新型高性能阴离子交换膜水电解槽技术将制氢成本降低约3000倍

Frontier 2月 02, 2022 4.71w 浏览 0

近年来，氢作为一种潜在的清洁能源作为化石燃料的替代品引起了人们的广泛关注。特别是积极研发水电解技术，从水中提取氢气，生产绿色能源，避免温室气体排放。质子交换膜水电解槽（PEMWE）技术目前在少数几个发达国家拥有核心材料技术，并使用昂贵的贵金属基催化剂和全氟化碳质子交换膜。这种技术导致系统制造成本高。为了解决传统技术的这些限制，新型高性能阴离子交换膜水电解槽（AEMWEs）技术弥补了传统水电解技术成本高的缺点，这是用于生产绿色氢能的水电解技术的变革者。

韩国科学技术研究院 (KIST) 的研究团队联合研究项目开发了一种用于阴离子交换膜水电解槽 (AEMWE) 的膜电极组件 (MEA)，有望取代昂贵的现有 PEMWE 技术。研究团队说，他们已经测试了一种新的膜和电极组件，其性能比之前的AEM高出6倍，并且至少比它们的寿命长10倍。更重要的是，它甚至比目前的PEM技术有20%的性能优势。

AEMWE采用阴离子交换膜和电极粘合剂，不依赖昂贵的铂族金属电极，而是用铁代替钛来代替水电解槽的隔板材料。仅比较催化剂和隔膜材料的价格，制造成本比现有 PEMWE 降低了约 3,000 倍。然而，由于与 PEMWE 相比其性能低下，以及持续运行不到 100 小时的耐久性问题，它尚未被商业化使用。

研究小组通过增加结构内的比表面积，开发了基于聚（芴-共-芳基哌啶）（PFAP）的阴离子交换材料（电解质膜和电极粘合剂），在碱性条件下具有高离子传导性和耐用性，基于这项技术，开发了一种膜电极组件，”一份新闻稿中写道。”所开发的材料代表了超过1000小时运行的优秀耐久性，并实现了7.68A/cm2的新电池性能记录。这大约是现有阴离子交换材料性能的六倍，大约是昂贵的商业PEMWE技术（6 A/cm2）的1.2倍。

该技术克服了迄今为止被指出为 AEMWE 技术限制的核心材料的性能和耐用性问题，并将技术质量提高到允许替代 PEMWE 技术的水平。除了优异的性能和耐用性外，开发的阴离子交换膜材料的商业化也在进行中，并结合了大容量和大面积的应用。获取更多前沿科技研究进展访问：https://byteclicks.com

KIST的研究团队开发了一种超越现有水电解技术限制的材料和高效技术。这项技术有望为引入下一代水电解技术奠定基础。这可以显着降低绿色氢气生产成本。研究团队开发的材料具有很高的应用潜力，不仅可以作为水电解的核心材料，而且还可以用于氢燃料电池、碳捕获利用和直接氨燃料电池，这些都是下一代的氢气产业，具有很大的潜力。

该研究发表在《能源与环境科学》杂志上。

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