PEM水电解制氢铱基催化剂

PEM水电解等制氢法相关的贵金属解决方案

目录

PEM水电解制氢:电极催化剂

碱性水电解和固体氧化物电解是两种替代制氢技术,而质子交换膜(PEM)水电解制氢越来越受到关注。这种制氢技术将在人类社会向氢经济转型过程中发挥重要作用。

由于其出色的动态响应能力,PEM水电解制氢是储存过剩可再生能源的理想解决方案。此外,与碱性水电解制氢相比,高电流密度的优势使其能够通过更小的装置产生更多的氢气。得益于氢气的高压出口,PEM水电解制氢技术可直接用于加油站。

通过PEM电解水制取绿氢这一技术路线非常适合可再生能源的储存、运输和部署。扩大绿氢生产规模和降低成本是减少全球二氧化碳排放的重要途径。

贺利氏的PEM水电解制氢催化剂产品组合

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。

我们的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。

为了找到满足您需求的解决方案,我们能够在设备齐全的现场实验室和测试中心进行实测。


催化剂

铱黑

氧化铱

新一代低铱负载催化剂

铱钌合金催化剂

姓名

H2EL-Ir

H2EL-IrO

H2EL-xxIrO-S

H2El-xxIrRuO

主要特点

高金属纯度

高比表面积材料

低铱含量载体材料

低铱含量

关键性能

高活性、稳定

高活性、高稳定性

优异的活性与材料利用率

优异的活性与材料利用率

BET 高比表面积 [m2/g]

21 - 25

> 180

20 – 150

120 – 200

质量活性(1.45 Vcell (iR-free)* [A/g])

~ 79

~ 86

~ 570 (30%)

~ 450 (H2EL-50IrRuO)
 在线订购  在线订购 在线订购
 45% Ir
 35% Ir
 30% Ir
 10% Ir
 联系我们
80°C、5 cm² 电池;阳极 0.3 mg/cm²

与市场对标产品相比,铱可节约 50–90%

通过开发显著降低贵金属负载量的PEM水电解制氢催化剂,我们实现了突破性的创新。

H2-EL-xxIrO-S 是一种低负载型催化剂,与早期产品相比,可将催化剂性能提高三倍,同时将 CCM 中的贵金属负载量降低 50-90%。

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。除铱外,钌还能催化析氧反应(OER),这是 PEM 电解的关键部分。钌具有优于铱的催化活性,然而,与铱相比,钌在PEM电解槽的复杂条件下缺乏稳定性。

贺利氏提出的新理念解决了这一问题,通过一种新颖的方式将钌和氧化铱结合在一起,在保持钌催化活性提高的同时,还增强了稳定性。

这种钌-氧化铱材料带来了前所未有的活性提升。该催化剂的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。

节铱催化剂的应用将是氢气增产的一个重要因素。

Maximum New Electrolyzer Capacity

铱是一种稀缺金属,初级材料的开采依赖于铂金的开采。铱每年的开采量只有9公吨左右,而这一数量已被用于现有应用中。根据假设,通过在其他行业使用替代品以及在回收利用中处理额外的材料流,可以将大约 1.5 公吨铱转移到氢经济中,那么从 2023 年到 2030 年,总共可以获得大约 12 公吨铱。

另一方面,全球已宣布,到 2030 年,预计将有能力产生175吉瓦 (GW)的氢能。40%的氢能产能将通过基于铂族金属的质子交换膜(PEM)电解技术实现,这意味着会产生70吉瓦 (GW)的PEM水电解制氢产能。

按照目前平均需要400公斤的铱才能建设1吉瓦(GW)的产能来计算,到 2030 年将需要 28公 吨铱,超过了预期最大的的供应量(见上文)。如果将贺利氏下一代节铱催化剂的每吉瓦(GW)铱用量减少到100公斤以下(Möckl 等人,JECS 2022),则只需要 7 公吨铱,这是可以实现的。

联系贺利氏电极催化剂专家

Sales

Dr. Julia Keck

氢气系统

双极板用铂前驱体

一个PEM电解槽由50到150个电解池组成,形成一个电解电堆。在电解电堆的相邻电解池之间,双极板将电解池隔开,并将水和气体产物输送至交换膜再输出。此外,双极板具有导电性并有助于系统冷却。

双极板材料有多种选择,但如果选择金属,双极板就需要镀上铂等贵金属涂层,以防止金属受到腐蚀。否则,电解池中的高电压会引发不必要的电化学过程,引起氧化并因此导致双极板性能衰减。贵金属涂层可以防止材料衰减,有助于改善材料性能,延长其使用寿命。

利用DNS镀铂液,可以通过电镀工艺为双极板镀上薄铂层。贺利氏可以根据您的特定需求提供质量可靠的DNS镀铂液。欢迎联系我们!。

虽然铂涂层有助于延长电解电堆的使用寿命,但有时候它仍会寿终正寝。利用贺利氏领先的PEM电解池回收服务,可以从催化剂涂层膜(CCM)中提取贵金属,从而实现闭环。

联系贺利氏双极板前驱体专家

Sales

Dr. Detlef Gaiser

Chemical Products

碱性水电解制氢(AWE)

目前,大多数的氢都是通过碱性水电解(AWE)工艺生产的。这项技术已经存在了几十年,一般不会用到贵金属。在许多情况下,它一直是并且仍然是首选的制氢方法。但与此同时,PEM水电解制氢在一些新兴领域崭露头角,例如当电力输入很不稳定时,特别是在绿色能源领域,PEM电解法具有明显的优势。

如前所述,碱性水电解制氢通常不涉及贵金属。然而,由于氧化锆和镍等部分材料的供应受到影响,还需要考虑替代材料,这其中就有些材料涉及铂族金属。

如果您有兴趣了解贵金属对碱性水电解制氢的贡献,贺利氏专家将很乐意为您提供帮助。

联系贺利氏碱性水电解制氢专家

Sales

Dr. Detlef Gaiser

Chemical Products

高温固体氧化物电解制氢(SOEC)

在固体氧化物电解(SOE)制氢工艺中,固体氧化物燃料电池(SOFC)以反向模式运行。此时,它并非用作燃料电池利用氢发电,而是通过施加电压将水蒸汽分解为氢气和氧气。因此,电池/电解池的实际用途有二:一是用电制取氢气(电解池),二是用氢气发电(电池)。

固体氧化物电解池(SOEC)或固体氧化物燃料电池本身很少使用贵金属。然而,它们通常与产生余热的工业流程结合使用,这样可以获得所需的高温。在这些工艺流程中,经常会用到含有贵金属的部件。

在燃料处理方面,贺利氏为催化重整、水煤气变换或气体净化提供优先氧化(PROX)或选择性甲烷化等催化方案,并且可以根据独立分布式系统的运行需要专门打造。欢迎访问  气体净化页面 或我们的  燃料电池运行方案 ,进一步了解HeraPur®净化技术。

与其他电解方法一样,从固体氧化物电解产生的混合气体中可以轻松提取出氢。如需了解更多相关信息,请访问  氢气净化

联系贺利氏高温固体氧化物电解专家

Sales

Dr. Hendrik Spod

Chemical Catalysts, Emission Catalysts

其他主题