對(duì)標(biāo)PEM，AEM電解槽的突圍之路

一、PEM與AEM：不是對(duì)立，而是互補(bǔ)

PEM電解槽依靠質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)H?離子，催化劑多為鉑、銥等貴金屬，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壓力適應(yīng)性強(qiáng)，適合高端工業(yè)制氫、航天、軍用等場(chǎng)景。但其存在三大問(wèn)題：

· 催化劑成本極高，且資源稀缺

· 膜材料長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，卡脖子風(fēng)險(xiǎn)高

· 高純水運(yùn)行要求增加系統(tǒng)復(fù)雜性和運(yùn)維成本

相比之下，AEM采用堿性工作環(huán)境，傳導(dǎo)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(diǎn)：

因此，PEM適合對(duì)性能要求極高的核心場(chǎng)景，而AEM則更具成本效益優(yōu)勢(shì)，更適合規(guī)模化推廣、綠色能源配套、分布式制氫等新興市場(chǎng)。

二、AEM當(dāng)前面臨的核心挑戰(zhàn)

盡管具備理論優(yōu)勢(shì)，AEM技術(shù)距離廣泛商用仍存在一定差距。其發(fā)展瓶頸不僅是“膜的問(wèn)題”，更涉及材料體系、界面工程、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多維度挑戰(zhàn)：

1.膜材料的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性仍需突破

AEM膜需要同時(shí)具備以下性能：

· 強(qiáng)堿穩(wěn)定性（抵抗脫氮、鏈斷裂）

· 高OH?導(dǎo)電率（>50 mS/cm）

· 良好機(jī)械強(qiáng)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(dǎo)電性不足”的問(wèn)題，實(shí)際運(yùn)行壽命多在3000–8000小時(shí)，難以滿足長(zhǎng)期工業(yè)運(yùn)行需求。導(dǎo)電性與膜厚度之間也存在權(quán)衡，薄膜導(dǎo)電性強(qiáng)但易損，厚膜耐久性好但電阻高。

2.氣體交叉帶來(lái)安全與效率隱患

由于OH?遷移機(jī)制，AEM更容易出現(xiàn)氫氣穿透至陽(yáng)極腔體，形成可燃混合氣，尤其在啟動(dòng)、間歇運(yùn)行階段風(fēng)險(xiǎn)更高。因此：

· 膜氣密性設(shè)計(jì)需加強(qiáng)

· 氣液分離系統(tǒng)與背壓系統(tǒng)需更精細(xì)控制

· 壓力分布管理與槽體密封結(jié)構(gòu)成為系統(tǒng)工程關(guān)鍵

3.工程化和系統(tǒng)控制仍處初級(jí)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(tǒng)層面仍面臨：

· 堆體一致性與可維護(hù)性差

· 系統(tǒng)打造成本較高

· 自動(dòng)控制/數(shù)據(jù)采集平臺(tái)薄弱

要實(shí)現(xiàn)工程級(jí)系統(tǒng)可靠性，需從設(shè)計(jì)—制造—測(cè)試全過(guò)程形成閉環(huán)迭代機(jī)制。

三、突圍路徑：AEM應(yīng)從“材料+系統(tǒng)”雙輪驅(qū)動(dòng)

AEM技術(shù)突破不能依靠“單點(diǎn)創(chuàng)新”，而需要材料科學(xué)與系統(tǒng)工程的協(xié)同演進(jìn)。

? 材料端：

· 高穩(wěn)定性膜開(kāi)發(fā)：開(kāi)發(fā)交聯(lián)改性、納米復(fù)合等多種策略，目標(biāo)壽命≥10,000小時(shí)

· 低成本催化劑體系優(yōu)化：NiFeLDH、CoOx等非貴金屬催化劑結(jié)構(gòu)控制，提高活性與穩(wěn)定性

· 界面結(jié)合增強(qiáng)技術(shù)：通過(guò)原位生長(zhǎng)、界面活化處理等工藝，提高M(jìn)EA整體一致性

? 工程端：

· 堆體模塊化設(shè)計(jì)：標(biāo)準(zhǔn)化極板、密封墊圈、快裝結(jié)構(gòu)，提升裝配效率與維修便捷性

· 智能控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)：構(gòu)建基于溫度、電壓、電流、氣體流速等多參量的監(jiān)控控制邏輯

· BOP優(yōu)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(tǒng)緊湊性與安全性

四、市場(chǎng)落點(diǎn)：AEM更適合這些“新型氫能場(chǎng)景”

在當(dāng)前綠氫應(yīng)用多元化趨勢(shì)下，AEM技術(shù)尤其適合下列場(chǎng)景的推廣應(yīng)用：

· 分布式可再生能源配套制氫

如光伏/風(fēng)電基地配套小型綠氫系統(tǒng)，可就地制氫、緩解棄電、提高消納比例優(yōu)勢(shì)：適應(yīng)波動(dòng)負(fù)載，系統(tǒng)成本低，部署靈活

· 零碳園區(qū)/工業(yè)副產(chǎn)氫提純?cè)倮?/p>

與燃料電池、儲(chǔ)氫系統(tǒng)組合構(gòu)建氫熱電聯(lián)供系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源閉環(huán)利用優(yōu)勢(shì)：適合本地能源自給，氫氣可用可儲(chǔ)

· 高校科研與實(shí)驗(yàn)用氫平臺(tái)

小型AEM電解槽可替代高壓氫瓶，為科研提供安全、按需產(chǎn)氫的方案優(yōu)勢(shì)：純度高、占地小、安全性優(yōu)于儲(chǔ)氫鋼瓶

· 城市級(jí)加氫站原位制氫

可利用市電或光伏+儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行場(chǎng)站內(nèi)制氫，替代遠(yuǎn)距離氫氣運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)：節(jié)約氫運(yùn)成本，響應(yīng)時(shí)間快，建設(shè)周期短

五、未來(lái)展望：AEM的產(chǎn)業(yè)化“窗口期”已至

在政策、市場(chǎng)和技術(shù)三重驅(qū)動(dòng)下，AEM水電解正在邁過(guò)“從實(shí)驗(yàn)室到工程”的門(mén)檻期。預(yù)計(jì)未來(lái)3–5年內(nèi)，AEM將在如下方向?qū)崿F(xiàn)突破：

· 國(guó)產(chǎn)膜與非貴金屬催化劑形成供應(yīng)鏈規(guī)模化

· AEM堆體實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化批量制造

· 與新能源配套部署的系統(tǒng)工程案例不斷落地

· 商業(yè)模式從“設(shè)備銷(xiāo)售”向“綠氫整體解決方案”轉(zhuǎn)變