不少人听说过摩托罗拉公司的铱星计划。1993年前后，当时移动通信的王者摩托罗拉公司推出了一个野心勃勃的全球无线通信覆盖计划 – 通过在近地轨道布置若干颗小型人造卫星组成网络，可以在任何地方、任何时间给客户提供无间断的卫星电话覆盖，这对于军事、海事、农业、勘探等很多应用具有不可取代的价值。

  根据摩托罗拉公司最初的预计，这样的一个网络需要77颗卫星才能提供全球24小时无间断的覆盖 – 而77号元素就是铱，于是摩托罗拉的 大聪明们就用铱的名字来命名这个卫星网络 – 铱星计划。

  后来发生的事情就很简单了，1998年铱星计划正式完成组网、2002年投入到正常的使用中（实际网络经优化后仅需要66颗卫星就可以覆盖，不过摩托罗拉并没有改用66号元素镝来命名），但由于无法在室内使用，而2G/3G无线网络的快速覆盖，替代了大量目标客户，导致潜在客户过少、成本无法分担，使得价格过高、最终在商业上失败，也间接导致了摩托罗拉公司的最终破产。

  铱是贵金属铂族金属的一种，是比重排名第二的重金属，其比重达到22.56 g/cm3，铱金属非常难融 – 其熔点高达2446 °C，在所有金属中排第七，次于钨、铼、锇、钽、钼、铌等。纯金属铱又脆又硬，其莫氏硬度达到6.5，但非常容易破碎，因此通常组成合金使用。铱金属非常抗腐蚀，室温环境下对绝大多数酸难以腐蚀，包括著名的王水（aqua regia）。

  由于铱金属的耐热性和抵抗腐蚀能力，在很多高温、高腐蚀性工作环境中得到了广泛的使用。比如航空工业、甚至是我们以前常用的钢笔，其笔尖最早使用的就是一个小小的铱粒，以提供足够的耐磨性（目前由于成本考虑，铱已经被更加便宜、但性能较低的铬镍金属合金来替代）。

  铱金属一个很重要、也是高度成长性的应用，是在PEM电解水制氢这样的一个过程中，必须时使用铂族金属作为催化剂 – 在阳极使用铱化合物作为催化剂，可以克服PEM电解水阳极强酸、强氧化的电化学反应环境，并保持良好的催化性能，加快析氧反应。作为催化剂，铱化合物在活性与稳定性之间取得良好的平衡，将在未来较长时间内处于不可取代的地位。

  通常而言，铱金属化合物会以非常薄的一层涂布在PEM膜上，起到催化剂的作用，目前比较一般的电解水制氢设备的铱载量约为1-2mg/cm2, 电流密度大约在1-2A/cm2@2V，也就是约0.3-0.5g/KW的铱用量。

  我们知道，氢能经济的一个核心目标，就是以风光电等可再次生产的能源，通过PEM电解水制氢把间歇式的电能转化为便于储存、运输和使用的氢能，如夜间、无风期，通过直接燃烧、燃料电池发电，提供给负载使用；或者作为燃料提供给氢能汽车、作为还原剂用于钢铁冶金、化工等行业，成为零碳、低碳能源的一个核心支柱，与动力电池、电动化等共同支撑零碳、低碳经济。其重要性不言而喻。

  铱金属在地壳中含量非常稀少 – 由于其比重较大，在早期地壳运动中绝大多数已经沉入地核，其地壳丰度仅为0.000003 PPM（小数点后面5个零），铱金属一般与其他铂族贵金属共生，其每年开采量仅有5-10吨之间，且其产量高度集中于南非 – 最近若干年，南非生产了全球约80-85%的铱。由于其产量极其有限，且需求一直上升，铱金属的价格在2021年已经上升到约$5000/盎司，远高于同期的黄金与铂（约$1500-2000/盎司）。

  鉴于氢能经济的加快速度进行发展，对风光电、电解水产生绿氢的产能迅速上升，对铱需求也水涨船高，在这种情况下，铱金属有可能成为未来氢能、特别是绿氢发展的一个瓶颈。根据目前的预算，如果产品技术没有显著提升，到2030年全球PEM电解制氢对铱金属的需求，会是目前的10倍以上 – 从目前的铱金属开采、勘探情况去看，这是一个不可能完成的使命。

  大多数工业化国家，包括美中国、美国、欧洲都已经意识到这样的一个问题。事实上，美国拜登政府2022的国情咨文明确提到包括铂族金属、重稀土的供应，会是零碳、低碳氢能源发展的一个重要的条件，并慢慢的开始根据美国1950 国防生产法案来采取对应措施。

  对于有限的资源，我们一定要要开源节流 – 一方面，除了南非之外，俄罗斯、津巴布韦等国也有若干铂族矿脉，其中必然有不少铱的储量；另一方面需要节流，尽量节省、并回收铱金属。

  目前全球铱金属回收率仅为40-50%，相对于同族金属铂、铑催化剂高达90%的回收率，这个回收率明显偏低，根本原因也是之前产业界普遍未对铱金属回收使用给予特别关注。这一忽略未来会迅速得以纠正。

  更重要的 一个抓手，是在不影响系统性能的前提下，尽可能降低系统的载铱量，如果从前述的1-2mg/cm2降低一个数量级到0.1-0.2mg/cm2，则现有铱的开采量、加上回收的资源总量，足以满足绿氢制备的需求。

