Roadmap toward next-generation proton exchange membrane water electrolyzers

质子交换膜燃料电池 质子 材料科学 纳米技术 工艺工程 化学 化学工程 电解水 核工程 废物管理 膜技术
作者
Yahao Gao,Hao Yu,Wenhui Wang,Peng Chi,Shiwei Liu,Hongyu Rao,Chunlei Bian,Junjie Ge
出处
期刊:Joule [Elsevier BV]
卷期号:10 (3): 102337-102337 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.joule.2026.102337
摘要

Green hydrogen production via proton exchange membrane water electrolyzers (PEMWEs) is crucial for achieving carbon neutrality, enabling large-scale renewable energy integration. By potentially lowering hydrogen production costs to under $2/kg H 2 by 2030, PEMWEs are poised to become central to the hydrogen economy. However, scalability from MW to GW levels presents significant challenges, particularly in catalytic overpotentials and transport resistances. This perspective outlines critical issues in catalytic overpotential, electron and proton transport resistance, and mass-transport limitations. We propose a comprehensive roadmap to advance PEMWE technology through improved catalyst designs, reduced transport resistances, and innovative manufacturing techniques, such as catalyst-coated substrates (CCSs). Achieving the ambitious target of 1.6 V at 3 A/cm 2 with reduced catalyst loading will require breakthroughs in materials science, cell architecture, and scalable production processes. This analysis emphasizes collaborative efforts and technological innovations to achieve a sustainable hydrogen future.
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