PEM膜電極PEM電池

PEM膜電極PEM電池

PEM膜電極PEM電池

電解水制氫

電解水制氫技術(shù)主要有堿性水電解槽（ALK）、質(zhì)子交換膜水電解槽（PEM）和固體氧化物水電解槽（SOEC）。目前為止，工業(yè)上大規(guī)模的電解水制氫基本上都是采用堿性水電解槽制氫技術(shù)，但其電能消耗較大，制氫成本高。

質(zhì)子交換膜水電解槽（PEM）：不需要液態(tài)電解液，這很大程度上簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過程。電解液為酸性聚合膜。該技術(shù)的主要缺點(diǎn)是隔膜使用期有限。與堿性電解法不同的是，薄膜電解是由于沒有電解液（由于更高的密度和更高的運(yùn)行壓力，需要更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)），安全性更強(qiáng)。由于相對(duì)成本高、容量小、效率低和使用期短，薄膜電解法目前不像堿性電解法一樣成熟可用，還需要進(jìn)一步改進(jìn)原料和電池堆設(shè)計(jì)來改善性能。

固體氧化物水電解槽（SOEC）：高溫電解法基于高溫燃料電池技術(shù)，是固體氧化物燃料電池(SOFC)的逆向應(yīng)用。一種典型的技術(shù)是固體氧化物電解池。固體電解質(zhì)高溫水蒸氣電解槽的操作溫度約1000℃，它由多孔的陽極、陰極、固體電解質(zhì)和連接材料等組成。固體電解質(zhì)通常由氧化釔摻雜的氧化鋯陶瓷構(gòu)成。1000℃的高溫水蒸氣通過陰極板上時(shí)被離解為氫氣和氧離子，氧離子通過陰極板，固體電解質(zhì)到達(dá)陽極，在陽極上失去電子生成氧氣。

我國目前堿性水電解槽（ALK）制氫技術(shù)成熟，市場(chǎng)份額高，但在制氫效率等重要技術(shù)指標(biāo)上仍與國外存在一定差距。質(zhì)子交換膜水電解槽（PEM）技術(shù)剛剛起步，性能尤其是壽命尚缺乏市場(chǎng)驗(yàn)證，整體上落后于歐美。

另外，值得一提的是，近年來以中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士團(tuán)隊(duì)為主導(dǎo)的“液態(tài)陽光”能源轉(zhuǎn)化利用新機(jī)制已經(jīng)逐漸從基礎(chǔ)研究走向初步工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)?！耙簯B(tài)陽光”是利用太陽能等可再生能源產(chǎn)生的電力電解水生產(chǎn)“綠色”氫能，并利用產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行二氧化碳加氫來生產(chǎn)“綠色”甲醇等液體燃料。目前，全球首個(gè)規(guī)模化（千噸級(jí)）合成綠色甲醇示范裝置已經(jīng)在甘肅省蘭州新區(qū)的綠色化工園區(qū)先行先試，提供了一條從可再生能源到綠色液體燃料甲醇生產(chǎn)的全新途徑。