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上海大電流電解水交換膜

來源: 發布時間:2022-05-06

區別于堿性水電解制氫,PEM水電解制氫選用具有良好化學穩定性、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,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展和應用的重要方向。按照目前Ir的年產量,未來50年Ir供給可以滿足使用需求。上海大電流電解水交換膜

堿性水電解制氫電解槽隔膜主要由石棉組成,起分離氣體的作用。陰極、陽極主要由金屬合金組成,如Ni-Mo合金等,分解水產生氫氣和氧氣。工業上堿性水電解槽的電解液通常采用KOH溶液,質量分數20%~30%,電解槽操作溫度70~80℃,工作電流密度約0.25A/cm2,產生氣體壓力0.1~3.0MPa,總體效率62%~82%。堿性水電解制氫技術成熟,投資、運行成本低,但存在堿液流失、腐蝕、能耗高等問題。水電解槽制氫設備開發是國內外堿性水電解制氫研究熱點。可再生能源加速發展使得大規模消納可再生能源成為突出問題。AEM電解水制氫方法目前,全世界的氫產量約為70mt,主要消費方向以石油煉制、化工原料為主。

區別于堿性水電解制氫,PEM水電解制氫選用具有良好化學穩定性、質子傳導性、氣體分離性的全氟磺酸質子交換膜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、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,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展和應用的重要方向。

質子交換膜可普遍應用于燃料電池、電解水、氯堿工業等領域。PEM燃料電池及電解水發展迅速,國內外市場都呈現出較快的需求增長和廣闊的發展前景。從2011年到2019年,PEM燃料電池出貨量占比從44.9%進一步提升至82.7%,可見,全球PEM燃料電池出貨量高速增長。依據中國氫能聯盟對未來燃料電池系統成本的預測以及美國能源部披露的成本結構,綜合測算,燃料電池應用領域每年為質子交換膜帶來的市場增量將持續增長,到2025年、2035年和2050年將分別為9.80億、49.01億和67.39億,非常可觀。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。

質子交換膜(PEM)在氫燃料電池、電解水制氫氣等領域中所交換的陽離子為質子,又被稱為離子膜。質子交換膜處于有機氟化工產業鏈末端,其上游是有機氟化工的單體材料,下游是基于質子交換膜的氯堿工業、燃料電池、電解水、儲能電池等應用領域。目前產業化應用的均為全氟質子交換膜,質子交換膜使用的是全氟磺酸樹脂,離子膜使用全氟磺酸樹脂、全氟羧酸樹脂的復合膜。全氟磺酸樹脂具有強酸性,全氟羧酸樹脂具有弱酸性,更能夠適應氯堿工業中的堿性環境。盡管目前全氟磺酸PEM應用較普遍,但仍存在成本較高、尺寸穩定性較差、溫度升高會降低質子傳導性的缺點。水電解制氫是否屬于清潔氫,要根據電網電力的種類來判斷。河北PEM電解水代理

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。上海大電流電解水交換膜

氫氣比重小、擴散快,其導熱系數是空氣的8.4倍,因此常被用作發電機組的冷卻劑,可以大幅降低風摩擦損耗,對于1GW的發電機組,氫氣純度每提高1%,可以節約228kW的能源。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,因而成為大規模、高效儲能的重要方式之一。上海大電流電解水交換膜

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