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基于双碳背景下光伏直流耦合PEM电解水制氢研究
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作者 胡平 孙强 +1 位作者 张少逸 王锟 《广东化工》 CAS 2023年第14期1-3,共3页
氢能是最清洁的能源载体,是未来能源革命与产业发展的重要方向,是助力双碳目标实现的重要手段之一。本文通过对比碱性电解池制氢、质子交换膜电解水制氢、固体氧化物电解水制氢等主流电解水制氢方式,分析各制氢方式的特点,阐述了光伏直... 氢能是最清洁的能源载体,是未来能源革命与产业发展的重要方向,是助力双碳目标实现的重要手段之一。本文通过对比碱性电解池制氢、质子交换膜电解水制氢、固体氧化物电解水制氢等主流电解水制氢方式,分析各制氢方式的特点,阐述了光伏直流耦合PEM电解水制氢的重要意义。分析了光伏直接耦合和间接耦合PEM电解水制氢的原理以及优缺点。针对目前光伏直流耦合PEM电解水制氢的研究现状,对光伏耦合PEM电解水制氢的未来发展方向进行了展望,期望为光伏PEM电解水制氢的发展提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 光伏 直流耦合 pem 电解水 制氢
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PEM water electrolysis for hydrogen production:fundamentals,advances,and prospects 被引量:2
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作者 Tongzhou Wang Xuejie Cao Lifang Jiao 《Carbon Neutrality》 2022年第1期323-341,共19页
Hydrogen,as a clean energy carrier,is of great potential to be an alternative fuel in the future.Proton exchange membrane(PEM)water electrolysis is hailed as the most desired technology for high purity hydrogen produc... Hydrogen,as a clean energy carrier,is of great potential to be an alternative fuel in the future.Proton exchange membrane(PEM)water electrolysis is hailed as the most desired technology for high purity hydrogen production and self-consistent with volatility of renewable energies,has ignited much attention in the past decades based on the high current density,greater energy efficiency,small mass-volume characteristic,easy handling and maintenance.To date,substantial efforts have been devoted to the development of advanced electrocatalysts to improve electrolytic efficiency and reduce the cost of PEM electrolyser.In this review,we firstly compare the alkaline water electrolysis(AWE),solid oxide electrolysis(SOE),and PEM water electrolysis and highlight the advantages of PEM water electrolysis.Furthermore,we summarize the recent progress in PEM water electrolysis including hydrogen evolution reaction(HER)and oxygen evolution reaction(OER)electrocatalysts in the acidic electrolyte.We also introduce other PEM cell components(including membrane electrode assembly,current collector,and bipolar plate).Finally,the current challenges and an outlook for the future development of PEM water electrolysis technology for application in future hydrogen production are provided. 展开更多
