氫燃料電池車被視為新能源汽車的下一個風口。質子交換膜電解水作為氫燃料電池中心部件，其質量好壞直接影響電池的使用壽命。從價值量看，氫能源燃料電池中成本占比較高的自然是燃料電池電堆，其次是儲氣瓶，而在燃料電池堆中，有個關鍵材料，那就是質子交換膜電解水，且成本占到了28%，從整體看，質子交換膜電解水成本約占燃料電池總成本的4.08%，幾乎決定了燃料電池的成本。氫健康質子交換膜電解水上游主要包括基礎材料和過程材料兩個部分：基礎材料即螢石，利用上游原材料制備可用于后續(xù)加工的各類全氟、非全氟以及特種樹脂。下游應用方面，質子交換膜電解水可普遍應用于燃料電池、電解水、氯堿工業(yè)等領域。按照目前用量水平來計算，1ＧＷ級PEM電解槽的Ir用量為500千克。河北質子交換膜廠家
在酸性介質中貴金屬Ru和Ir基催化劑具有優(yōu)異的活性和可應用性，優(yōu)于其他鉑族金屬（如Rh、Pd和Pt）.盡可能多地暴露活性位點，提高本征活性，以盡量減少貴金屬消耗，同時兼顧長期運行的穩(wěn)定性是催化劑設計必須面臨的問題。氫健康對于負載催化劑，金屬-載體相互作用和基底的導電性至關重要。本節(jié)討論酸性OER材料發(fā)展，并強調從機理分析性能提高.對金屬性質(合金，單原子等)催化劑，氧化物(釕/銥氧化物，非貴金屬氧化物)，金屬氧酸鹽類(鈣鈦礦，燒綠石，其它氧酸鹽類)，其它無機金屬和非金屬材料進行周到綜述。陰離子交換膜前景單純從規(guī)模和用量來看，Ir資源儲量難以維持行業(yè)的發(fā)展，必須對現有的PEM水電解技術進行完善和升級。
質子交換膜水電解器(PEMWE)技術在可再生能源的電催化制氫方面受到關注。它具有立即響應、更高的質子電導率、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優(yōu)點。借助創(chuàng)新的實驗方法和先進的表征技術，氫健康在揭示酸性介質中動態(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。本綜述重點介紹了在酸性介質中開發(fā)OER電催化劑的反應和降解機制以及較新進展。此外，還在設備層面討論了PEM水電解的進展。然而，所開發(fā)的催化劑及相關裝置的性能與工業(yè)應用仍有一定差距。
區(qū)別于堿性水電解制氫，PEM水電解制氫選用具有良好化學穩(wěn)定性、質子傳導性、氣體分離性的全氟磺酸質子交換膜電解水電解水作為固體電解質替代石棉膜，能有效阻止電子傳遞，提高電解槽安全性。PEM水電解槽主要部件由內到外依次是質子交換膜電解水電解水、陰陽極催化層、陰陽極氣體擴散層、陰陽極端板等。其中擴散層、催化層與質子交換膜電解水電解水組成膜電極，是整個水電解槽物料傳輸以及電化學反應的主場所，氫健康膜電極特性與結構直接影響PEM水電解槽的性能和壽命。將可再生能源發(fā)電轉化為氫氣，可提高電力系統靈活性，正成為可再生能源發(fā)展和應用的重要方向。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材料.
通過O中間體，即O-O直接耦合途徑.而在具有豐富氧空位的無定形金屬氧化物和一些具有高金屬氧共價的鈣鈦礦中，氫健康晶格氧機理發(fā)生在遭受水親核攻擊的單個活性氧位點或通過兩個相鄰反應晶格氧原子的直接耦合，產生的氧空位將被水分子或大量氧原子補充，同時由此產生的不飽和金屬位點更容易溶解，帶來催化劑穩(wěn)定性問題。吸附氧化機理(AEM)和晶格氧反應機理(LOM)是在酸性介質中被認為較合理的兩種機理。催化劑通過哪一機理發(fā)生催化反應，選擇單位點還是雙位點途徑和材料本身的電子結構有著密切關系，結晶度好的氧化物幾乎沒有缺陷，傾向于采用AEM，在單個活性金屬位點上通過*OOH中間體，即所謂的酸堿途徑，或者在兩個相鄰的金屬位點上。作為媒介氫氣促進可再生能源時空再分布，不斷豐富氫氣的應用場景。河北燃料電池膜工藝
PEM電解槽對陽極催化劑材料的要求極為苛刻，能滿足該要求的催化材料但限于某些貴金屬。河北質子交換膜廠家
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。氫健康膜電極中析氫、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。現有商業(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。河北質子交換膜廠家
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