隨著日益增長的低碳減排需求,氫的綠色制取技術受到普遍重視,利用可再生能源進行電解水制氫是目前眾多氫氣來源方案中碳排放較低的工藝。本文梳理了氫能需求和規(guī)劃的進展、電解水制氫的示范項目情況,重點分析了電解水制氫技術,涵蓋技術分類、堿水制氫應用、質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫。研究認為,提升電催化劑活性、提高膜電極中催化劑的利用率、改善雙極板表面處理工藝、優(yōu)化電解槽結構,有助于提高PEM電解槽的性能并降低設備成本;PEM電解水制氫技術的運行電流密度高、能耗低、產(chǎn)氫壓力高,適應可再生能源發(fā)電的波動性特征、易于與可再生能源消納相結合,是電解水制氫的適宜方案。氫健康結合氫儲運與電解制氫的技術特征研判、我國輸氫需求,提出發(fā)展建議:利用西北、西南、東北等區(qū)域豐富的可再生能源,通過電解水制氫產(chǎn)生高壓氫。目前PEM水電解制氫技術已在加氫站現(xiàn)場制氫、儲能等領域得到示范應用并逐步推廣。誰能告知上海應用所用德國哪家的質(zhì)子交換膜
在酸性介質(zhì)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(diào)從機理分析性能提高.對金屬性質(zhì)(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。哪里可以查到派瑞氫能使用誰家的質(zhì)子交換膜膜電極特性與結構直接影響PEM水電解槽的性能和壽命。
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?,F(xiàn)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。
PEM水電解制氫技術具備快速啟停優(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。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。氫健康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,陽極材料選用鈣鈦礦氧化物,電解質(zhì)采用YSZ氧離子導體,全陶瓷材料結構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制氫技術應用場景的選擇與大規(guī)模推廣。多數(shù)非貴金屬會腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結合,進而降低PEM傳導質(zhì)子的能力。
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(shù)廠家壟斷的質(zhì)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(zhì)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(zhì)子交換膜,也是質(zhì)子交換膜的發(fā)展趨勢。隨著日益增長的低碳減排需求,氫的綠色制取技術受到普遍重視??煞裰?18研究所使用誰家的質(zhì)子交換膜
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(xiàn)碳中和。誰能告知上海應用所用德國哪家的質(zhì)子交換膜
目前,在我國能源行業(yè),無論是煤炭、石油、天然氣,還是電力,亦無一例外都是國有企業(yè)在唱主角。從去年以來,就連眾多民營企業(yè)齊頭并進的風電、光伏領域,央企、國企也持續(xù)競相中標各大電站。并且,在2018年中國能源500強榜單中,國企數(shù)量占比超9成。隨著中國經(jīng)濟高速發(fā)展,中國能源有限責任公司(自然)企業(yè)國際化能力已經(jīng)為大眾所知曉。尤其是以智能電網(wǎng)為發(fā)展方向的我國電網(wǎng)公司,已在全球范圍建立完整的智能電網(wǎng)技術標準體系,發(fā)起設立國際標準28項,交流電壓成為國際標準電壓。以此為標志,中國能源企業(yè)的產(chǎn)能升級和國際競爭力都在飛速提升。隨著能源的需求和能源生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變,能源生產(chǎn)的方向很可能逐步由集中化貿(mào)易型模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际缴a(chǎn)模式,分布式能源是基于現(xiàn)階段能源行業(yè)的發(fā)電,傳輸,用電,儲能的數(shù)據(jù)及金融交易的大背景下,所提倡的一種新型能源系統(tǒng)。放眼2019,變革與不確定仍然是新能源科技領域內(nèi)的技術開發(fā)、技術推廣、技術轉(zhuǎn)讓、技術咨詢、技術服務;新能源汽車設計、銷售、租賃;銷售:機械設備、電子產(chǎn)品、五金交電、家用電器;租賃:機械設備;企業(yè)管理服務;自營和代理各類商品及技術的進出口業(yè)務。將要面對的現(xiàn)實,新的機遇和挑戰(zhàn)必然加速行業(yè)洗牌。面對正在到來的變革,唯有立足當下,才能把握時代的機遇;唯有認清趨勢,才能迎接未來的挑戰(zhàn)。誰能告知上海應用所用德國哪家的質(zhì)子交換膜
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