PEM水电解制氢已步入商业化早期，制约技术大规模发展的瓶颈在于膜电极选用被少数厂家垄断的质子交换膜，阴、阳极催化剂材料需采用贵金属以及电解能耗仍然偏高。解决上述难题是PEM水电解制氢技术进一步发展与推广的关键。为此发展新型水电解技术成为新趋势，基于融合碱性水电解和PEM水电解各自优势的研究思路，采用碱性固体电解质替代PEM的碱性固体阴离子交换膜（AEM）水电解制氢技术成为新方向。另外选用聚芳醚酮和聚砜等廉价材料制备无氟质子交换膜，也是质子交换膜的发展趋势。技术的进步，会带来“跨界”的力量，进一步地推动PEM电解水的发展。PEM电解水知识
析氧反应（OER）在水分解，CO2还原和可再生电燃料电池等各种电化学系统的阳极反应中起着关键作用。质子交换膜水电解槽（PEMWE）技术由于运行电流密度更大,产生氢气纯度更高,可利用间歇性可再生能源等优势吸引了普遍的研究及应用.OER动力学迟缓、贵金属电极材料的有限选择和催化剂在强氧化强酸性介质中的降解,以及PEMWE各组件选择是PEMWE技术普遍应用的主要瓶颈。因此,从根本上了解反应机理，催化剂失活原因,周到总结OER催化剂以及目前在PEMWE实际应用的现状对于开发具有更好性能,更低成本PEMWE阳极催化剂,推动相关电化学系统的商业化长期稳定性具有重要意义。PEM电解水知识从市场角度来看，PEM电解水会在中小型的设备中有优势。
为了加快PEMWE的发展，深入理解电极反应的动态过程,理论计算和实验的结合,对具有实际应用前景的催化剂的进一步发展,催化剂性能的评价准则,对实验室基础研究中水系模型和实际操作差异的理解,集成膜电极组件的开发需要更多的研究。PEMWE的组装方法,实际运行条件,包括离聚物,膜,气体扩散层,极板,催化剂层在内的各个组分都是影响PEMWE性能的关键参数.对各个组分的发展和应用现状进行综述,同时对有实际应用前景的催化剂进行分析,包括负载型催化剂,铱/钌为主体的掺杂型催化剂。借助创新实验方法和先进表征技术发展在揭示酸介质中动态OER的复杂性和开发高效稳定的电催化剂方面取得了重要成就。但所开发的催化剂及相关器件的性能与工业应用之间仍存在一定的差距。
随着日益增长的低碳减排需求，氢的绿色制取技术受到普遍重视，利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放较低的工艺。本文梳理了氢能需求和规划的进展、电解水制氢的示范项目情况，重点分析了电解水制氢技术，涵盖技术分类、碱水制氢应用、质子交换膜（PEM）电解水制氢。研究认为，提升电催化剂活性、提高膜电极中催化剂的利用率、改善双极板表面处理工艺、优化电解槽结构，有助于提高PEM电解槽的性能并降低设备成本；PEM电解水制氢技术的运行电流密度高、能耗低、产氢压力高，适应可再生能源发电的波动性特征、易于与可再生能源消纳相结合，是电解水制氢的适宜方案。结合氢储运与电解制氢的技术特征研判、我国输氢需求，提出发展建议：利用西北、西南、东北等区域丰富的可再生能源，通过电解水制氢产生高压氢。PEM电解水系统的膜通过电流能力强，可达4A/cm2。
PEM电解水的工作原理 PEM电解水设备使用离子导电的固态聚合物而不是电解液来进行离子导通。 在两个电极之间有电压时，水分子中带负电荷的氧会在催化剂的作用下，从而在阳极产生质子，电子和O2。 H +离子通过质子传导聚合物流向阴极，在阴极吸收电子并变为中性H原子。 这些结合形成在阴极的H 2。 电解质和两个电极夹在两个双极板之间，这两个双极板将水输送到其中，将产品气体从电池中运出，导电并循环冷却液以冷却过程。 PEM水电解具有快速的动态响应时间，设备可调工作范围广和产气效率高，可与可再生能源完美结合的有前途的储能技术。 电解水是目前被认为是*具前景的可再生能源技术，尤其是PEM电解水，以其产率高，纯度高，经济效益好等优势受到关注。但是，作为电解水的主要部件MEA，对反应过程和性能限制的理解和深入研究非常重要。从PEM电解水的稳定性上来看，其受外部影响的因素较少，控制相对而言更简单。PEM电解水知识
在航天等应用上，PEM电解水设备能够提供O2供人体使用。PEM电解水知识
质子交换膜（PEM）在氢燃料电池、电解水制氢气等领域中所交换的阳离子为质子，又被称为离子膜。质子交换膜处于有机氟化工产业链末端，其上游是有机氟化工的单体材料，下游是基于质子交换膜的氯碱工业、燃料电池、电解水、储能电池等应用领域。目前产业化应用的均为全氟质子交换膜，质子交换膜使用的是全氟磺酸树脂，离子膜使用全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂的复合膜。全氟磺酸树脂具有强酸性，全氟羧酸树脂具有弱酸性，更能够适应氯碱工业中的碱性环境。尽管目前全氟磺酸PEM应用较普遍，但仍存在成本较高、尺寸稳定性较差、温度升高会降低质子传导性的缺点。PEM电解水知识
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