科创中国

新能源及节能技术

PEM电解槽结构紧凑、简单，相同制氢量下，所需的系统质量和体积不到碱性电解槽的十分之一，未来将在多种场景的可持续制氢中发挥关键作用。根据中国氢能产业发展报告预测，到2025年，中国电解水制氢量将达到10GW，到2050年将达到500GW，其中，PEM电解水制氢在市场中的占比将于2050年达到40%，届时PEM制氢的总装机量将超过200GW。按照其中所需的氧化铱催化剂的市场规模将达到50亿元。依据此，在氢能领域战略发展的背景下。我们公司开发的氧化铱催化剂，在催化活性和耐久性方面已经全面超越了某进口型催化剂。目前已经实现小批量的销售。

为了降低PEM析氧催化剂中的铱含量，同时不影响其催化活性与稳定性。利用外源过渡金属（TM）掺杂诱导改善催化剂中TM-O-Ir的配位环境，精细化调控晶格氧附近的局域电荷分布；进而与氧化物载体相结合，对“TM-催化剂-载体”界面进行修饰锚定晶格氧，抑制晶格氧-氧氧化机制的发生，促进催化活性的同时改善催化耐久性。本项目借助“掺杂电子效应”和“载体界面修饰”相结合的策略，获得高效、相对廉价且兼具稳定性的铱基PEM析氧催化剂。 该铱基复合催化剂适用于质子交换膜电解水制氢电解槽。该铱基复合催化剂替代氧化铱催化剂在电解槽中使用，可以使得PEM电解槽的成本降低20~30%。 实施要点包括，将催化剂与多种有机试剂进行混合、搅拌、超声形成特殊浆液，接下来利用超声喷仪将包含催化剂的浆液喷涂在质子交换膜上负载量(约*** mg/cm2)。紧接着与气体扩散层（钛毡、碳纸）进行热压形成催化膜电极（MEA），最后将MEA与电解槽进行组装进行长期的产氢使用。

熊来飞 西安凯立新材料股份有限公司 工程师 陈丹 西安凯立新材料股份有限公司 高级工程师 张彬雁 西安凯立新材料股份有限公司 工程师