关键词 pem water electrolysis hydrogen production hydrogen evolution reaction Oxygen evolution reaction
原文传递
PEM水电解器中阴极钛集电器、双极板的氢脆防护 被引量:4
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作者 史言 胡晓宏 周元全 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期44-47,共4页
目的作为空间站制氧装置的PEM水电解器在长时间运行中,阴极的钛集电器、双极板会发生"氢脆"导致接触电阻增大,水电解器能耗升高。为保证水电解器的稳定运行,需要对阴极的钛组件进行表面处理来提高防"氢脆"的能力。... 目的作为空间站制氧装置的PEM水电解器在长时间运行中,阴极的钛集电器、双极板会发生"氢脆"导致接触电阻增大,水电解器能耗升高。为保证水电解器的稳定运行,需要对阴极的钛组件进行表面处理来提高防"氢脆"的能力。方法通过使用热分解法在钛集电器、双极板表面制作了铂防护层,使用等离子溅射法制作了表面覆盖有金薄层的金/钛双极板。结果阴极使用防氢脆处理的组件后,水电解器在1 A/cm2,80℃下连续运行3500 h后槽电压依然稳定,集电器与双极板均未出现"氢脆"现象。结论采用合适的方法在钛组件表面制作铂、金保护层能够有效的防止阴极钛组件的"氢脆"。 展开更多
关键词 空间站 制氧装置 pem水电解器 钛集电器 氢脆
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钛基材Pt涂层接触电阻及耐蚀性能研究
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作者 宋洁 梁丹曦 +4 位作者 岳骆 徐桂芝 胡晓 常亮 徐超 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第5期873-881,共9页
质子交换膜(PEM)电解制氢系统因具有宽范围、快速动态响应能力,在新能源消纳、电网调峰等领域具有广阔的应用前景。为了提升制氢电解堆电传输性能,降低接触电阻,本文利用磁控溅射技术制备了钛毡和钛板上的Pt涂层,并对这些涂层进行了研究... 质子交换膜(PEM)电解制氢系统因具有宽范围、快速动态响应能力,在新能源消纳、电网调峰等领域具有广阔的应用前景。为了提升制氢电解堆电传输性能,降低接触电阻,本文利用磁控溅射技术制备了钛毡和钛板上的Pt涂层,并对这些涂层进行了研究,探究了制备工艺对薄膜的微观结构、传输性能和耐蚀性能的影响。研究发现,最佳磁控溅射工艺包括等离子清洗时间20 min,溅射时间10 min,以及溅射功率100 W。在接触电阻方面,镀有铂的钛毡表现出优异的接触电阻性能。通过SEM和EDS测试分析,发现随着功率和时间的增加,Pt颗粒的尺寸逐渐增大。然而,当颗粒尺寸过大时,Pt颗粒之间发生相互挤压,导致微小裂纹的产生,从而影响Pt涂层耐蚀性能。这些研究结果对于优化PEM制氢电解堆的性能,提高其稳定性具有重要意义。 展开更多
关键词 Pt涂层 pem膜电解制氢 磁控溅射 工艺参数 微观结构 接触电阻 耐蚀性能
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基于STM32的电解槽测试系统设计与实现
5
作者 周杰 俞文光 《自动化与仪表》 2024年第2期110-113,118,共5页
氢气除了作为绿色能源以外,其生物学价值也非常广泛。有日本医学专家教授研究证实,氢气能帮助人体保持健康,因为氢气能通过选择性抗氧化作用清除体内有害的恶性自由基。近年来,出氢量小于600 mL/min的小型电解槽被广泛应用于吸氢机以及... 氢气除了作为绿色能源以外,其生物学价值也非常广泛。有日本医学专家教授研究证实,氢气能帮助人体保持健康,因为氢气能通过选择性抗氧化作用清除体内有害的恶性自由基。近年来,出氢量小于600 mL/min的小型电解槽被广泛应用于吸氢机以及富氢水机。该文以小型PEM电解槽为对象,针对其性能测试设计开发了一套基于STM32的多通道电解槽测试系统,该测试系统具有水箱液位检测及自动补水、纯水TDS检测、电解槽直流电流给定、电解槽电压检测、电解槽出氢口堵塞检测、电解槽出水及出氧状态检测以及数据通讯等功能。本系统通过测试,运行稳定,操作方便,检测快速,提升了电解槽的测试效率。 展开更多
关键词 电解水制氢 pem电解槽 测试系统 STM32
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海上风电制氢技术及氢能产业发展现状与建议
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作者 罗珊 左萌 肖建群 《太阳能》 2024年第5期5-11,共7页
