氢经济下，这种材料太太太关键了！

关键词 | 朗盛  助力氢经济

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在“双碳”背景下，氢能迎来了前所未有的机遇，相关产业发展势头看好。在向氢能经济过渡的过程中，质子交换膜（PEM）电解水制氢技术将发挥重要作用。但由于水中的矿物质及其他杂质会在很短时间内对膜造成破坏，为实现稳定的氢气生产，延长 PEM 系统的经济使用寿命，必须不断将这些杂质降至最低。因此，水净化系统在PEM工艺中发挥着关键的作用。

水电解制氢是获取氢能的重要手段，如果这一过程所需的电力来自可再生能源，则可实现极低的二氧化碳排放。目前全球成熟的电解水制氢技术，主要是碱性电解和 PEM 电解两种方式，另外固体氧化物电解水制氢、阴离子交换膜电解水制氢正在发展阶段。

其中，PEM制氢是指使用质子交换膜作为固体电解质，并使用纯水作为电解水制氢的原料的制氢过程。PEM电解水制氢技术具有能量转换效率高、反应速度快、产物纯度高等优点，非常适用于可再生能源如风能、太阳能输电的不均匀性、间歇性、波动性。因此在能源存储、燃料电池等领域具有广泛的应用前景。

与碱性电解法相比，PEM 电解法的电流密度高，可以在较小的系统中生产氢气；产生的气体无需进行脱碱处理，且分子级微孔的离子膜厚度很小，不易产生氢反渗透。并且PEM型的电解槽内两级室的集电器结构紧密且有弹性，重量仅是相同产氢量的普通电解槽的1/3，零极距，槽内阻小。此外，由于氢气的高压出口，PEM电解装置技术可以直接连接到加油站。

从技术角度考虑，其采用的电解池结构紧凑、体积小、利于快速变载，电解槽效率高、得到的气体纯度高、所需能耗低，更适合可再生能源的波动性，因此，PEM水电解技术被誉为制氢领域极具发展前景的水电解制氢技术之一。目前，该工艺已经发展得非常成熟，可以实现兆瓦级的高效生产。

PEM 技术采用多个水回路，还需要不断引入清洁水源，以补偿制氢过程中的水损失。据统计，在 100 兆瓦 PEM 系统中，每小时大约需要循环 6000~7000m³的工艺用水。由于矿物质和其他杂质会在很短的时间内严重损坏膜，因此工艺用水需要净化。

与此同时，在加工过程中，工作温度在 50°C~ 70°C 之间，系统组件中会释放出金属和有机杂质。为实现稳定的氢气生产和 PEM 系统的经济使用寿命，必须不断将这些杂质降至最低。

因此，PEM工艺中需要高效的水净化系统。 

针对此需求，特殊化学品公司朗盛在其Lewatit UltraPure系列中开发出了可用于PEM电解水处理的特殊离子交换树脂牌号，结合紫外线设计了一种特殊的工艺水处理方法。朗盛推出的Lewatit UltraPure 1242 MD（强碱阴离子交换树脂，SBA）、Lewatit UltraPure 1212 MD（强酸阳离子交换树脂，SAC）和Lewatit UltraPure 1295 MD离子交换树脂，针对该应用进行了优化，以确保低总有机碳（TOC）排放。

朗盛的离子交换树脂

目前，朗盛液体净化技术（LPT）业务部门正在与知名气体生产商洽谈，以制定PEM电解厂高效水处理标准。LPT技术市场经理Hans-Juergen Wedemeyer解释道：“我们的技术专长与高性能离子交换树脂相结合，为系统的水净化过程提供了支持。初步应用测试结果可模拟工厂条件，并优化使用最先进的Lewatit UltraPure离子交换树脂。朗盛因此为可持续的、气候友好型能源供应提供了支持”。

用于净化 PEM 电解系统工艺用水的三级抛光装置。阴离子交换模块（SBA 过滤器，Lewatit UltraPure 1242 MD SBA）、阳离子交换模块（SAC 过滤器，Lewatit UltraPure 1212 MD SAC）和混床（Lewatit UltraPure 1295 MD）

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