为了实现氢经济和新的脱碳能源模式,需要降低从生产到最终使用的核心清洁氢技术的成本和效率。在生产方面,这体现在能源部的“氢能地球计划”中,即在 10 年内将氢气生产成本降至 1 美元/千克,以及区域清洁氢中心计划。使用可再生清洁电力作为原料达到这些成本指标的固有方法是使用电解。电解技术中最重要的是利用离子导电聚合物(离子聚合物)的技术,包括聚合物电解质水电解器 (PEWE)。然而,这些技术需要表现出更高的效率、(动态)性能和耐用性,以降低成本并实现商业可行性。同样,离子聚合物对于实现固定和重型应用的燃料电池 (PEFC) 至关重要。 PEWE 和 PEFC 都涉及多个组件(例如催化剂、离子聚合物、传输层、膜、板)和多个阶段,现象发生在不同的时间和长度尺度上。这些技术的关键是离子聚合物和催化剂之间的界面,而传输现象在其中起着关键作用。在本次演讲中,我们将通过劳伦斯伯克利国家实验室的最新进展(包括基于离子聚合物的水电解中心 (CIWE) 的努力)概述其中一些技术。
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