利用海上风电制氢是未来重要的制氢方式,也是实现“双碳”目标的重要途径。对不同水电解制氢技术的优缺点、海上风电制氢装置的运行方式进行了介绍,从氢气的存储与运输、加氢站、氢能应用领域这3个方面对氢能产业发展现状进行了分析,并... 利用海上风电制氢是未来重要的制氢方式,也是实现“双碳”目标的重要途径。对不同水电解制氢技术的优缺点、海上风电制氢装置的运行方式进行了介绍,从氢气的存储与运输、加氢站、氢能应用领域这3个方面对氢能产业发展现状进行了分析,并对氢能产业发展提出了建议。研究结果显示:1)碱性水电解制氢装置的整体造价低,单台装置的产氢量大,但难以快速启动和调节负荷,适用于输出功率波动较小的集中式风力发电电源。2)PEM水电解制氢装置可以更好地耦合输出功率波动较大的电源,未来其将向大功率、低成本制氢的方向发展,以适应大规模海上风电制氢项目的需求。3)从短期来看,高压气态储氢技术是发展重点;而从长期来看,低温液态储氢技术是未来重要发展方向。氨储氢、甲醇储氢和有机液态储氢等新型化合物储氢技术的发展为氢能存储提供了更多选择。4)目前中国日加注能力在200 kg的加氢站属于示范运营站,未来加氢站有望从500 kg的日加注量起步,大日加注量的加氢站将会成为未来1~2年内建设的主流加氢站。5)目前氢能在化工、交通、天然气掺氢等领域均有应用,且未来发展潜力巨大。 展开更多
关键词 海上风电 水电解制氢 碱性电解槽 质子交换膜 氢气储运 加氢站 天燃气掺氢
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碳达峰与碳中和目标下PEM电解水制氢研究进展 被引量:21
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作者 胡兵 徐立军 +2 位作者 何山 苏昕 汪继伟 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期4595-4604,共10页
氢能作为重要的能源载体,燃烧过程绿色无污染,能够助力碳达峰和碳中和目标实现。本文通过对比化石能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢等方式,分析各制氢方式的优缺点,阐述了质子交换膜(PEM)电解水制氢与可再生能源结合的重要意义。... 氢能作为重要的能源载体,燃烧过程绿色无污染,能够助力碳达峰和碳中和目标实现。本文通过对比化石能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢等方式,分析各制氢方式的优缺点,阐述了质子交换膜(PEM)电解水制氢与可再生能源结合的重要意义。之后从PEM电解槽内部结构和可再生能源电解水制氢两个方面展开综述,详细介绍了PEM电解槽双极板、催化剂、扩散层、质子交换膜研究进展、存在的主要问题和未来发展方向。文中通过分析我国太阳能、风能分布特征,总结可再生能源利用存在的问题,从研究现状和产业发展的角度介绍了太阳能制氢、风电制氢、可再生能源多能互补制氢的发展。最后对可再生能源PEM电解水制氢的未来发展方向进行了展望,期望为可再生能源PEM电解水制氢的发展提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 碳达峰 碳中和 质子交换膜 电解水制氢 可再生能源 多能互补
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解读PEM电解水制氢技术和成本降低空间 被引量:1
8
作者 何昀宸 《中国科技纵横》 2022年第24期18-20,共3页
氢气在化工、能源以及材料等相关领域有着非常广的应用。基于全球对能源结构进行调整这一宏观背景,“氢经济”概念愈发得完善,与之相伴随,氢能产业链也实现了越来越清晰的发展。从目前的实际情况来看,市场中的氢气主要来源于化石燃料氢... 氢气在化工、能源以及材料等相关领域有着非常广的应用。基于全球对能源结构进行调整这一宏观背景,“氢经济”概念愈发得完善,与之相伴随,氢能产业链也实现了越来越清晰的发展。从目前的实际情况来看,市场中的氢气主要来源于化石燃料氢气重整,或者是通过副产氢的方式得到,前者有很大的二氧化碳排放量,会在较大程度上造成对环境的污染;后者容易受到储运因素的制约,仅能够做到在副产氢企业周边区域进行氢气的供应。基于无碳环保以及生产灵活等优势,PEM电解水制氢得到的关注不断提升,本文对其基本原理以及提效降本策略进行探究。 展开更多
关键词 pem电解水制氢 基本原理 提效降本
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高差压质子交换膜水电解制氢系统设计及性能实验
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作者 汤伟 周滕 马通 《安徽化工》 CAS 2023年第5期88-93,共6页
研制了制氢量为0.3 Nm^(3)/h,输出压力为3.0 MPa的差压PEM(质子交换膜)水电解制氢装备,并测试分析了装置的电化学、气体纯度和水电解过程中质子膜内水分迁移等方面的性能。结果表明:装置在压力3.0 MPa、温度45℃、电流密度1 A/cm^(2)工... 研制了制氢量为0.3 Nm^(3)/h,输出压力为3.0 MPa的差压PEM(质子交换膜)水电解制氢装备,并测试分析了装置的电化学、气体纯度和水电解过程中质子膜内水分迁移等方面的性能。结果表明:装置在压力3.0 MPa、温度45℃、电流密度1 A/cm^(2)工况下,小室平均电压为1.843 V,氧中氢体积分数浓度为14 500×10^(-6),排水与氢气物质的量之比为4左右。结论:电池堆电化学特性及氢气安全性均满足设计要求,提升电堆极板的表面状况和导电性能将提高电堆整体能效。阴极出水低压释氢以及原位催化除氢,是降低氧中氢浓度、保障安全的有效途径。差压下水分传输系数与电流密度成正比关系,而等压下成反比关系,且差压下的值小于等压的值。 展开更多
