不同催化材料的陽極過電勢通常為200～500ｍＶ。在高電位、氧化、酸性環境下，PEM電解槽對陽極催化劑材料的要求極為苛刻，能滿足該要求的催化材料但限于某些貴金屬。通常，活性越高的金屬，其在水電解過程中越容易溶解，穩定性越差。例如：從金屬活性角度來講，金屬活性由高到低的順序為Ｏｓ＞Ｒｕ＞Ｉｒ＞Ｐｔ＞Ａｕ；但從金屬穩定性角度來講，其穩定性由高到低的順序為Ａｕ＞Ｐｔ＞Ｉｒ＞Ｒｕ＞Ｏｓ。綜合活性和穩定性等因素，目前工業上選用的PEM電解槽陽極催化劑以銥黑以及ＩｒＯ2等為主。它具有立即響應、更高的質子電導率、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優點。江蘇電解水 原理

除了降低催化劑貴金屬載量，提高催化劑活性和穩定性外，膜電極制備工藝對降低電解系統成本，提高電解槽性能和壽命至關重要。根據催化層支撐體的不同，膜電極制備方法分為CCS法和CCM法。CCS法將催化劑活性組分直接涂覆在氣體擴散層，而CCM法則將催化劑活性組分直接涂覆在質子交換膜電解水電解水兩側，這是2種制作工藝較大的區別。與CCS法相比，CCM法催化劑利用率更高，大幅降低膜與催化層間的質子傳遞阻力，是膜電極制備的主流方法。在CCS法和CCM法基礎上，近年來新發展起來的電化學沉積法、超聲噴涂法以及轉印法成為研究熱點并具備應用潛力。新制備方法從多方向、多角度改進膜電極結構，克服傳統方法制備膜電極存在的催化層催化劑顆粒隨機堆放，氣體擴散層孔隙分布雜亂等結構缺陷，改善膜電極三相界面的傳質能力，提高貴金屬利用率，提升膜電極的電化學性能。江蘇電解水 原理質子交換膜水電解器(PEMWE)技術在可再生能源的電催化制氫方面受到關注。

質子交換膜可普遍應用于燃料電池、電解水、氯堿工業等領域。PEM燃料電池及電解水發展迅速，國內外市場都呈現出較快的需求增長和廣闊的發展前景。從2011年到2019年，PEM燃料電池出貨量占比從44.9%進一步提升至82.7%，可見，全球PEM燃料電池出貨量高速增長。依據中國氫能聯盟對未來燃料電池系統成本的預測以及美國能源部披露的成本結構，綜合測算，燃料電池應用領域每年為質子交換膜帶來的市場增量將持續增長，到2025年、2035年和2050年將分別為9.80億、49.01億和67.39億，非常可觀。

質子交換膜水電解器(PEMWE)技術在可再生能源的電催化制氫方面受到關注。它具有立即響應、更高的質子電導率、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優點。借助創新的實驗方法和先進的表征技術，在揭示酸性介質中動態OER的復雜性和開發高效穩定的電催化劑方面取得了重要成果。本綜述重點介紹了在酸性介質中開發OER電催化劑的反應和降解機制以及較新進展。此外，還在設備層面討論了PEM水電解的進展。然而，所開發的催化劑及相關裝置的性能與工業應用仍有一定差距。通常，活性越高的金屬，其在水電解過程中越容易溶解，穩定性越差。

在未來前20年中因Ｉｒ使用壽命及裝置未到報廢時限等因素，PEM水電解裝置中Ｉｒ資源回收利用還沒有得到有效實施，因此對新Ｉｒ資源需求總量增長較快，到2045年Ｉｒ的需求量達到約1.5ｔ?ａ，小于Ｉｒ的產量，因而供給可以滿足需求。在2045—2070年，新增PEM水電解裝置裝機容量不斷加大，同時Ｉｒ資源的回收利用量也不斷加大。由于Ｉｒ資源的回收利用，Ｉｒ資源的累計需求增長率增長幅度不斷減小，到2070年Ｉｒ的需求量為2ｔ左右，增幅不大。因此，按照目前Ｉｒ的年產量，未來50年Ｉｒ供給可以滿足使用需求。堿性電解水技術較為成熟，造價成本也較低；但是與可再生能源適配性較差。江蘇電解水 原理

在能源供給側，氫能可以消納可再生能源電力，實現能量在時間上的存儲和空間上的轉移。江蘇電解水 原理

水電解槽制氫設備開發是國內外堿性水電解制氫研究熱點。可再生能源加速發展使得大規模消納可再生能源成為突出問題。堿性水電解制氫電解槽隔膜主要由石棉組成，起分離氣體的作用。陰極、陽極主要由金屬合金組成，如Ni-Mo合金等，分解水產生氫氣和氧氣。工業上堿性水電解槽的電解液通常采用KOH溶液，質量分數20%~30%，電解槽操作溫度70~80℃，工作電流密度約0.25A/cm2，產生氣體壓力0.1~3.0MPa，總體效率62%~82%。堿性水電解制氫技術成熟，投資、運行成本低，但存在堿液流失、腐蝕、能耗高等問題。江蘇電解水 原理

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