Aenert news. Invention analysis固体氧化物电解技术基于高温将水蒸汽分解成氢气或氧气。水蒸气被送入多孔阴极，在外部电压的作用下，在与电解质的边界处还原为 H2+ O2−。氧离子穿过固体电解质，在阳极氧化成纯氧。氢气被收集在阴极表面。该技术的主要组成部分包括带负电的阴极（发生氢气还原反应）、带正电的阳极（发生氧化反应）以及电解质，电解质确保离子在电极之间移动。固体氧化物电解池 (SOEC) 和固体氧化物燃料电池 (SOFC) 的设计通常相同，通常组合成单个电路，以确保在电解池或燃料电池模式下运行。SOEC 的关键特性首先包括电解过程温度相对较高，通常在 600-900℃ 范围内，以及陶瓷固体氧化物电解质。这使得 SOEC 电解具有诸多重要优势，例如由于动力学加速和高温下高电导率而实现的高效率、SOEC 和 SOFC...

Aenert news. Invention analysis质子交换膜（PEM）电解是一种很有前途的制氢方法。在PEM电解水时，水在阳极分离成氧气、氢质子和电子，在阴极发生质子和电子的复合形成水。相对较薄的聚合物电解质膜允许高压，同时提供可靠的电极绝缘和氢质子的高效传导性。这允许获得高纯度的氢气。电解过程中的各种损失，包括质子欧姆损失、质量传输损失、活化损失等决定了给定电流密度下所需的电池电压。电压升高会导致高功耗和电解器组件的加速损坏。PEM的一个重要优点是能够在相对较高的电流密度下操作电解器。此外，PEM还有其他优势，例如电解器设计紧凑，能量效率高，可达80%以上。 PEM的主要缺点是需要在阴极上使用铂或钯作为催化剂，在阳极上使用铱或氧化钌。这导致设计成本显着增加，并阻碍了PEM的商业化。...

Aenert news. Invention analysisWIPO和IP5发布了 2023 年全球专利活动的统计结果。下面我们对这些组织的年度专利报告进行了简要分析。 让我们回顾一下，WIPO 是世界领先的知识产权管理和保护组织。该组织有 190 多个成员。此外，WIPO 还根据《专利合作条约》（PCT）注册国际专利申请。WIPO 拥有的专利数据库 PATENTSCOPE 允许您查看在 PCT 系统和国家局提交的专利文件，以及获取全面的统计专利信息。 五大知识产权局（IP5）是世界五大专利局的专家协会——欧洲专利局（EPO）、日本特许局（JPO）、韩国知识产权局（KIPO）、中华人民共和国国家知识产权局（CNIPA）和美国专利商标局（USPTO）。根据 IP5 的计算，截至 2022 年底，1720 万项有效专利中有 91% 在 IP5 局的管辖范围内有效。 ...

Aenert news. Invention analysis使用质子交换膜（PEM）进行水电解是生产高纯度氢气和氧气而无碳氧化物排放的最有前途的方法。该技术与其他电解方法的根本区别在于使用固体聚合物电解质（SPE）作为分离膜，该膜提供阳极和阴极的电绝缘，以及电解的气体产物——氧气和氢气的分离。 使用聚合物膜的另一个重要优点是其高质子传导率（H+）。此外，PEM 设计紧凑，能够在高电流密度下运行，具有高出口压力并允许高出口压力。 在这种情况下，电极上会发生以下反应： 阳极：H2O = 2H+ +1/2O2+ 2e- 阴极：2H+ + 2e-= H2 因此，在 PEM 电解水的过程中，在阳极，水被分离成氧气、氢质子和电子，在阴极，质子和电子重新结合形成水。 然而，尽管与其他类型的电解相比，PEM...

Aenert news. Invention analysisCurrently, technology of hydrogen production through electrolysisis not competitive with the traditional steam reforming method in terms of either product price or performance. However, the use of steam reforming results in huge emissions of carbon dioxide and requires its subsequent disposal, which is not an easy task. In addition, this option uses fossil fuel –...

