質子交換膜燃料電池曾采用酚醛樹脂磺酸型膜、聚苯乙烯磺酸型膜、聚三氟苯乙烯磺酸型膜和全氟磺酸型膜。研究表明,全氟磺酸型膜較適合作為質子交換膜燃料電池的固體電解質。雖然全氟磺酸膜具有良好的性能,但由于膜的結構、工藝和生產批量等問題的存在,到目前為止,質子交換膜的成...
過去5年電解槽成本已下降了40%,但是投資和運行成本高仍然是PEM水電解制氫亟待解決的主要問題,這與目前析氧、析氫電催化劑只能選用貴金屬材料密切相關。為此降低催化劑與電解槽的材料成本,特別是陰、陽極電催化劑的貴金屬載量,提高電解槽的效率和壽命,是PEM水電解制...
隨著可再生能源發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,結合碳稅、碳交易等利好政策,水電解制氫的經濟性將明顯提高;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勢,因此在各種制氫方式中,水電解制氫的占比將大幅提升,成為實現...
在市場化進程方面,堿水電解(AWE)作為較為成熟的電解技術占據著主導地位,尤其是一些大型項目的應用。AWE采用氫氧化鉀(KOH)水溶液為電解質,以石棉為隔膜,分離水產生氫氣和氧氣,效率通常在70%~80%。一方面,AWE在堿性條件下可使用非貴金屬電催化劑(如N...
隨著可再生能源發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,結合碳稅、碳交易等利好政策,水電解制氫的經濟性將明顯提高;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勢,因此在各種制氫方式中,水電解制氫的占比將大幅提升,成為實現...
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,且成本占到了28%,從整...
質子交換膜的改進方法,有有機/無機納米復合質子交換膜,依靠納米顆粒尺寸小和比表面積大的特點提高復合膜的保水能力,從而達到擴大質子交換膜燃料電池工作溫度范圍的目的;對質子交換膜的骨架材料進行改進,針對目前較常用的膜的缺點,或在膜基礎上改進,或另選用新型骨架材料;...
離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液的的離子具有選擇透過功能的膜,通常由高分子材料制成。因為一般在應用時主要是利用它的離子選擇透過性,所以也稱為離子選擇透過性膜。離子選擇性電極是一類利用膜電勢測定溶液中離子的活度或濃度的電化學傳感器,當它和含待測離子的溶液接觸...
兩性離子交換膜是一種既帶有堿性基團又帶有酸性基團的特殊的荷電膜,由于其表面凈電荷的可根據外部溶液變化而變化,既可以作為陽離子交換膜又可以作為陰離子交換膜,因此具有可調性。其在醫療設備、藥物釋放系統、離子型藥物和蛋白質分離方面有著普遍的應用前景,所以兩性膜將成為...
復合膜是由均質膜改性而來的,它利用均質膜的樹脂與有機或無機物復合使其比均質膜在某些功能方面得到強化。典型的包括:提高機械性能的復合膜。這種復合膜以多孔薄膜(如多孔PT?FE)或纖維為增強骨架浸漬全氟磺酸樹脂制成復合增強膜,在保證質子傳導的同時,解決了薄膜的強度...
PEM水電解制得的氫氣純度高,而且其制氫負荷可以實現在0~1之間智能連續自動化控制,因而PEM水電解制氫逐步取代了傳統的堿水制氫和氫氣瓶組等方式。由于氫氣可以大規模長時間存儲,相對于其他儲能方式,在時間尺度和規模尺度上均有明顯優勢;結合可再生能源電力的波動性,...
與ALK技術對比,PEM水電解制氫技術啟停速度快、負荷波動范圍廣、產氫壓力高,尤其適合利用可再生能源電力(尤其是離網電力)制氫,是實現大規模水電解制氫應用較有效的方式之一。此外,它還可以實現對風電、水電、光伏電等電力能源的調峰運行和對棄電資源的充分利用,因而成...
PEM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?;谝陨峡紤],電化學交流阻抗(EIS)被認為是一個非常優異的工具,可用于診斷電化學過程。交流阻抗分析被廣泛應用于,區分不同反應機理對極化特性的影響,EIS可以根據單個過程的不同弛豫時間...
現階段,CO2捕集、封存技術(CCS)和CO2捕集、利用、封存技術(CCUS)因成本過高,暫時不具備經濟性。而為了實現“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。隨著可再生能源發電裝機容量不斷上升、比例不斷增加、...
