铱需求实现大规模PEM水电解潜在瓶颈吗

铱需求是实现大规模PEM水电解的潜在瓶颈吗？质子交换膜水电解（PEMWE）是未来可持续能源系统的关键技术。质子交换膜(PEM)电解槽使用地球上最稀有的元素之一铱作为析氧反应的催化剂。在本研究中，在目标GWa-1中实现PEMWE制氢的预期铱需求和潜在瓶颈规模在建立在三个支柱的模型中进行评估：(i)铱储量和矿山生产的深入分析，(ii)PEM水电解槽优化的技术前景，以及(iii)PEMWE安装率的市场增长覆盖50年的升级和成熟模型。作为主要结果，已经确定了满足未来巨大的铱需求的两个必要先决条件：首先。

PEM电解槽中铱催化剂负载的显着减少；其次，开发具有技术终结的铱催化剂回收基础设施。寿命回收率至少达到90%。作为一种通用能源载体，水电解制氢被视为未来可持续能源系统的关键要素。目前，基于大规模水电解的氢经济正在快速发展。当来自可再生能源的电能用于电解时。

产生的绿色氢可能不会排放温室气体。三种电解技术被认为是绿色制氢：低温范围的质子交换膜水电解（PEMWE）和碱性水电解（AWE）和高温范围的固体氧化物电解（SOE）。本研究侧重于使用铱催化剂的成熟PEMWE。虽然出于经济原因而减少催化剂负载的研究已经在调查中，但本分析提供了第一个关于大型PEMWE行业铱供需的可行性研究。除了相对无意义的稀缺性之外，该研究还处理了关于铱可用性的更可靠数据。评估铂族金属初级和次级矿山生产的背景及其影响大规模PEMWE实现的社会经济指标。通过将铱作为来自有效技术催化剂回收的二次原料来完成定量分析。由于PEMWE具有广泛的电流密度操作范围。

即高调节比瓶颈、出色的动态响应以及在显着压差下操作的可能性。因此PEMWE为大规模制氢提供了最有希望的前景。在PEM水电解槽中，铱在阳极上用作析氧反应的催化剂，因为它在活性和稳定性之间取得了良好的平衡。在阴极。铂基催化剂用于析氢反应.然而，铱作为铂族金属(PGM)属于地球上最稀有的元素。考虑到PEMWE与AWE和SOE的合理组合，有针对性和快速的工业化提出了以下问题：最先进和未来的PEM水电解槽的特定铱需求量是多少？

PEMWE的合理安装率应该是什么样的？铱需求是否会导致实现大规模PEMWE的潜在瓶颈？是否可以通过开采或回收来满足铱的需求？在回答这些问题之前。通过对全球铱的需求、生产和回收的深入分析，向读者介绍了关键元素铱的背景。第一个问题由PEMWE的技术特定铱需求模型解决。第二个问题由市场模型解决，涵盖工业规模PEMWE的市场启动、加速和成熟阶段，提出2020-2070年期间的具体安装率。

为了回答第三个问题，将这两个模型集成在一起，以便能够根据提议的PEMWE安装率的时间发展来计算铱的需求量。第四个也是最后一个问题在情景分析中得到解决。最终，这项工作旨在为从事铱、水电解甚至氢价值链工作的科学家和决策者提供超越常用且意义不大的铱稀缺性的事实和观点，以便更好地理解和克服相关的挑战。