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  （1）PEM水电解槽选用质子交流膜，阻隔电极两边的气体，避免了碱性电解制氢隔阂气体易浸透的缺陷。

  PEM水电解槽以固体质子交流膜PEM为电解质，以纯水为反响物。因为PEM电解质氢气浸透率较低，发生的氢气纯度高，仅需脱除水蒸气，工艺简略，安全性高；电解槽选用零距离结构，欧姆电阻较低，明显进步电解进程的全体功率，且体积更为紧凑；压力调控规模大，氢气输出压力可达数兆帕，习惯快速改变的可再次出产的动力电力输入。

  PEM电解槽的阳极处于强酸性环境（pH≈2）、电解电压为1.4~2.0 V，大都非贵金属会腐蚀并可能与PEM中的磺酸根离子结合，从而下降PEM传导质子的才能。

  PEM 电解槽的电催化剂研讨主要是Ir、Ru等贵金属/氧化物及其二元、三元合金/混合氧化物，以钛资料为载体的负载型催化剂。当时的阳极铱催化剂载量在1 mg/cm2量级，阴极Pt/C催化剂的Pt 载量约为0.4~0.6 mg/cm2 。意大利研讨团队制备的 Ir0.7Ru0.3Ox 催化剂在阳极催化剂总载量为1.5 mg/cm2时，电解池功能可达3.2 A·cm–2@1.85 V。Giner公司研讨团队制备出的 Ir0.38/WxTi1-xO2 催化剂在Ir载量为0.4 mg/cm2时的全电池功能到达2 A·cm–2@1.75V，Ir用量仅为传统电极的1/5。膜电极上的铂族催化剂总负载量应下降到0.125 mg/cm2。

  Ru 的电催化析氧活性高于 Ir，但安稳性差；经过与 Ir 构成安稳合金可进步催化剂的活性与安稳性。中国科学院大连化学物理研讨所制备的 Ir0.6Sn0.4 催化剂，在全电解池测验中的功能为 2 A·cm–2@1.82 V；IrSn 可构成安稳的固溶体结构，与 Sn 构成合金的进程进步了 Ir 的分散性，有助于下降 Ir 载量。

  美国可再次出产的动力国家试验室、Giner 公司协作研制了多种金属有机结构（MOF）资料催化剂，价格仅为传统催化剂的 1/20，其间 Co-MOFG-O 催化剂在 0.01 A/cm2 下的过电位为 1.644 V(vs. RHE)，在半电池衰减试验中的功能优于传统 Ir 催化剂，但没有展开全电池测验。

  PEM膜产品有 杜邦公司 Nafion 系列膜、陶氏化学 Dow 系列膜、旭硝子株式会社 Flemion 系列膜、旭化成株式会社 Aciplex-S 系列膜、德山化学公司 Neosepta-F 等。Giner 公司研制的 DSMTM 膜现已规模化出产，比较 Nafion 膜具有更加好的机械功能、更薄的厚度，在功率动摇与启停机进程中的尺度安稳性杰出，实践电解池的使用功能较优。国产 PEM 产品在试用阶段。

  PEM 电解水的阳极需求耐酸性环境腐蚀、耐高电位腐蚀，应具有适宜的孔洞结构以便气体和水经过。受限于 PEM 电解水的反响条件，PEM 燃料电池中常用的膜电极资料（如碳资料）无法用于水电解阳极。3M 公司研制了纳米结构薄膜（NSTF）电极，阴阳南北极别离采取了 Ir、Pt 催化剂，载量均为 0.25 mg/cm2 ；在酸性环境及高电位条件下能够安稳作业，外表的棒状阵列结构有利于进步催化剂的外表分散性。Proton 公司选用直接喷雾堆积法来削减催化剂聚会现象，将载量 0.1 mg/cm2 的 Pt/C 和 Ir，载量 0.1 mg/cm2 的 IrO2 堆积在 Nafion117 膜上；单电解池的使用功能与传统高催化剂载量电解池类似（1.8 A·cm–2@2 V），在 2.3 V 电压下安稳作业 500 h。

  电解槽本钱中，双极板约占48%，膜电极约占10%。当时PEM世界领先水平为：单电池功能为2 A·cm–2@2 V，总铂系催化剂载量为 2~3 mg/cm2 ，安稳运转时刻为 6×104 ~8×104 h，制氢本钱约为每千克氢气 3.7 美元。下降 PEM 电解槽本钱的研讨会集在以催化剂、PEM 为根底资料的膜电极，气体分散层，双极板等中心组件。