由博尔斯迈独立自主开发的具有完全自主知识产权的用于PEM制氢的核心材料。
其制备的主要过程是:

特点:
孔径和孔隙率均可控制;
梯度的孔道结构
大比表面积;
优良的水气传输性能;
优良导电导热性能;
耐高温、抗热震;
抗介质腐蚀;
可焊接和机加工。




比表面积:

Sv比表面积、Ks与孔棱特征相关的材料常数、d孔径、θ孔隙率
比表面积与物质传输速率的关系: 比表面积越大物质传输速度越快,比表面积越小,物质传输速度越慢。
PEM制氢钛粉毡(TPF)示意图:

优势:
1、增大气体扩散层与膜电极的接触面积,降低接触电阻。
2、减少表面尖刺,防止刺破膜电极,提高膜电极寿命。
3、优良的水气传输性能。
应用:
PEM制氢阳极扩散层GDL
阳极扩散层用于O2、H2O传质,具有高电位和酸性的环境,需要抗腐蚀性好的涂层。多孔传输层位于催化层和双极板之间,作为水的供给和生成气体的排放通路以及电子的传输通路,直接影响水电解反应的浓差极化和欧姆极化。多孔传输层既要有具有丰富的连续孔道结构,有利于水和析出气体的扩散传递,又要具有较好的导电性能,以降低欧姆极化。阳极侧多孔传输层在高电位酸性环境下,一般由抗腐蚀的钛多孔材料,其表面可以进行贵金属涂层处理,以降低接触电阻和使用寿命。

PEM的优势:
项目 | 碱性电解 | PEM电解 | SOEC电解 |
技术成熟度 | 大规模应用 | 小规模应用 | 尚未商业化 |
运行温度 | 80-90°C | 70-80°C | 600-1000°C |
电流密度 | 0.2~0.4A/cm2 | 1.0~2.0A/cm2 | 1.0~10 A/cm2 |
单台装置制氢规模 | 0.5~1000Nm3/h | 0.01~500Nm3/h | - |
电解槽能耗 | 4.5~5.0kWh/Nm3 | 3.8~5.0 kWh/Nm3 | 2.6~3.6kWh/Nm3 |
系统转化效率 | 60~75% | 70~90% | 85~100% |
系统寿命 | 已达10~20年(基本8年) | 已达10~20年(1000hr+) | - |
电源质量需求 | 稳定电源电网电 | 稳定或波动电源 | 稳定电源 |
负荷调停范围 | 25-100%额定负荷 | 0-160%额定负荷 | - |
系统运维 | 有腐蚀液,运维成本高且复杂 | 无腐蚀液体,运维成本低且简单 | 目前以技术研究为主,尚无运维需求 |
特点 | 技术成熟、系统稳定、成本低易于实现大规模应用,但实际电能消耗较大、需要稳定电源 | 占地面积小、间歇性电源适应性高、易于实现与可再生生能源结合,但设备成本较印
| 高温电解能耗低、可采用非贵金属催化剂,但存在电极材料稳定性问题、需要额外加热 |
与可再生能源的结合 | 适用于稳定电源的装机规模较大的电力系统 | 适用于稳定电源的装机规模较大的电力系统 适配波动性较大的可再生能源发电系统
| 适用于产生高温、高压蒸汽的光热发电系统 |
价格 | 2000~3000元/kW(国产) 6000~8000元/kw(进口) | 7000-12000元/kw | - |