  根据美国能源部的规划，以及工业界的展望，未来PEM电解水制氢将主要在降低铱用量、提高电流密度和系统寿命等技术方向上努力。

  目前国内各主要大学、研究结构等也在积极努力，从研究、生产、制造各个角度来推进PEM电解水制氢系统的大规模使用，其中降低膜电极铱载量是一个重要指标。

  膜电极铱载量的降低，大概能分为以下几个逻辑：通过重塑催化剂的结构以降低催化剂中贵金属的质量分数、改进涂布工艺降低催化剂层的厚度。

  合肥动量守恒绿色能源有限公司作为一个初创企业，依托于吉利大学邹晓新教授团队十年来在铱催化剂领域的潜心研究，在国产PEM电解水制氢铱催化剂和膜电极上取得了突破性进展，形成了铱黑、氧化铱、多孔结构氧化铱、负载型氧化铱、固溶体型铱催化剂等催化剂产品阵列。目前PEM电解水膜电极的铱载量，已能降低到0.2-0.4mg/cm2，且电流密度能够达到2A/cm2@1.8-1.9V（N117膜、80℃），也暨铱用量已低于0.1g/kw，并已初步具备小批量供货的能力。

  随着氢能产业的发展，产业链会慢慢的成熟，相信技术进步会逐步解决各个技术痛点，让绿氢真正变“绿”，绿氢助力碳中和。

  合肥动量守恒绿色能源有限公司，是一家专注于质子交换膜（PEM）电解水关键材料、组件和电堆的研发与生产的高科技企业，致力于成为业内领先的固体电解质膜电解电堆及关键材料供应商。企业具有一支来自于吉林大学、美国田纳西大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学和中山大学的研发和经营管理专业团队，在催化化学、流体力学、系统工程等领域经验丰富。

  依托吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室核心团队近十年的研发成果，公司已建立了国内最齐全的PEM电解水阳极铱基（Ir）催化剂产品序列，并拥有自主知识产权的阳极直通孔结构多孔传输层（SP-PTL）技术和膜电极工艺，有望大幅度提高电解水的效率，以此来降低绿氢的成本。公司将秉承“真诚、热爱、创新”的理念，与国内氢能行业同仁一起携手，以科学技术创新助力“双碳”目标的实现。

  中国电工技术学会团体标准T/CES 201-2023《PEM电解水制氢系统安全作业规范》由中国电工技术学会提出，国网上海综合能源服务有限公司等单位起草编制完成。该标准规定了PEM电解水制氢系统安全作业的基础要求、设备设施、运行维护、应急处理等方面技术要求。

  国网上海综合能源服务有限公司、国网综合能源服务集团有限公司、国网上海市电力公司、山东赛克赛斯氢能源有限公司、中国科学院长春应用化学研究所、中国科学院上海应用物理研究所、宝武清洁能源有限公司、上海浦江特种气体有限公司、上海氢能利用工程技术研究中心、上海科学院新能源技术研究所、上海氢锐科技有限公司、江苏氢港新能源科技有限公司、上海重塑斑斓氢能科技有限公司、国网（北京）综合能源规划设计研究院有限公司、新疆中昆新材料有限公司。

  窦真兰、张春雁、周喜超、黄方、王楠、邢巍、王建强、饶文涛、陈海林、林天霁、刘炜炜、王国粱、李振、丛琳、梁阳、肖国萍、吴亦伟、王晨、金钊、丁孝涛、张林娟、汪保国、沈炯、王晓云、王善彬、郝添翼、曹怀生、赵茜、汪传毅、郏琨琪、李子康、孙辰、姜宽。

  PEM电解水制氢技术近年来发展非常迅速，由于其单位体积内的包含的能量高、占地面积小、效率高、建设周期短、站址适应能力强等优点，未来在电力系统制氢储能中具有广阔的应用前景，是未来储能技术的发展的新趋势与研究热点。

  然而目前，中国储能领域的有关标准共计超过百余项，现行标准体系集中于设计、制造、检测、运维、安全等标准，PEM电解水制氢安全作业规程的标准大多分布在在设备本身技术方面的要求方面，针对储能电站用锂离子电池管理系统检测、试验等方面的规范化工作还尚未开展，有关标准研究还未深入且缺失严重，相应标准的滞后甚至缺失慢慢的变成了制约PEM电解水制氢技术产业进步的关键问题。

  本标准规定了PEM电解水制氢系统安全作业的基础要求、设备设施、运行维护、应急处理等方面技术要求。

  本标准适用于中型及以上的PEM电解水制氢系统安全作业。PEM电解水制氢系统是指利用质子交换膜技术进行水电解产生氢气和氧气的设备。根据其型号大小分为小型PEM氢气发生器（产氢量＜1Nm³/h)、中型PEM水电解制氢设备（1Nm³/h≤产氢量≤100Nm³）和大型PEM水电解制氢设备（产氢量＞100Nm³/h）。

  本标准批准发布后，经宣贯、实施，能够为PEM电解水制氢安全作业的规程评价提供相关依据，规范PEM电解水制氢安全方面的核心规章制度，以此全面建立PEM电解水制氢安全作业规程的评价体系，促进PEM电解水制氢技术的规模化与商业化发展。