基于铂族金属的质子交换膜(PEM)电解技术是一项具有竞争力的高端技术，并在电解制氢以及氢能在交通运输行业的应用取得了一定的成绩。

　　PEM电解槽在处理可再生能源时具有明显的优势，因为它们可以更持续、更快速地对某些通断状况做出反应。

　　质子交换膜电解槽将水分解为氢和氧，其所需的铱数量已经实现了大幅的节俭，目前的催化剂不仅含有更少量的铱，而且能够以更低的成本提供更高的性能。

　　在这些发展进程中，由于价格较低的钌可以部分替代稀缺的铱，以及合作制定了铱回收战略，PEM将在电解制氢和汽车燃料电池技术中取得重大进展。

　　稀缺的铱作为铂族金属的六种元素之一，在PEM电解槽的阳极起着关键作用，而贺利氏正在与PGM开采和回收公司斯班-静水（Sibanye-Stillwater）合作，在用铂族金属钌部分替代铱方面开展了深入的研究。

　　如果使用传统催化剂，主要由南非供应的铱的全球供应量将不足以达到欧盟委员会(European Union Commission)的目标，该委员会有一个推动需求的战略。

　　但Walter很乐观:“目前质子交换膜电解槽中的铱含量确实在大幅降低。”

　　他报告说，与几年前每千瓦需要1g铱的水平相比，目前铱的平均用量在0.3 克/千瓦-0.4 克/千瓦之间。他对贺利氏下一代催化剂实现0.08克/千瓦-0.1克/千瓦之间的用量前景持乐观态度。贺利氏是一家多元化的全球领先家族技术公司，总部位于德国哈瑙。贺利氏在南非以其位于Gqeberha的铂族金属精炼厂以及与诺瑟姆铂业（Northam Platinum）的长期密切合作而闻名。

　　作为贺利氏与斯班静水项目的一部分，正在开发的极具前景的铱/钌混合氧化物将达到0.08克/千瓦以下的用量水平。

　　然而，铱的回收仍然是关键，该公司正在与行业利益相关者合作，对回收战略进行微调。

　　Walter:我们说的通常是每年大约开采8到9公吨的铱。然而，这些铱不仅用于PEM电解。实际上，目前大多数铱被用于其他应用，如火花塞、坩埚、化学过程的催化剂和醋酸生产。根据我们自己的计算，当然，这些是基于对市场的一定理解而得出的假设和结论，我们认为每年最多有大约1.5公吨（1.5mt/a）来自初级供应的铱可用于PEM电解槽，以实现氢气的高产量。

　　铱对每个PEM电解槽来说都是至关重要的。要替代铱是不容易的。在学术界，有很多方法正在研究中，但就目前而言，铱在PEM电解中是固定的。但铱在PEM电解槽中的使用还没有得到优化，因此还有很多事情要做。目前，我们谈论的是用量大约为0.4克/千瓦的铱，以使铱的需求足以满足氢的大规模生产。为了实现PEM电解的超大规模发展，不仅在催化剂方面，而且在整个系统方面，都需要进行节俭。很多迹象表明，现在PEM电解槽中的铱确实在大量减少。

　　这是一个必杀技。在替代铱方面还有很多工作要做，首先是通过了各自的催化剂材料，我提到目前在使用二氧化铱黑作为催化剂时，每千瓦使用0.4克-0.3克的铱。随着贺利氏的新研发，我们已经将这一数值降到0.08克/千瓦-0.1克/千瓦。接着来说说钌和混合氧化物，这是我们正在使用的材料，产生一些很有希望的迹象，这实际上会大大减少铱的使用。这些技术仍在开发中，我认为低于0.08克/千瓦的负载将是可行的。当然，这不会马上实现，也许在未来几年就能达到。

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　　我认为PEM电解有两个主要的议题，一个是铱的节约，另一个是用催化剂中的钌部分取代铱。钌比铱便宜，所以把纯铱换成铱/钌混合氧化物催化剂会有成本优势。

　　今年1月，丹麦、德国、荷兰、挪威和瑞典向欧洲化学品管理局提交了一份监管提案，是关于全氟和全氟烷基物质（PFAS）的限制文件，以限制所有PFAS在欧盟的生产、投放和使用。

　　今年2月，欧洲化学品管理局发布了这一限制档案的初级版本，概述了拟议限制的范围和结构。

　　该文件规定全面禁止PFAS的整个物质类别，在法规生效后有18个月的过渡阶段。这包括禁止使用含氟聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)。

　　它还提议，在对社会至关重要且尚无替代品的行业，对个别应用实行6至12年的减免。

　　在此之际，含氟聚合物对于实现欧洲绿色协议、REPowerEU、可持续和智能交通战略、Fit-for-55、欧洲工业战略、欧洲芯片法案和其他关键的欧洲政策目标和战略，特别是那些旨在实现欧盟经济可持续转型的目标和战略，都至关重要。

　　这是个好问题。贺利氏不生产全氟烷基物质（PFAS），它是一组全氟碳氢化合物，也包括含氟聚合物。总的来说，我们谈论的是14000种物质，其中可能有一些是有毒的，你不希望它们存在，但其中有许多（并非大多数），都不那么重要，因为它们不具有毒性。例如，谈到聚四氟乙烯和含氟聚合物，它们也以PFSA的形式用于PEM电解槽。据我们所知，含氟聚合物是一种低浓度的聚合物。这项可能的禁令将对氢经济产生影响。然而，我认为政治和所有的行业协会都在澄清你不想要的PFAS物质和你想要的PFAS物质之间的区别，比如含氟聚合物。

　　PFAS有一个非常负面的含义，从化学上讲，它是一个巨大的物质群。有一些PFAS，我将其称为低分子量的含氟聚合物，可用作膜材料，上面涂抹着贵金属。含氟聚合物在氢经济的各种应用中都是至关重要的，在各种电解槽或燃料电池中，禁止这些含氟聚合物将会产生非常强烈的影响，不仅对氢经济，而且对日常生活都是如此，所以目前在政界和政府内部有很多争论，讨论如何对这组PFAS分子提出不同的看法。

　　PEM电解在处理可再生能源时具有明显的优势。总的来说，可能有四种主导技术。目前还有碱性电解，这是一项非常成熟的技术。PEM电解正在扩大规模，其在可再生能源方面具有优势，因为它可以更持续，更快速地对某些通断情况做出反应。高温电解需要进行一定的处理，使其在经济上可行。在我们看来，这更像是一个小众应用。除此之外，阴离子交换膜电解正尝试结合碱性电解的优点和PEM电解的优点。然而，这项技术甚至出现得更晚，并且尚未被证明在千兆瓦规模上可行。也许在未来，这也会发挥作用，但目前，我们有两种主要的技术，即碱性电解和PEM电解。

　　根据氢能委员会、麦肯锡和某些专家提供的数据，我们看到目前全球电解槽总容量约为170吉瓦，预计在2030年之前有30%至40%的应用会采用PEM电解法。

　　在我看来，与氢相关的交通领域也在发展中，首先针对的是重型应用，在这些领域，电池电动汽车的选择较少。当基础设施达到一定程度和一定规模经济时，市场也会青睐燃料电池。我认为燃料电池在乘用车领域也会有一定的份额，但在成本上与电池电动车竞争之前还需要一段时间。我们已经在中国和世界其他地区的重型汽车领域看到了这一点，举个例子，在德国，宝马正在向市场推出带有数个燃料电池堆的X5汽车系列。

　　我认为含有铂族金属的PEM电解是一项有竞争力的技术，它将在电解制氢以及交通领域方面取得进展。（来源：矿业周刊）

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