韩国研究人员开发水电解绿色制氢技术 可实现7.68A/cm2电密/工作时间超1000小时

作为一种潜在的清洁能源，氢有望成为化石燃料的替代品，近年来引起了人们的极大关注。研究人员一直积极研究和开发水电解技术，以从水中提取氢气，生产绿色能源，并避免排放温室气体。

（图片来源：KIST）

质子交换膜水电解槽（PEMWE）技术，采用昂贵的贵金属基催化剂和全氟碳基质子交换膜，是目前少数先进国家采用的核心材料技术。这类系统的制造成本较高。为了解决传统技术的局限性，韩国一研究团队最近开发出可用于新一代水电解系统的核心技术，不仅提高了耐久性和性能，而且大大降低绿色氢能源的生产成本。

据外媒报道，韩国科学技术研究所（KIST）宣布，其氢燃料电池研究中心（Center for Hydrogen and Fuel Cell Research）的So Young Lee博士和汉阳大学（Hanyang University）能源工程系的Young Moo Lee教授等人展开联合研究项目，开发了一种用于阴离子交换膜水电解槽（AEMWE）的膜电极组件（MEA），预计将取代昂贵的现有PEMWE技术。

AEMWE采用阴离子交换膜和电极粘合剂，不依赖昂贵的铂族金属电极，用铁代替钛取代水电解槽中的隔板材料。仅比较催化剂和隔板材料的价格，制造成本就比现有PEMWE降低了约3000倍。然而，与PEMWE相比，其性能较低，而且持续运行时间不到100h，因此还没有实现商业化。

该研究团队通过增加结构内的比表面积，开发出在碱性条件下具有高离子电导率和耐久性的聚芴基-羰基-芳基哌啶（PFAP）基阴离子交换材料（电解质膜和电极粘合剂），并在此基础上开发了一种膜电极组件。所开发的材料表现出超过1000h的优异耐久性，并实现了7.68A/cm2的新性能纪录。这大约是现有阴离子交换材料性能的6倍，是昂贵的商业PEMWE技术（6A/cm2）的1.2倍。

该技术克服了目前AEMWE技术中存在的核心材料性能和耐久性问题，并将技术质量提高到可以替代PEMWE技术的水平。除了卓越的性能和耐久性，随着大容量和大面积应用的发展，所开发的阴离子交换膜材料将逐步实现商业化。

研究人员表示，该团队开发了一种材料和高效技术，突破现有水电解技术的局限性。预计该技术将为引入下一代水电解技术奠定基础，明显降低绿色制氢成本。所开发的材料作为核心材料，具有很高的应用潜力，不仅可用于电解水，还可以用于新一代氢产业中的氢燃料电池、碳捕捉利用和直接氨燃料电池。