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斯坦福大學(xué)ACS Energy Lett.：評(píng)估質(zhì)子交換膜電解槽中的還原貴金屬催化劑

質(zhì)子交換膜（PEM）水電解槽是脫碳制氫的關(guān)鍵技術(shù)之一。雖然質(zhì)子交換膜電解槽系統(tǒng)的市場(chǎng)正在增長(zhǎng)，但是目前商用系統(tǒng)中使用的貴金屬催化劑的成本和可用性可能會(huì)限制其部署。

基于此，美國(guó)斯坦福大學(xué)Thomas F. Jaramillo（通訊作者）等人報(bào)道了雖然銥（Ir）的可用性在短期內(nèi)不妨礙部署，但是Ir商品價(jià)格的無(wú)彈性是引起緊迫關(guān)注的原因。作者強(qiáng)調(diào)催化劑材料的多樣化，即使是其他貴金屬，也可以降低系統(tǒng)成本，降低供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。

在本文中，作者解決了兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：

（1）Pt和Ir稀缺性對(duì)PEM電解槽部署率有何影響？

（2）新型催化劑的活性、穩(wěn)定性和材料成本指標(biāo)應(yīng)如何優(yōu)化，該優(yōu)化如何取決于電解槽的應(yīng)用？作者說(shuō)明了如何通過(guò)PEM電解槽衍生的H₂需求來(lái)合理化催化劑材料稀缺性問(wèn)題。

作者進(jìn)一步討論了PEM催化劑的多樣化，特別是通過(guò)利用替代貴金屬或非貴金屬，如何在降低資本成本的同時(shí)降低材料稀缺的風(fēng)險(xiǎn)。

然后，作者應(yīng)用H₂(LCOH)分析的平準(zhǔn)化成本，在不同的PEM電解槽操作制度下，為新型催化劑（例如非貴金屬催化劑）建立成本驅(qū)動(dòng)的性能指標(biāo)。作者建議將該LCOH模型用作指導(dǎo)和評(píng)估未來(lái)催化劑開發(fā)的骨架。

此外，我們還分析了催化劑資本成本和催化劑活性在一系列操作條件（即容量系數(shù)、電價(jià)）下的平衡。本文提出的骨架是確定貴金屬和非貴金屬催化劑性能目標(biāo)（即活性、穩(wěn)定性、材料成本）的第一步，該目標(biāo)是PEM電解槽運(yùn)行條件的函數(shù)。

Evaluating the Case for Reduced Precious Metal Catalysts in Proton Exchange Membrane Electrolyzers. ACS Energy Lett., 2021, DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01869.

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01869.

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/17/3e695125bc/

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