水電解制氫的占比將大幅提升，成為實現(xiàn)“雙碳”目標的重要抓手。現(xiàn)階段，CO2捕集、封存技術(shù)（CCS）和CO2捕集、利用、封存技術(shù)（CCUS）因成本過高，暫時不具備經(jīng)濟性。而為了實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”目標，未來以化石能源制氫的方式勢必要受到限制或部分被清潔制氫方式取代。在第七十五屆大會一般性辯論上，中國提出力爭2030年實現(xiàn)碳達峰、2060年實現(xiàn)碳中和的目標。誰能告知國電投怎樣測試質(zhì)子交換膜
在技術(shù)層面，電解水制氫技術(shù)可分為堿性電解水制氫(ALK)、質(zhì)子交換膜電解水電解水制氫(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(shù)較為成熟，造價成本也較低；但是氫健康與可再生能源適配性較差。其中，堿性電解水技術(shù)較為成熟，但無法快速調(diào)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(zhì)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(zhì)隔膜，目前仍處于實驗室階段。PEM電解水技術(shù)具有獨特優(yōu)勢。無污染、無腐蝕；擁有更高的質(zhì)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(jié)構(gòu)的發(fā)展?？煞裰乐须娯S業(yè)如何規(guī)劃質(zhì)子交換膜電堆降低催化劑與電解槽的材料成本，是PEM水電解制氫技術(shù)發(fā)展的研究重點。
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(xiàn)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(jié)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(xiàn)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。
不同于堿性水電解和PEM水電解，高溫固體氧化物水電解制氫采用固體氧化物為電解質(zhì)材料，工作溫度800~1000℃，制氫過程電化學性能明顯提升，效率更高。SOEC電解槽電極采用非貴金屬催化劑，陰極材料選用多孔金屬陶瓷Ni/YSZ，氫健康陽極材料選用鈣鈦礦氧化物，電解質(zhì)采用YSZ氧離子導體，全陶瓷材料結(jié)構(gòu)避免了材料腐蝕問題。高溫高濕的工作環(huán)境使電解槽選擇穩(wěn)定性高、持久性好、耐衰減的材料受到限制，也制約SOEC制氫技術(shù)應用場景的選擇與大規(guī)模推廣。PEM水電解制氫技術(shù)具備快速啟停優(yōu)勢，能匹配可再生能源發(fā)電的波動性，逐步成為P2G制氫主流技術(shù)。多數(shù)非貴金屬會腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結(jié)合，進而降低PEM傳導質(zhì)子的能力。
與ALK技術(shù)對比，氫健康PEM水電解制氫技術(shù)啟停速度快、負荷波動范圍廣、產(chǎn)氫壓力高，尤其適合利用可再生能源電力（尤其是離網(wǎng)電力）制氫，是實現(xiàn)大規(guī)模水電解制氫應用較有效的方式之一。此外，它還可以實現(xiàn)對風電、水電、光伏電等電力能源的調(diào)峰運行和對棄電資源的充分利用，因而成為大規(guī)模、高效儲能的重要方式之一。氫氣比重小、擴散快，其導熱系數(shù)是空氣的８.4倍，因此常被用作發(fā)電機組的冷卻劑，可以大幅降低風摩擦損耗，對于1ＧＷ的發(fā)電機組，氫氣純度每提高1％，可以節(jié)約22８ｋＷ的能源。借助創(chuàng)新的實驗方法，在揭示酸性介質(zhì)中動態(tài)OER的復雜性和開發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成果。可否知道中電豐業(yè)如何規(guī)劃質(zhì)子交換膜電堆
通過提升催化劑、膜電極技術(shù)，以及電解槽整體技術(shù)，大幅度降低Ir的用量。誰能告知國電投怎樣測試質(zhì)子交換膜
為了加快PEMWE的發(fā)展，深入理解電極反應的動態(tài)過程，理論計算和實驗的結(jié)合，對具有實際應用前景的催化劑的進一步發(fā)展，催化劑性能的評價準則，對實驗室基礎(chǔ)研究中水系模型和實際操作差異的理解，集成膜電極組件的開發(fā)需要更多的研究。氫健康PEMWE的組裝方法，實際運行條件，包括離聚物，膜，氣體擴散層，極板，催化劑層在內(nèi)的各個組分都是影響PEMWE性能的關(guān)鍵參數(shù).對各個組分的發(fā)展和應用現(xiàn)狀進行綜述，同時對有實際應用前景的催化劑進行分析，包括負載型催化劑，銥/釕為主體的摻雜型催化劑。借助創(chuàng)新實驗方法和先進表征技術(shù)發(fā)展在揭示酸介質(zhì)中動態(tài)OER的復雜性和開發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成就。但所開發(fā)的催化劑及相關(guān)器件的性能與工業(yè)應用之間仍存在一定的差距。誰能告知國電投怎樣測試質(zhì)子交換膜
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