镍基催化剂是为货物和人员运送提供能源的关键，在陆运、海运和空运中被广泛使用。除了在生物柴油、可再生柴油和SAF（可持续航空燃料）的生产中发挥作用外，镍催化剂还可用于制氢水电解槽。氢气可以直接燃烧，用于燃料电池，加氢处理可用于其他可再生燃料，也可转化为甲醇或氨等燃料。氢气还可以用于其他化学品的净零生产，或用于铁矿石炼钢过程中。

燃料电池是一种反向电解槽，通过将氧气和氢气结合成水从而产生电能。当使用可再生能源制氢时，这种氢被称为“绿”氢。国际能源署预测，未来25年，绿氢需求量将呈爆炸式增长。

目前，可供使用的电解槽有4种：聚合物电解质膜（也称为质子交换膜，PEM）、碱性水电解槽（AWE）、阴离子交换膜（AEM）和固体氧化物电解池（SOEC）。虽然PEM电解槽效率最高，但它需要使用铂和铱作为电催化剂，而其他3种技术使用镍基作为电催化剂。

在含镍的电解槽类型中，AWE是商业范畴内较为先进的电解槽技术。AWE的阳极、阴极和电解槽流场组件中均含有镍。流场由松散的镍网组成，以便于传输电解质和析出气体。阳极通常是由烧结纤维组成的工程镍网，而阴极是涂有催化剂的类似镍纤维网。

因为AWE的资本成本相对较低，所以使用越来越广泛。为了最大限度地降低生产成本以及满足可再生电力的需求，AEM和SOEC也正在被推广使用。与AWE相比，AEM的电效率更高，使用的材料也类似，因此，通常视其为AWE与PEM的中间体。与AWE一样，AEM使用镍网或镍催化剂来控制流量和输送电流。与AEW中使用的相对简单的催化剂相比，AEM催化剂往往设计得更高级。具有高性能的阳极催化剂包括附在碳纸上的NiFe层状双氢氧化物和附在Ni泡沫上的NiCoSe合金。阴极催化剂倾向于采用附在镍网上的NiFe和NiCo合金。SOEC可在非常高的温度下（>600°C）运行，并具有较高效率，能够将废热集成到工业应用中。在SOEC中，电催化剂（通常是Ni金属颗粒）直接附在电解质上，电解质是一种在高操作温度下对离子导电的金属氧化物。

这些仅仅是使用镍催化剂和其他成分在未来低碳环境中发挥作用的例子。镍相对较低的成本、对腐蚀性物质的惰性，以及在电解槽中的具体性能特点，使其成为新兴技术不可替代的一部分。

（本文由国际镍协会提供资料整理而成）

 

来源：中国有色金属报网





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