氫是一種分布廣泛的元素。氫氣在氧氣中燃燒後會生成水，具有熱值高、無污染等優點，因此被認為是理想的清潔能源。氫氣如果提取和儲存得當，不僅可為房屋供暖，為汽車、火車、飛機等交通工具提供能源，還可以為工業生産過程提供清潔能源。因此，氫能被許多行業視為未來能源之星。

　　那麼，制氫方式有哪些呢?

　　目前，氫的制取主要有三種較為主流的方式，分别是化石能源制氫、工業副産制氫和電解水制氫。其中，化石燃料制氫與“碳中和”的基本理念相悖;工業副産氫成本不受控且産能無法支撐整個産業。因此，符合碳中和目标以及供應需求的，實際上隻有一條路線：利用可再生能源進行電解水制氫。

　　今天我們就來聊聊特别“綠”的電解水制氫!

　　電解水制氫是指水分子在直流電作用下被解離生成氧氣和氫氣，分别從電解槽陽極和陰極析出。電解水制氫技術有三大主流路線，分别為堿性電解水制氫(AE)、質子交換膜電解水制氫 (PEM) 和高溫固體氧化物電解水制氫(SOEC)。其中，PEM電解水技術利用質子交換膜代替了傳統堿液電解槽中的隔膜和電解質，在電解循環過程中不存在堿液流失、腐蝕等問題，電解效率較高，安全系數高，電解槽的體積較小，快速啟動、對太陽能和風能等反應迅速。目前PEM水電解制氫技術已在加氫站現場制氫、風電等可再生能源電解水制氫、儲能等領域得到示範應用并逐步推廣。

　　燃料電池的關鍵材料

　　除可應用于純水電解制氫工藝外，質子交換膜還可用于制造高效運轉且性能持久的燃料電池。

　　燃料電池就是通過化學反應，将燃料及氧化劑中蘊含的化學能轉換為電能的裝置。目前主要有五大燃料電池技術，分别為質子交換膜燃料電池(PEMFC)、堿性燃料電池 (AFC)、磷酸燃料電池 (PAFC)、固體氧化物燃料電池 (SOFC) 和熔融碳酸鹽燃料電池 (MCFC)。由于操作溫度低、比能高、啟動快等優勢，PEMFC已成為目前最主要的燃料電池技術發展方向。在PEMFC中，氫燃料電池具有能量密度高、能量轉化效率高、零排放、無噪聲等優點，因此氫燃料電池車也被視為新能源汽車的下一個風口。

　　作為燃料電池的關鍵材料，Nafion？質子交換膜的作用是傳遞質子、絕緣電子、阻隔氫氣和空氣中的氧氣通過質子交換膜互相滲透。燃料電池可為卡車、客車、轎車、火車、輪船等交通工具供能，還可為數據中心、醫院、建築物和工業生産提供不間斷的備用電源。

　　作為電解水制氫和燃料電池的關鍵材料，質子交換膜性能的好壞直接決定了電解槽和電堆的性能和使用壽命。憑借高質子傳導性、低氣體滲透性、高機械強度和穩定的化學耐久性等優點，科慕公司的Nafion？質子交換膜是目前市場應用最廣的質子交換膜之一。未來，在“雙碳”目标的推動下，清潔能源需求增多，氫能和燃料電池将獲得越來越多的關注，質子交換膜的市場也會更加廣闊。

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