質子交換膜水電解(PEMWE)膜電極

時間：2023-08-11

PEM水電解制氫技術具備快速啟停、能匹配可再生能源發(fā)電波動性等優(yōu)勢。

在工業(yè)領域，PEM水電解制備的綠氫應用于合成、煉油、化工、鋼鐵等碳密集型行業(yè)，有助于實現(xiàn)雙碳目標；
在交通領域，采用PEM水電解制氫技術建造加氫站現(xiàn)場制備綠氫，應用于燃料電池汽車、鐵路、航空及航運等領域；
在電力領域，將風力、光伏等新能源電力接入氫儲能系統(tǒng)，用于電解水制取綠氫，制得的儲存在儲氫罐中，需要時再將結合氫燃料電池發(fā)電并網(wǎng)，為電網(wǎng)供電，由此可以解決大規(guī)模消納可再生能源的問題。

PEM(Proton exchange membrane)是質子交換膜電解水技術的簡稱。
和堿性電解水制氫技術不同，PEM電解水制氫技術使用質子交換膜作為固體電解質替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質（30%的氫氧化鉀溶液或26%**溶液），并使用純水作為電解水制氫的原料，避免了潛在的堿液污染和腐蝕問題。

PEM電解槽運行時，水分子在陽極側發(fā)生氧化反應，失去電子，生成氧氣和質子。
隨后，電子通過外電路轉導至陰極，質子在電場的作用下，通過質子交換膜傳導至陰極，并在陰極側發(fā)生還原反應，得到電子生成，反應后的和氧氣將通過陰陽極的雙較板收集并輸送
和堿性電解水制氫技術相比，PEM電解水制氫技術具有電流密度大、純度高、響應速度快等優(yōu)點。
PEM電解槽的電流密度較大，通常在10000 A/m2以上。
PEM電解槽的產氫純度通常在左右。由于PEM電解槽使用純水作為電解原料，產生的中不會帶入堿霧，有利于提升品質。
另外，質子交換膜的氣體滲透率低，這有助于避免和氧氣的氣體交叉滲透現(xiàn)象。
PEM電解槽*嚴格控制膜兩側壓力，具有快速啟動停止和快速功率調節(jié)響應的優(yōu)勢，適用于可再生能源發(fā)電波動性輸入

PEM電解水制氫技術目前設備成本較高，PEM電解槽的單位成本仍然遠**堿性電解槽。
由于PEM電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運行，因此設備對于價格昂貴的貴金屬材料如銥、鉑、鈦等較為依賴，導致成本過高。

PEM電解水制氫技術基本成熟，進入了商業(yè)化早期階段。
但PEM電解水制氫技術仍然存在成本高的問題，包括質子交換膜、催化劑、氣體擴散層與雙較板等關鍵技術，進一步降。

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