未來能源如何“氫”松

PAR：今天可真冷啊！趕緊把暖氣開啟。

SOL：的確！今年冬天全球都很冷...

PAR：哦，怎麼一籌莫展的。

SOL：唉，我的家鄉，英國今年已經出現了全國範圍的缺電，缺油和缺氣。歐洲，亞洲都出現了不同程度的能源短缺問題。能源緊缺已經迫在眉睫了。

PAR：天然氣，煤炭和石油等化石能源的不可持續性，不能成為未來能源方案的選擇。

SOL：對，中國將在2030年完成碳達峰，並在2060年達成碳中和，將為應對全球氣候變化做出重大貢獻。

PAR：既要解決能源短缺，又要應對環境汙染。各國都在努力提高太陽能，風能，地熱能等新能源在各自能源結構中的佔比。

SOL：但可再生能源存在能量密度低以及間歇性的問題，所以如何將其轉換成穩定能源，是能更廣泛利用可再生能源的關鍵所在。

PAR：你是不是想說氫能啊？

SOL：沒錯，氫能的獲取渠道多，燃燒後的產物是水，使之將成為未來清潔能源產業的希望。

PAR：我們電化學將在氫能產業中扮演什麼樣的角色呢？

SOL：我們想到一塊了，電化學在氫能製備和氫能使用兩個環節都大有可為！

PAR：那你快給分析下。

SOL：在制氫環節，以往常用的方式是化石燃料的裂化反應。但制氫純度低，原料來源少等問題限制了該技術的發展。在此背景下，電解制氫技術開始受到了關注。

PAR：哇哦，電化學制氫！

SOL：沒錯，電化學制氫技術主要有三種：1.鹼性電解水（Alkaline water electrolysis），該技術已非常成熟，是全球使用*廣泛的商業技術。但這並不能掩蓋其制氫電流密度小，制氫純度低的缺點。2. 上世紀80年代誕生的一種管式固體氧化物電解池制氫技術SOEC（Solid oxide electrolyzer），大大提高了制氫效率。有文獻提到在低至1.07V的電壓下，實現了接近100%的法拉第效率（工作電流密度為0.3A/cm²）。但由於該技術的操作溫度較高，所以找到一種高溫環境下耐用且價格低廉的陶瓷材料就成為關鍵因素了。3是被給予厚望的PEM（Polymer electrolyte membrance）高分子電解質膜技術，其操作電流密度大（*高可達2A/cm²），質子傳導快，氣體隔離性好等優點使之有望成為未來的制氫產業首選。

PAR：之前我們有探討過輔助分壓在PEM電解水中的應用吧？

SOL：是的，為了降低PEM技術的裝置成本，研究人員都將注意力集中在電解質膜的效能提高和鉑銥催化劑的替代上。輔助分壓技術可以進行陰陽極高頻傳質阻抗的同步測試，並可透過EIS擬合，進一步分析陽極催化層的電容響應。

PAR：電催化研究可是PARSTAT 3000A-DX的強項，雙通道與旋轉環盤聯用可進行OER和HER的動力學研究。

SOL：那電解質膜的高頻響應（15MHz以上）就是輸力強1260A（高頻至32M Hz）的強項了。固相的質子傳導速度快，那麼就需要更高頻的EIS激勵來完整地表徵其傳質過程。

PAR：電化學助力制氫研究，為中國“雙碳”目標貢獻自己的力量，也為未來全球能源發展立下自己的flag。

SOL：對，我們一直都在！