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====== 氢能源 ======


氢是一种分布广泛的元素。氢气在氧气中燃烧后会生成水，具有热值高、无污染等优点，因此被认为是理想的清洁能源。氢气如果提取和储存得当，不仅可为房屋供暖，为汽车、火车、飞机等交通工具提供能源，还可以为工业生产过程提供清洁能源。因此，氢能被许多行业视为未来能源之星。


===== 制氢 =====


目前，氢的制取主要有三种较为主流的方式，分别是化石能源制氢、工业副产制氢和电解水制氢。其中，化石燃料制氢与“碳中和”的基本理念相悖；工业副产氢成本不受控且产能无法支撑整个产业。因此，符合碳中和目标以及供应需求的，实际上只有一条路线：利用可再生能源进行电解水制氢。




电解水制氢是指水分子在直流电作用下被解离生成氧气和氢气，分别从电解槽阳极和阴极析出。电解水制氢技术有三大主流路线，分别为碱性电解水制氢 (AE)、质子交换膜电解水制氢 (PEM) 和高温固体氧化物电解水制氢 (SOEC)。其中，PEM电解水技术利用质子交换膜代替了传统碱液电解槽中的隔膜和电解质，在电解循环过程中不存在碱液流失、腐蚀等问题，电解效率较高，安全系数高，电解槽的体积较小，快速启动、对太阳能和风能等反应迅速。目前PEM水电解制氢技术已在加氢站现场制氢、风电等可再生能源电解水制氢、储能等领域得到示范应用并逐步推广。

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燃料电池的关键材料

除可应用于纯水电解制氢工艺外，质子交换膜还可用于制造高效运转且性能持久的燃料电池。

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燃料电池就是通过化学反应，将燃料及氧化剂中蕴含的化学能转换为电能的装置。目前主要有五大燃料电池技术，分别为质子交换膜燃料电池 (PEMFC)、碱性燃料电池 (AFC)、磷酸燃料电池 (PAFC)、固体氧化物燃料电池 (SOFC) 和熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)。由于操作温度低、比能高、启动快等优势，PEMFC已成为目前最主要的燃料电池技术发展方向。在PEMFC中，氢燃料电池具有能量密度高、能量转化效率高、零排放、无噪声等优点，因此氢燃料电池车也被视为新能源汽车的下一个风口。

作为燃料电池的关键材料，Nafion™质子交换膜的作用是传递质子、绝缘电子、阻隔氢气和空气中的氧气通过质子交换膜互相渗透。燃料电池可为卡车、客车、轿车、火车、轮船等交通工具供能，还可为数据中心、医院、建筑物和工业生产提供不间断的备用电源。

作为电解水制氢和燃料电池的关键材料，质子交换膜性能的好坏直接决定了电解槽和电堆的性能和使用寿命。凭借高质子传导性、低气体渗透性、高机械强度和稳定的化学耐久性等优点，科慕公司的Nafion™质子交换膜是目前市场应用最广的质子交换膜之一。未来，在“双碳”目标的推动下，清洁能源需求增多，氢能和燃料电池将获得越来越多的关注，质子交换膜的市场也会更加广阔。
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