觀點：PFAS禁令將推動AEM制氫技術

隨著人們對全氟烷基和多氟烷基物質(PFAS)使用的擔憂日益增加，陰離子交換膜(AEM)電解槽對氫氣工業可能變得越來越重要。

加拿大AEM初創公司Cipher Neutron的聯合創始人兼首席執行官Gurjant Randhawa表示，他預計在不久的將來，PFAS的使用將受到“全球限制”，這將給氫產業帶來供應鏈挑戰。

此前，氫技術公司對歐盟禁止包括PFAS在內的約1萬種物質的計劃表示擔憂，PFAS對電解槽和其他技術中的各種元素至關重要。

然而，Cipher Neutron的聯合創始人兼首席執行官Randhawa認為，從長遠來看，該公司的無PFAS電解槽技術將發揮至關重要的作用。

陰離子交換膜(AEM)常用材質有：聚苯乙烯-二甲基甲酰胺共聚物（PSDMA）、聚丙烯酸（PAA）、聚苯乙烯磺酸鹽（PSS）、聚芳基奎寧聚合物（PAQ）等。

據全球氫能網（h2.china-nengyuan.com）相關報道，美國初創公司1s1 Energy，通過無硼PFAS電解槽組提供綠色氫氣生產。該技術專注于使用可再生能源來分解水，在不排放二氧化碳的情況下生產氫氣。由于高電流密度，它還提供了長達九年的更長電堆耐用性和更小的占地面積。該公司的電解槽無PFAS選項為能源行業提供了新的環保氫氣生產能力。該技術入選“燃料電池技術十大趨勢（2024）”。

據知名研究機構IDTechEx的相關報告，通常，PEM的材料選擇是一種離子導電聚合物，稱為離聚體(Ionomers)。這些離聚體是全氟烷基物質(PFAS)家族的一員，隨著替代材料的出現，人們對PFAS的擔憂越來越多。

盡管占市場主導地位，但離聚體是一種含PFASs的材料，并且受到與PFASs有關的許多問題的制約。由于氟-碳鍵的強度，全氟烷磺酸被認為是“永久的化學物質”，在人體中的積累會導致幾種健康風險，如肝損傷、腎癌和對疫苗的反應降低。

PFASs在其制造階段、工業過程中的使用和報廢處理過程中可能被轉移到水循環中，導致不可避免地暴露于生物鏈中。生物積累發生在生物組織中，例如污染水中的魚，然后轉移到食物鏈的上游，包括人類。

PFAS化學品的制造和使用正受到越來越嚴格的監管。歐盟委員會于2021年禁止在包括消防泡沫在內的許多領域使用PFASs，意圖將其使用限制在具有關鍵社會重要性的應用領域，而歐盟可能在2025年之前限制所有PFASs的使用。

2022年12月，美國環保署發布了國家污染物排放消除系統(NPDES)計劃的附加備忘錄，旨在加快減少PFAS排放到水道的努力。

在這些當前和擬議的限制措施的支持下，許多公司正在采取行動減少對PFASs的依賴。一個有趣的案例是美國3M公司。自1947年以來一直生產PFASs的3M公司于2022年12月宣布，到2025年將停止相關產品的生產并努力停止使用PFASs。

3M指出，監管限制、消費者“對替代品越來越感興趣”以及運營困難是退出PFAS市場的主要原因。

IDTechEx預計在未來三到五年內，將開始從PFAS膜過渡到替代品(包括碳氫化合物)。原型開發項目正在與各種原始設備制造商和新材料進行合作，主要是在學術層面，如金屬有機框架(MOFs)，盡管這些材料仍處于早期階段，目前商業應用很少。

Cipher Neutron的AEM電解槽