关键词 水电解 质子交换膜 制氢 电流密度 水分迁移
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电解水制氢技术研究进展与发展建议 被引量:113
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作者 俞红梅 邵志刚 +3 位作者 侯明 衣宝廉 段方维 杨滢璇 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2021年第2期146-152,共7页
随着日益增长的低碳减排需求,氢的绿色制取技术受到广泛重视,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最低的工艺。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... 随着日益增长的低碳减排需求,氢的绿色制取技术受到广泛重视,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最低的工艺。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;氢送入天然气管网,然后在用氢端从天然气管道取气、重整制氢,由此构成绿色制氢与长距离输送的系统解决方案。 展开更多
关键词 电解水制氢 可再生能源 质子交换膜电解水制氢 绿氢 长距离输送
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基于可再生能源纯水电解制氢技术展望 被引量:13
11
作者 骈松 孙邦兴 杨华 《山东化工》 CAS 2020年第15期64-65,共2页
化石能源的消耗、生态环境的不断恶化,导致大力开发和利用可再生清洁能源解决当前的能源危机成为当务之急。然而可再生能源因其本身具有不均匀性、间断特性,导致它的利用率和占比低。水电解制氢技术已相当成熟,尤其是基于PEM电解水制氢... 化石能源的消耗、生态环境的不断恶化,导致大力开发和利用可再生清洁能源解决当前的能源危机成为当务之急。然而可再生能源因其本身具有不均匀性、间断特性,导致它的利用率和占比低。水电解制氢技术已相当成熟,尤其是基于PEM电解水制氢系统的响应速度快,适应动态操作的特点,适合于可再生能源消纳制氢,将制取的氢气作为燃料应用在工业P2G中,是近年来氢储能和能源循环的发展思路。 展开更多
关键词 氢储能 pem 可再生能源 电解水制氢
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电源波动条件下质子交换膜电解水制氢实验研究
12
作者 胡兵 徐立军 +1 位作者 程丽娟 苏昕 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第7期35-38,64,共5页
在分析质子交换膜(PEM)电解水制氢原理的基础上,采用可编程直流电源、氢气发生器、上位机数据采集系统搭建了波动电源条件下的电解水制氢实验平台,研究了波动电压、电流条件下PEM电解水制氢氢气流量与电压、电流、功率之间的关系。结果... 在分析质子交换膜(PEM)电解水制氢原理的基础上,采用可编程直流电源、氢气发生器、上位机数据采集系统搭建了波动电源条件下的电解水制氢实验平台,研究了波动电压、电流条件下PEM电解水制氢氢气流量与电压、电流、功率之间的关系。结果表明,实验平台PEM电解水制氢系统,在满足最低输入电压条件(18 V)下,额定功率内,氢气流量与输入电流成正比,与输入电压和输入功率无关。该实验研究为开展可再生能源PEM电解水制氢技术提供参考。 展开更多
关键词 波动电源 质子交换膜 电解水制氢 波动电流
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有序化析氧电极的制备与性能
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作者 刘高阳 侯法国 +1 位作者 彭善龙 王新东 《电池》 CAS 北大核心 2022年第5期484-487,共4页
作为质子交换膜(PEM)电解水制氢技术的核心部件,析氧电极决定了水电解池的能耗、效率和使用寿命。采用阳极极化法制备TiO_(x)纳米管阵列(A-Ti),再通过热解法负载IrO_(2)获得有序化析氧电极(IrO_(2)/A-Ti)。在水电解池中测试评估时,IrO_(... 作为质子交换膜(PEM)电解水制氢技术的核心部件,析氧电极决定了水电解池的能耗、效率和使用寿命。采用阳极极化法制备TiO_(x)纳米管阵列(A-Ti),再通过热解法负载IrO_(2)获得有序化析氧电极(IrO_(2)/A-Ti)。在水电解池中测试评估时,IrO_(2)/A-Ti电极可实现更高的电流密度,约3.5 A/cm^(2);而未处理电极(IrO_(2)/N-Ti)在电流密度为0.8 A/cm^(2)时,即出现明显的浓差极化。IrO_(2)/A-Ti电极较好的电化学性能,可归因于电催化多活性界面的反应动力学更快,活性组分的分散性更好。 展开更多
关键词 质子交换膜(pem)电解水制氢 析氧反应 有序化电极
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