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...
目前,全世界的氫產量約為70Mt?a,主要消費方向以石油煉制、化工原料為主。根據中國氫能聯盟研究院發布的數據,當單位制氫的碳排放(CO2)不高于4.9kg?kg時,制備的氫氣才是清潔的煤制氫的碳排放強度接近風電、水電制氫的20倍,天然氣制氫的碳排放強度也很高,...
陰離子交換膜(AEM)水電解、堿性水電解(ALK)以及高溫固體氧化物(SOEC)水電解等4種水電解制氫技術的性能對比。可知:在各種水電解制氫技術中,AEM技術成熟度低,目前還無法實現大規模應用,但是由于其不使用貴金屬催化劑,同時兼具PEM和ALK制氫的優點,未...
在酸性介質中貴金屬Ru和Ir基催化劑具有優異的活性和可應用性,優于其他鉑族金屬(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定性是催化劑設計必須面臨的問題。對于負載催化劑,金屬-載體相互作用和基底的導電...
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形式存在,需要通過工業過程制取。氫氣的來源分為工業副產氫、化石燃料制氫、電解水制氫等途徑,差別在于原料的再生性、...
作為媒介氫氣促進可再生能源時空再分布,助力電力系統與難以深度脫碳的工業、建筑和交通運輸部門建立起產業聯系,不斷豐富氫氣的應用場景。這也為PEM水電解制氫技術帶來巨大的發展空間。相比PEM水電解,AEM水電解選用固體聚合物陰離子交換膜作為隔膜材料,膜電極催化劑、...
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、電化學穩定性以及成本低廉、環境友好等特征。陰極析氫電催化劑處于強酸性工作環境,易發生腐蝕、團聚、流失等問題,為保證電解槽性能和壽命...
質子交換膜電解水水電解器(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點。借助創新的實驗方法和先進的表征技術,在揭示酸性介質中動態OER的復雜性和開發高效穩定的電催化劑方面取得了重要成果...
我國將氫能作為戰略能源技術,給予持續的政策支持,推動產業化進程。在政策、資金等多因素疊加催化下,近幾年國內加氫站等基礎設施、產業鏈關鍵技術與裝備得到發展,形成長三角、珠三角、京津冀等氫能產業熱點區域。水電解制氫是指水分子在直流電作用下被解離生成氧氣和氫氣,分別...
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,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,陽極材料選用鈣鈦礦氧化物,電解質采...
PEM水電解制氫技術具備快速啟停優勢,能匹配可再生能源發電的波動性,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...
我國將氫能作為戰略能源技術,給予持續的政策支持,推動產業化進程。在政策、資金等多因素疊加催化下,近幾年國內加氫站等基礎設施、產業鏈關鍵技術與裝備得到發展,形成長三角、珠三角、京津冀等氫能產業熱點區域。水電解制氫是指水分子在直流電作用下被解離生成氧氣和氫氣,分別...
過去5年電解槽成本已下降了40%,但是投資和運行成本高仍然是PEM水電解制氫亟待解決的主要問題,這與目前析氧、析氫電催化劑只能選用貴金屬材料密切相關。為此降低催化劑與電解槽的材料成本,特別是陰、陽極電催化劑的貴金屬載量,提高電解槽的效率和壽命,是PEM水電解制...
質子交換膜制作雙極板的材料為降低成本,改進加工性能,開發出了模鑄石墨雙極板。模鑄石墨雙極板制備簡單,但模鑄雙極板的導電性不如純石墨板,黏結材料的降解還可能影響雙極板的壽命,并且在加工細流道和脫模過程中也存在困難。金屬雙極板的優點是適于規模生產,而且成本較低。但...
電堆運行時,質子交換膜需要保持一定的濕度,反應生成的水需要排除。不同形態的水的遷移、傳輸、生成、凝結對電堆的穩定運行都有很大影響,這就產生了發電系統的水、熱管理問題。通常情況下,電堆均需使用復雜的純水增濕輔助系統用于增濕質子交換膜,以免電極“干死”(質子交換膜...
質子交換膜的雙極板主要有石墨集流板、金屬雙極板、復合型雙極板等幾種類型。雙極板面向電極的表面刻有用于燃料和氧氣(空氣)流動的溝槽。雙極板中間的溝槽是冷卻水的通道,用來帶走反應生成的余熱量,目前,制作雙極板的材料通常采用的材料是碳質材料(石墨)、金屬材料(表面改...