PEM水電解制氫已步入商業化早期，制約技術大規模發展的瓶頸在于膜電極選用被少數廠家壟斷的質子交換膜，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展與推廣的關鍵。為此發展新型水電解技術成為新趨勢，基于融合堿性水電解和PEM水電解各自優勢的研究思路，采用堿性固體電解質替代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子交換膜，也是質子交換膜的發展趨勢。根據電解槽隔膜材料的不同，通常將水電解制氫分為堿性水電解以及高溫固體氧化物水電解（SOEC）。和光伏配套的質子交換膜

與堿性水電解制氫相比，PEM水電解制氫工作電流密度更高（?1A/cm2），總體效率更高（74%~87%），氫氣體積分數更高（>99.99%），產氣壓力更高（3~4MPa），動態響應速度更快，能適應可再生能源發電的波動性，被認為是極具發展前景的水電解制氫技術。目前PEM水電解制氫技術已在加氫站現場制氫、風電等可再生能源電解水制氫、儲能等領域得到示范應用并逐步推廣。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。氫健康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水電解制氫技術發展的研究重點。質子交換膜銷售除了提高催化劑活性和穩定性外，膜電極制備工藝對降低電解系統成本，提高電解槽性能和壽命至關重要。

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。酸性OER材料發展，并強調從機理分析性能提高.對金屬性質(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。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，氫健康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。

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%，氫健康可見，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。多數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傳導質子的能力。

氫健康析氧反應（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的陽極反應中起著關鍵作用。質子交換膜電解水水電解槽（PEMWE）技術由于運行電流密度更大，產生氫氣純度更高，可利用間歇性可再生能源等優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OER催化劑以及目前在PEMWE實際應用的現狀對于開發具有更好性能，更低成本PEMWE陽極催化劑，推動相關電化學系統的商業化長期穩定性具有重要意義。需要強調的是，采用水電解制氫時，只有利用可再生能源電力制取的氫氣才滿足低碳排放的標準。質子交換膜型號

陰離子交換膜水電解、堿性水電解以及高溫固體氧化物水電解等4種水電解制氫技術的性能對比。和光伏配套的質子交換膜

氫健康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、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，生產過程必然排放CO2；約4%~5%的氫氣來源于電解水，生產過程沒有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）。氫能產業發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，綠氫是未來能源產業的發展方向。和光伏配套的質子交換膜

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