析氧反應(OER)在水分解,CO2還原和可再生電燃料電池等各種電化學系統(tǒng)的陽極反應中起著關鍵作用。質(zhì)子交換膜電解水水電解槽(PEMWE)技術由于運行電流密度更大,產(chǎn)生氫氣純度更高,可利用間歇性可再生能源等優(yōu)勢吸引了普遍的研究及應用.OER動力學遲緩、貴金屬電極材料的有限選擇和催化劑在強氧化強酸性介質(zhì)中的降解,以及PEMWE各組件選擇是PEMWE技術普遍應用的主要瓶頸。因此,從根本上了解反應機理,催化劑失活原因,周到總結(jié)OER催化劑以及目前在PEMWE實際應用的現(xiàn)狀對于開發(fā)具有更好性能,更低成本PEMWE陽極催化劑,推動相關電化學系統(tǒng)的商業(yè)化長期穩(wěn)定性具有重要意義。PEM電解水,可以和可再生能源完美結(jié)合。有誰知道中科科創(chuàng)的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜
PEM電解水的工作原理 PEM電解水設備使用離子導電的固態(tài)聚合物而不是電解液來進行離子導通。 在兩個電極之間有電壓時,水分子中帶負電荷的氧會在催化劑的作用下,從而在陽極產(chǎn)生質(zhì)子,電子和O2。 H +離子通過質(zhì)子傳導聚合物流向陰極,在陰極吸收電子并變?yōu)橹行訦原子。 這些結(jié)合形成在陰極的H 2。 電解質(zhì)和兩個電極夾在兩個雙極板之間,這兩個雙極板將水輸送到其中,將產(chǎn)品氣體從電池中運出,導電并循環(huán)冷卻液以冷卻過程。 PEM水電解具有快速的動態(tài)響應時間,設備可調(diào)工作范圍廣和產(chǎn)氣效率高,可與可再生能源完美結(jié)合的有前途的儲能技術。 電解水是目前被認為是*具前景的可再生能源技術,尤其是PEM電解水,以其產(chǎn)率高,純度高,經(jīng)濟效益好等優(yōu)勢受到關注。但是,作為電解水的主要部件MEA,對反應過程和性能限制的理解和深入研究非常重要。哪里可以買到考特利爾PEM電解水用的膜電極PEM電解水電堆,電解槽的工作壓力一般在30 bar左右。
在未來前20年中因Ir使用壽命及裝置未到報廢時限等因素,PEM水電解裝置中Ir資源回收利用還沒有得到有效實施,因此對新Ir資源需求總量增長較快,到2045年Ir的需求量達到約1.5t?a,小于Ir的產(chǎn)量,因而供給可以滿足需求。在2045—2070年,新增PEM水電解裝置裝機容量不斷加大,同時Ir資源的回收利用量也不斷加大。由于Ir資源的回收利用,Ir資源的累計需求增長率增長幅度不斷減小,到2070年Ir的需求量為2t左右,增幅不大。因此,按照目前Ir的年產(chǎn)量,未來50年Ir供給可以滿足使用需求。
作為水電解槽膜電極的中心部件,質(zhì)子交換膜電解水電解水不但傳導質(zhì)子,隔離氫氣和氧氣,而且還為催化劑提供支撐,其性能的好壞直接決定水電解槽的性能和使用壽命。長期被國外少數(shù)廠家壟斷,質(zhì)子交換膜電解水電解水價格高達幾百~幾千美元/m2。為降低膜成本,提高膜性能,國內(nèi)外重點攻關改性全氟磺酸質(zhì)子交換膜電解水電解水、有機/無機納米復合質(zhì)子交換膜電解水電解水和無氟質(zhì)子交換膜電解水電解水。全氟磺酸膜改性研究聚焦聚合物改性、膜表面刻蝕改性以及膜表面貴金屬催化劑沉積3種途徑。通過引入無機組分制備有機/無機納米復合質(zhì)子交換膜電解水電解水,使其兼具有機膜柔韌性和無機膜良好熱性能、化學穩(wěn)定性和力學性能,成為近幾年的研究熱點。PEM電解水的電壓相對比較高一點。
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(zhì)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(chǎn)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(chǎn)過程必然排放CO2;約4%~5%的氫氣來源于電解水,生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。PEM電解水小型系統(tǒng),常見于“實驗室”,可以作為H2的來源。誰知道大陸制氫怎樣測試PEM電解水質(zhì)子交換膜
PEM電解水和燃料電池的PEM發(fā)電相類似,但是膜的厚度要厚很多。有誰知道中科科創(chuàng)的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜
在技術層面,電解水制氫技術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,堿性電解水技術較為成熟,造價成本也較低;但是與可再生能源適配性較差。其中,堿性電解水技術較為成熟,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。有誰知道中科科創(chuàng)的PEM電解水用誰家的質(zhì)子交換膜
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