PEM电解水制氢技术具有产氢纯度高、响应速度快、占地面积小等优点,它的工作原理是水分子在阴极、阳极催化剂作用下,分解生成氢气和氧气。
需要注意的是,PEM电解水制氢阴极和阳极的催化剂是不同的,阴极为铂碳催化剂,阳极一般为二氧化铱、铱黑等铱基催化剂。
铂碳催化剂在燃料电池上也有应用,而铱基催化剂相对来说,铱金属产量更低,因此低铱载量催化剂是开发热点。本文特地对PEM制氢铱基催化剂厂商做了整理,以供参考,欢迎扫码进群交流。
一、铱基催化剂在PEM制氢中的应用
1.氧化铱是析氧催化剂主要材料
质子交换膜常见的商用产品是全氟磺酸聚合物薄膜,因此PEM制氢膜电极的工作环境呈现强酸性,各个部件的材料都需要考虑耐腐蚀的性能。
同时,由于阳极侧是高氧环境,阳极电化学催化剂只能选择抗氧化、耐腐蚀性强的Ir、Ru等少数贵金属单质及其氧化物。
RuO2和IrO2对析氧电化学反应的催化活性最好,同时IrO2的稳定性更好,所以IrO2是析氧催化剂的主要材料,铱用量一般在1~2mgIr/cm²。
2.氧化铱的制备方法
氧化铱的制备方法主要有热氧化法、化学沉淀法、亚当斯(Admas)熔融法、溶胶-凝胶法等等。比如,化学沉淀法通常是向铱盐水溶液中加入碱(如氢氧化钠),经反应后得到氢氧化(Ir(OH)3(H2O)3或者IrOx·nH2O)沉淀,然后通过煅烧得到氧化铱。
3.铱金属产量与低铱载量催化剂开发趋势
铱金属在地壳中含量非常稀少,铱金属一般与其他铂族贵金属共生,做为铂金的伴生矿,其丰度比起同为贵金属的铂相比也要低一个数量级以上,所以铱注定不会成为铂族金属矿业公司的主产品,其产量注定要依据铂金的开采产量而决定。
目前,全球铱金属年开采量是9吨左右,且高度集中于南非,南非约生产了全球80-85%的铱。作为铂的伴生产品,在铂的产量不发生较大变化的情况下,铱的产量将会长期维持稳定,而铂的产量近年来始终稳定在200吨左右,从而决定了铱的产量难有大规模的提升。而且价格可能会居高不下。
在这样的背景下,低铱载量催化剂的开发、贵金属铱的回收成为行业关注热点。
二、PEM制氢铱基催化剂厂商介绍
1.贺利氏
贺利氏在贵金属行业已有160多年的历史。凭借在贵金属催化剂方面深厚的专业知识,贺利氏现提供丰富的PEM水电解制氢催化剂,其产品组合包括具有不同贵金属负载量的水电解制氢催化剂。
贺利氏的最新创新产品是基于钌的催化剂,用于质子交换膜(PEM)水电解。该催化剂通过一种新颖的方式将钌和氧化铱结合在一起,质量活性比氧化铱高出 50 倍,而且与单独的氧化钌不同,能够在操作条件下保持稳定。加速老化试验证实了这种新型催化剂在30000次循环后的稳定性,其活性损失明显低于氧化钌,与氧化铱相当。
2.济平新能源
济平新能源成立于 2018 年,是专注于贵金属化学技术解决方案的高新技术企业,秉持30年的研发和生产经验,在上海和佛山建立了两个研发生产中心,致力于成为全球领先的贵金属化学技术解决方案供应商。
济平新能源主营产品有:氢燃料电池催化剂、PEM催化剂,AEM催化剂、ALK碱性电极、电解铜箔阳极、氯碱行业产品等。
3.枡水科技
安徽枡水新能源科技有限公司(简称“枡水科技”)成立于2019年5月,是国家级高新技术企业,设有合肥和上海临港两大研发生产中心,枡水科技致力于构建制氢关键材料、核心部件及设备的研发、生产与服务全链条解决方案,已布局PEM电解水制氢、AEM电解水制氢等领域。
公司拥有多项核心技术的自主知识产权,主要产品催化剂、膜电极技术指标已达到国际同类产品水平,打破价格壁垒,实现规模量产,并率先进行低贵金属与国产化材料替代研发储备。
4.合肥动量守恒
合肥动量守恒绿色能源有限公司,作为一家专注于质子交换膜(PEM)电解水关键材料和器件的研发与生产的高科技企业,致力于成为业内领先的固体电解质膜电堆关键材料供应商。
合肥动量守恒拥有齐全的PEM电解水阳极铱催化剂产品系列,既涵盖了市面上主流的高铱型催化剂,也有新型低铱催化剂,同时可为客户提供配浆和涂布指导。
5.中科科创
宁波中科科创新能源科技有限公司成立于2015年08月,致力于纳米贵金属及其合金催化剂和燃料电池膜电极的研发、规模生产与推广应用。
6.清氢科技
清氢(北京)科技有限公司是依托清华大学氢能电催化技术,开展试验放大开发,为氢能产业化提供电催化相关材料、技术与装备综合解决方案和产品的科技创新企业。清氢科技制备的PEM电解水Ir基担载型催化剂可以提高电解水性能。
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