氫燃料電池車被視為新能源汽車的下一個風口。質(zhì)子交換膜作為氫燃料電池中心部件，其質(zhì)量好壞直接影響電池的使用壽命。從價值量看，氫能源燃料電池中成本占比較高的自然是燃料電池電堆，其次是儲氣瓶，而在燃料電池堆中，氫健康有個關鍵材料，那就是質(zhì)子交換膜，且成本占到了28%，從整體看，質(zhì)子交換膜成本約占燃料電池總成本的4.08%，幾乎決定了燃料電池的成本。質(zhì)子交換膜上游主要包括基礎材料和過程材料兩個部分：基礎材料即螢石，利用上游原材料制備可用于后續(xù)加工的各類全氟、非全氟以及特種樹脂。下游應用方面，質(zhì)子交換膜可普遍應用于燃料電池、電解水、氯堿工業(yè)等領域。質(zhì)子交換膜上游主要包括基礎材料和過程材料兩個部分。電解水膜電解水

PEM水電解槽采用PEM傳導質(zhì)子，隔絕電極兩側(cè)的氣體，避免AWE使用強堿性液體電解質(zhì)所伴生的缺點。PEM水電解槽以PEM為電解質(zhì)，以純水為反應物，加之PEM的氫氣滲透率較低，產(chǎn)生的氫氣純度高，但需脫除水蒸氣；電解槽采用零間距結構，歐姆電阻較低，明顯提高電解過程的整體效率，且體積更為緊湊；壓力調(diào)控范圍大，氫氣輸出壓力可達數(shù)兆帕，適應快速變化的可再生能源電力輸入。氫健康因此，PEM電解水制氫是極具發(fā)展前景的綠色制氫技術路徑。由于PEM電解槽的陽極處于強酸性環(huán)境（pH≈2）、電解電壓為1.4~2.0V，多數(shù)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(zhì)子的能力。PEM電解槽的電催化劑研究主要是Ir、Ru等貴金屬/氧化物及其二元、三元合金/混合氧化物，以鈦材料為載體的負載型催化劑。河北離子交換膜公司在市場化進程方面，堿水電解（AWE）作為較為成熟的電解技術占據(jù)著主導地位，尤其是一些大型項目的應用。

質(zhì)子交換膜水電解器(PEMWE)技術在可再生能源的電催化制氫方面受到關注。它具有立即響應、更高的質(zhì)子電導率、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優(yōu)點。借助創(chuàng)新的實驗方法和先進的表征技術，氫健康在揭示酸性介質(zhì)中動態(tài)OER的復雜性和開發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成果。本綜述重點介紹了在酸性介質(zhì)中開發(fā)OER電催化劑的反應和降解機制以及較新進展。此外，還在設備層面討論了PEM水電解的進展。然而，所開發(fā)的催化劑及相關裝置的性能與工業(yè)應用仍有一定差距。

在技術層面，電解水制氫技術可分為堿性電解水制氫(ALK)、質(zhì)子交換膜電解水電解水制氫(PEM)、固體氧化物電解水制氫(SOE)和陰離子交換膜電解水制氫（AEM）。其中，堿性電解水技術較為成熟，造價成本也較低；但是氫健康與可再生能源適配性較差。其中，堿性電解水技術較為成熟，但無法快速調(diào)節(jié)制氫速度，與可再生能源適配性較差。固體氧化物電解水制氫（SOE）采用固體氧化物為電解質(zhì)材料，適合在高溫環(huán)境下運作，能效更高，但處于初期示范階段。陰離子交換膜電解水制氫（AEM）以陰離子交換膜作為電解質(zhì)隔膜，目前仍處于實驗室階段。PEM電解水技術具有獨特優(yōu)勢。無污染、無腐蝕；擁有更高的質(zhì)子傳導性，提升電解效率；同時有更寬的負載范圍和更短的響應啟動時間，與水電、風電、光伏（發(fā)電的波動性和隨機性較大）具有良好的匹配性，較適合未來能源結構的發(fā)展。近幾年國內(nèi)加氫站等基礎設施、產(chǎn)業(yè)鏈關鍵技術得到發(fā)展，形成長三角、珠三角、京津冀等氫能產(chǎn)業(yè)熱點區(qū)域。

陽極反應過電勢與陰極反應過電勢的大小，是水電解制氫效率高低的主要影響因素之一，通常陽極反應過電勢遠遠高于陰極反應過電勢。PEM水電解制得的氫氣純度高，而且其制氫負荷可以實現(xiàn)在0～1之間智能連續(xù)自動化控制，因而PEM水電解制氫逐步取代了傳統(tǒng)的堿水制氫和氫氣瓶組等方式。由于氫氣可以大規(guī)模長時間存儲，相對于其他儲能方式，在時間尺度和規(guī)模尺度上均有明顯優(yōu)勢；結合可再生能源電力的波動性，可以充分發(fā)揮氫氣的儲能優(yōu)點，并實現(xiàn)大規(guī)模低成本制氫。在PEM水電解過程中，電解槽陽極的析氧反應是該過程的速控步驟。為了實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”目標，未來以化石能源制氫的方式勢必要受到限制或部分被清潔制氫方式取代。廣東PEM膜工藝

貴金屬材料成本高，阻礙PEM水電解制氫技術快速推廣應用。電解水膜電解水

Ｉｒ資源儲量能否支撐整個PEM水電解制氫技術的未來發(fā)展，成為業(yè)內(nèi)普遍關注的焦點，國外機構對此進行了相關研究預測。按照目前用量水平來計算，膜電極上的Ｉｒ用量為2ｍｇ/ｃｍ2，而膜電極典型運行參數(shù)為4Ｗ/ｃｍ2，因而1ＧＷ級PEM電解槽的Ｉｒ用量為500ｋｇ。雖然Ｉｒ陽極催化劑成本在整個電解槽成本中占比不大，但若未來PEM水電解制氫技術大規(guī)模普及，其需求量會大幅度上升。目前，全世界Ｉｒ產(chǎn)量少于9ｔ?ａ，因此氫健康在PEM水電解技術大規(guī)模應用后，陽極催化劑的成本占比會逐漸提升。電解水膜電解水

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