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双碳政策下质子交换膜的机遇

发布日期:2022-10-28  浏览次数:665

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(元琛科技)2020年9月22日,我国在第七十五届联合国大会一般性辩论上提出在2030年之前实现二氧化碳排放达峰,到2060年实现碳中和目标。而目前碳基能源仍是我国能源结构主体,因此,在双碳战略背景下,能源结构亟需低碳化转型,而氢能由于其独有特性,将迎来发展新机遇。

 

氢能作为一种可再生绿色能源,应用范围广泛,无论是燃烧还是通过燃料电池化学反应,最终产物只有水,真正实现低碳甚至零排放;氢能具有高能量密度和高能量转化率,相较于汽油和天然气等传统燃料,相同质量的氢气可以在应用中释放更多的能量,具有极高的效率。同时氢能可以与可再生能源进行有效结合,通过电解水技术有效解决目前存在的可再生电力供应和用电需求时间不匹配的问题,实现可再生能源跨地域和跨季节的优化配置,提高可再生能源的利用率以及电力系统的灵活性。

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图1 氢能应用范围图

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表1 氢气、汽油和天然气能量密度对比表

氢能作为清洁绿色能源,其零碳排放性质,成为我国能源结构低碳转型中的主要方向, 而质子交换膜作为清洁绿色氢能的核心组件之一,下游应用广泛,主要应用于燃料电池、电解水制氢、全钒液流电池储能系统和氯碱工业等领域,在能源结构转型中将起重要作用。结合目前市场的发展趋势进行推测,我国质子交换膜市场未来将由车用燃料电池市场主导,市场规模超百亿元。

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图2 质子交换膜主要应用领域

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图3 质子交换膜外观图

 

质子交换膜(PEM),又称为质子膜或离子交换膜,是一种离子选择性透过的膜,在不同应用领域工作原理是不同的,如:质子交换膜在氢燃料电池、电解水制氢气等领域中所交换的阳离子为质子(氢离子 H+),而在氯碱工业中所交换的阳离子为钠离子(Na+)。

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图4 质子交换膜上、下游框架图


质子交换膜应用广泛,主要应用于燃料电池、电解水、储能电池、氯碱工业等领域,受益于环保趋严及政府政策支持,PEM燃料电池及电解水发展迅速,国内外市场都呈现出较快的需求增长和广阔的发展前景,燃料电池和电解水的快速发展,也将持续为质子交换膜带来可观的市场增量。(元琛科技