双极膜研究进展及氢能方向应用展望
姚欣昀,钱汇东,赵宏滨(上海大学理学院)
摘要:燃料电池、电解水制氢等利用氢能的可再生能源转换技术在“双碳”目标进程中扮演着关键角色,双极膜燃料电池和双极膜电解水制氢是近十几年才提出的、以双极膜为电解质的新型电化学能源转换装置。从双极膜水解离机理出发,详细介绍双极膜的组成、界面层结构及制备工艺,并对双极膜在不同领域的应用进行了梳理和展望,其中主要着眼于双极膜在燃料电池和电解水制氢2大氢能领域的国内外研究进展,探索由双极膜结构带来的独特应用优势,提出关键问题和发展方向,总结绿色制氢发展的机遇和挑战。
关键词:双极膜;燃料电池;电解水制氢;氢能
目录介绍
1 双极膜的水解离理论
1.1 第二维恩效应(The Second Wien Effect,SWE)
1.2 化学反应理论(Chemical Reaction Theory,CHR)
1.3 中和层理论(Neutral Layer,NL)
2 双极膜的组成
2.1 离子交换膜层
2.2 界面层
2.2.1 水解离催化剂
2.2.2 界面层结构
3 双极膜制备工艺
4 氢能方向应用
4.1 燃料电池应用展望
4.2 电解水制氢应用展望
5 其他应用
5.1 资源生产和回收
5.2 CO2还原(CO2RR)
5.3 液流电池
6 结语
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