无电解镀镍 氢燃料电池原理、产业链报告分享及下载，你了解多少？

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虽然水电解作为清洁能源生产方法具有很大的潜力，但目前面临的主要问题之一是依赖于使用离子膜或镀膜进行气体分离。这些膜的使用不仅由于成本高、获取困难而增加了总体成本，而且由于膜的内阻而影响能源效率，增加了系统的能量消耗。另外，膜的稳定性不足，在功率变化时无法保证系统的稳定运行，容易被活性氧降解。这些问题大大缩短了膜的使用寿命，并导致系统故障率增加。

针对这些问题，解耦水分解技术和耦合氧化技术提供了一种新的解决方案，可以在不依赖膜的情况下实现气体分离，从而降低成本并提高系统稳定性和效率。

随着氢能技术的快速进步，越来越多的人关注水电解制氢的最新进展和应用。但信息海量、复杂，不易深入了解。因此，我们创建了水电解制氢技术交流社区，将行业专家和研究人员聚集在一起直接交流，探讨技术难题，分享最新成果和发展机遇。

1. 概念

1.解耦水分解技术：其核心目标是通过分时或分空间的方式电解水，分别产生氢气（H₂）和氧气（O₂）。该技术主要优势在于实现无膜电解，提升电解制氢的灵活性，允许可再生能源直接用于电解制氢，从而提高整个过程的效率和安全性。

2. 耦合氧化策略该策略通过选择其他热力学上更容易进行的小分子电氧化反应来取代传统缓慢的阳极释氧反应（OER），并将其与阴极释氢反应（HER）相结合，实现高效节能的制氢过程。该方法不仅可以降低所需电压，提高整体效率，还可以通过某些有机小分子（如甲醇）的电氧化生成比原料更有价值的化学物质（如乙二醇），从而在生产氢气的同时提高经济价值。

3.技术优势：

与传统电催化水分解方法相比，该新型电解技术与策略具有显著优势，包括有效降低系统所需电压、避免爆炸性混合气体H2/O2的产生，消除了潜在的安全风险。

经过初步的经济测算，解耦水分解技术有可能将制氢成本降至13元/公斤，彰显其在可持续能源领域的巨大潜力和经济效益。

下面两张图简单描述了解耦水分解技术和耦合氧化策略两种技术架构。解耦水分解的技术难点主要在于寻找合适的解耦剂。此外，该技术的实现很大程度上依赖于设备的改进，因为它需要增加与传统电解槽不同的部件。

耦合氧化策略可能比解耦水分解策略更易于实现，因为它只需要在现有的碱性溶液中添加特定的小分子。解耦水分解技术需要考虑多个标准来选择合适的解耦剂，例如电极和电解质之间的可逆转移能力、气体产生循环的耐久性，这与选择电池电极的过程类似。

2. 解耦水分解技术的优势

1、解耦水分解技术不仅可以降低成本，还具有高效节能的优势。它可以将能量转换效率从75%提高到98.7%，单位能量产氢量提高30%，从而降低运行成本，节省30%至50%的成本。尽管面临一定的挑战和困难，但该技术凭借明显的优势，成为降低制氢成本的首选解决方案。

2、解耦合水分解技术的优势包括更低的能源成本，如果使用易氧化的小分子或者有机小分子可以进一步降低能源成本，如果这些反应产物具有更高的经济价值，则可以得到更好的效果。

3、该技术避免了氢气和氧气同时生成，从而降低了氢氧混合气爆炸的风险，安全性更高。

4、其结构简单，无须改变现有碱性水电解槽的结构，只需将隔膜换成电阻较低的多孔膜，如聚丙烯栅网，即可避免氢气正负极直接接触。但选择合适的小分子作为反应物比较困难。有研究尝试了乙醇氧化成乙酸、乙醛、乙酸乙酯，苯甲醇氧化成苯甲酸等反应，但必须考虑经济性。例如乙醇氧化成乙酸在经济上不可行，因为乙醇的价格比乙酸高。

在目前的研究中，甲醇氧化制乙二醇被认为具有较高的经济价值，因为甲醇的价格约为2600元/吨，而乙二醇的价格为4100元/吨。基于这个价格差，氢气的价格可以定在13元/公斤。但挑战在于如何选择和优化催化剂，使甲醇转化为乙二醇的选择性达到80%以上，以及如何有效地分离产物，这些都是研究中的难点。

3. 耦合氧化策略的优势

1、降低能源成本。还原性有机物比水更容易被氧化，因此整个电解池阳极所需的工作电位比传统水电解低得多，促使阴极析氢反应快速进行。

2.副产物可产生更多经济价值。氧气是大气中第二丰富的成分，有许多不同的低成本制备和获取氧气的方法。水电解系统阳极获得的氧气经济上无利可图。在产生氢气的同时，阳极上的有机底物会被氧化成可能具有更高附加值的其他产物，这在经济上更有利。

3、耦合氧化策略反应更安全。与传统的水电解反应相比，该新反应不产生O2，避免了阴极气态产物H2面临的污染问题，也消除了可能发生的爆炸风险。

4、电解池结构比较简单，基于上述产品不含氧气等氧化性气体的特点，电解池不需要隔膜来隔离正负极产品，可以进一步降低成本。

传统水电解制氢的工作原理是基于阴极析氢反应（HER）和阳极析氧反应（OER），需要用离子交换膜（或多孔膜）将两电极隔开，防止氢/氧混合。水电解制氢的速率和能耗受到HER和OER动力学、过电位和膜电阻的限制，表现出能耗高的缺点，限制了其大规模应用。

结尾

艾邦已建立制氢行业交流群，集中讨论制氢、碱性水/PEM电解器（隔膜、板片、催化剂、极架、密封垫片等）、PPS、质子交换膜、钛金属、镍网等上下游产业链、设备、材料、配件等配套资源，欢迎大家加入。

推荐活动：

会议议程

7月18日（周四）：14:00-18:00签到

7月19日（周五）：7:30-8:50签到；8:50-18:00会议；18:00-19:30晚宴

课题方向

序列号

课题方向

2024年水电解制氢技术应用现状及未来趋势

高性能碱性制氢电解器的开发及应用

PEM制氢电解槽降低成本方法分析及实践

SOEC电解槽应用场景分析

AEM电解槽关键技术及零部件取得突破

电解槽轻量化发展趋势及塑料极架的应用挑战

复合隔膜制氢的缺点及解决方法

氢气电解器生产及自动化装配线

质子交换膜在氢气生产中的应用

10

电极板镀镍工艺分析

11

PPS布织造技术及应用

12

蚀刻双极板在PEM制氢设备中的应用

十三

制氢效率提升及催化剂开发应用

14

氢气纯化技术及设备在制氢系统中的应用

15

热喷涂技术在制氢电极中的应用

16

制氢电源分析及选型应用

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