苏倩倩,米万良,张 聪,顾方伟,郑路凡,赵熙康,魏 强

(1.中国石化 石油化工科学研究院,北京 100083；2.中国石油大学(北京)化学工程与环境学院,北京 102249)

氢气是目前最具前景的储能介质，作为一种理想的能源载体它具有燃烧热量高[1]、燃烧无污染[2-3]、来源广[4]、可再生等优点。目前已经有多种氢气制备方法[5]，可由各种可再生或不可再生能源转化制得，其中通过化石燃料制氢过程中产生大量二氧化碳，制得的氢气多为灰氢[6]，通过可再生能源制氢过程中不产生污染物，制得的氢气多为绿氢或蓝氢。根据中国氢能发展要求，绿氢将是中国制氢发展的方向[7]。基于可再生能源电力的电解水制氢规模大、效率高、无污染、产氢纯度高，是生产绿氢的可靠技术。

基于可再生能源电力的质子交换膜(PEM)电解水制氢成本较高，目前尚不具备大规模发展的优势，亟待寻找降低电解水制氢成本的方法。制约PEM电解水发展的因素主要可以分为3个方面：一方面是质子交换膜成本较高[8]，目前常用的全氟磺酸质子交换膜多为杜邦公司的Nafion®[9]、Fumapem®等类固体聚合物膜，价格昂贵，需要进一步改进制备工艺、研究低成本的质子交换膜；第二方面是集电器和双极板成本高[10]；第三方面是制备膜电极所用的阴阳极催化剂成本高，满足阳极苛刻反应条件的催化剂主要局限于贵金属衍生物[11-12]。

阳极催化剂成本居高不下的根源在于阳极电极反应的过电势较高，同时处于氧化和酸性环境下，对催化材料的要求较苛刻。……