對標PEM，AEM電解槽的突圍之路

一、PEM與AEM：不是對立，而是互補

PEM電解槽依靠質子交換膜傳導H?離子，催化劑多為鉑、銥等貴金屬，系統結構緊湊、效率高、壓力適應性強，適合高端工業制氫、航天、軍用等場景。但其存在三大問題：

· 催化劑成本極高，且資源稀缺

· 膜材料長期依賴進口，卡脖子風險高

· 高純水運行要求增加系統復雜性和運維成本

相比之下，AEM采用堿性工作環境，傳導OH?離子，可使用非貴金屬催化劑（如NiFe、Co、Mn）和低成本聚合物膜，具備以下特點：

因此，PEM適合對性能要求極高的核心場景，而AEM則更具成本效益優勢，更適合規模化推廣、綠色能源配套、分布式制氫等新興市場。

二、AEM當前面臨的核心挑戰

盡管具備理論優勢，AEM技術距離廣泛商用仍存在一定差距。其發展瓶頸不僅是“膜的問題”，更涉及材料體系、界面工程、系統設計等多維度挑戰：

1.膜材料的穩定性和導電性仍需突破

AEM膜需要同時具備以下性能：

· 強堿穩定性（抵抗脫氮、鏈斷裂）

· 高OH?導電率（>50 mS/cm）

· 良好機械強度與柔韌性

· 可批量制備的工藝性

但目前主流膜材料普遍存在“使用壽命短、導電性不足”的問題，實際運行壽命多在3000–8000小時，難以滿足長期工業運行需求。導電性與膜厚度之間也存在權衡，薄膜導電性強但易損，厚膜耐久性好但電阻高。

2.氣體交叉帶來安全與效率隱患

由于OH?遷移機制，AEM更容易出現氫氣穿透至陽極腔體，形成可燃混合氣，尤其在啟動、間歇運行階段風險更高。因此：

· 膜氣密性設計需加強

· 氣液分離系統與背壓系統需更精細控制

· 壓力分布管理與槽體密封結構成為系統工程關鍵

3.工程化和系統控制仍處初級階段

AEM堆體裝配、氣液管理、PID控制、電源適配等方面尚未形成成熟的工程體系。系統層面仍面臨：

· 堆體一致性與可維護性差

· 系統打造成本較高

· 自動控制/數據采集平臺薄弱

要實現工程級系統可靠性，需從設計—制造—測試全過程形成閉環迭代機制。

三、突圍路徑：AEM應從“材料+系統”雙輪驅動

AEM技術突破不能依靠“單點創新”，而需要材料科學與系統工程的協同演進。

? 材料端：

· 高穩定性膜開發：開發交聯改性、納米復合等多種策略，目標壽命≥10,000小時

· 低成本催化劑體系優化：NiFeLDH、CoOx等非貴金屬催化劑結構控制，提高活性與穩定性

· 界面結合增強技術：通過原位生長、界面活化處理等工藝，提高MEA整體一致性

? 工程端：

· 堆體模塊化設計：標準化極板、密封墊圈、快裝結構，提升裝配效率與維修便捷性

· 智能控制系統開發：構建基于溫度、電壓、電流、氣體流速等多參量的監控控制邏輯

· BOP優化集成：氫氣凈化、液位控制、氣液分離模塊集成一體化，提高系統緊湊性與安全性

四、市場落點：AEM更適合這些“新型氫能場景”

在當前綠氫應用多元化趨勢下，AEM技術尤其適合下列場景的推廣應用：

· 分布式可再生能源配套制氫

如光伏/風電基地配套小型綠氫系統，可就地制氫、緩解棄電、提高消納比例優勢：適應波動負載，系統成本低，部署靈活

· 零碳園區/工業副產氫提純再利用

與燃料電池、儲氫系統組合構建氫熱電聯供系統，實現能源閉環利用優勢：適合本地能源自給，氫氣可用可儲

· 高校科研與實驗用氫平臺

小型AEM電解槽可替代高壓氫瓶，為科研提供安全、按需產氫的方案優勢：純度高、占地小、安全性優于儲氫鋼瓶

· 城市級加氫站原位制氫

可利用市電或光伏+儲能系統進行場站內制氫，替代遠距離氫氣運輸優勢：節約氫運成本，響應時間快，建設周期短

五、未來展望：AEM的產業化“窗口期”已至

在政策、市場和技術三重驅動下，AEM水電解正在邁過“從實驗室到工程”的門檻期。預計未來3–5年內，AEM將在如下方向實現突破：

· 國產膜與非貴金屬催化劑形成供應鏈規模化

· AEM堆體實現標準化、模塊化批量制造

· 與新能源配套部署的系統工程案例不斷落地

· 商業模式從“設備銷售”向“綠氫整體解決方案”轉變