Aenert news. Invention analysis與甲烷重整相比，要實現水電解制氫的競爭力，需要解決電解槽設計中的許多複雜的工程問題。其中包括改進陽極和陰極、新型催化劑材料、優化膜和隔膜的設計、更先進的電解質等問題。在水電解過程中，此組件必須同時提供高電絕緣性能和所需的離子電導率，並防止形成的氣體擴散。 在這種情況下，作為電解槽設計的物質物體的隔板必須具有令人滿意的強度和耐久性。解決這個問題的方法包括使用新的化學元素和化合物、優化膜設計，包括與孔隙率和尺寸調節相關的設計、表面處理以及用高強度材料增強膜。以下是與水和鹼性電解質電解質相關的隔膜的最新專利文獻的簡要分析。為此，使用了我們關於該主題的專利資料庫，其中包括二十年來的九千多項專利和專利申請，完全對應於給定主題。鹼性水電解的引用量佔專利文獻總量的33.5%，僅次於質子交換膜（39.2%）。 Water...

Aenert news. Invention analysis通过电解生产氢气是可再生能源通过风力涡轮机和光伏电站及其中间储存创造完整发电周期的主要希望。这对于补偿由于自然循环而导致的这些发电能力被迫停机是必要的。同时，使用氢气作为燃料的燃料电池额外发电可以避免发电中断并显着提高可再生能源的容量系数。该链中的主要问题是通过电解水生产氢气。 目前，该技术在产品价格或性能方面都无法与传统的蒸汽重整方法竞争。然而，使用蒸汽重整会导致大量的二氧化碳排放，并需要随后对其进行处理，这并非易事。此外，该选项使用化石燃料——甲烷——作为原料，这扭曲了清洁能源的概念。到目前为止，除了电解水之外，基本上没有其他绿色氢气工业生产的选择。在这方面，正在进行大量的研究，以改进电解工艺并制造出电解槽的最佳组件。 ...

Aenert news. Invention analysis电解是生产绿色氢气的主要技术之一。然而，迄今为止，与蒸汽重整等技术相比，该技术实现可接受的竞争力的希望尚未得到证实。电解制氢的成本对于大规模生产来说仍然太高。此外，电解的另一个重要问题是需水量高，消耗量大。此外，如果我们只讨论整个生产链中的绿色氢，那么不可避免的要求仍然是使用可再生能源或至少来自核电站的电力。这预先决定了有关该过程的物流的额外且不便的问题的形成，因为将氢生产中心移至更靠近水力发电站或风电场几乎总是意味着将它们远离其消费中心。 显然，电解技术和经济指标所需提高的唯一可能选择是积累有用的工程解决方案的“临界质量”。电解技术领域的新创新提案的很大一部分集中在专利发明中。以下是过去 20...

Aenert news. Invention analysis此前，在我们2024年3月21日的文章中，我们修改了旨在提高水电解制氢效率的最新专利。该技术的另一个重要问题是水电解设施的运营成本较高，例如电力消耗、定期维护、更换退化或腐蚀的元件等。今天我们将看一下与此主题相关的最新专利。为此，我们收集了过去 5 年发布的 400 多项专利。这些专利可以涉及任何现有的电解技术，并解决除了高运营成本之外的其他问题。 首先，让我们根据近期电解专利池中的专利份额来检查排名靠前的申请人名单，旨在解决高运营成本的问题： Applicants’ share in the intellectual property market, %. Patents, 2019-2023 Value: Market involvement ratio*; Y axis: Ownership...

Aenert news. Invention analysis通过水电解生产氢气在现代世界具有重要意义。作为一种替代发电方式，它具有解决与可持续发展和气候变化相关的全球挑战的潜力。它为社会提供了多种优势，包括在绿色能源生产的情况下能源部门的脱碳、对于间歇性能源发电的社区非常重要的能源存储和电网平衡、更绿色的交通和工业部门以及能源独立。 水电解制氢的主要问题之一是主要过程的效率。它代表电解池本身及其主要部件（阴极、阳极、隔膜和相关催化剂）的性能。它可以包括工艺的能源效率、启动时间、工艺的稳定性、催化剂的活性以及其他能够确保高反应速率的要素等重要方面。 以下是对最近与改进相关的专利的简短回顾通过电解水制氢的主要过程的效率。为了进行本次审查，我们收集了过去 5 年发布的 2000...