AEM制氢“起风”

双碳目标及国家氢能中长期发展规划指引下，国内绿氢项目呈现快速增长趋势，给电解水制氢设备带来了巨大商业机会。基于对市场前景的良好预判，多方势力抓紧筹谋布局，技术路线呈多元化发展趋势，其中AEM作为一种新兴制氢技术路线正在兴起。

（来源：微信公众号“高工氢电” ID：weixin-gg-fcev 作者：辛友）

公开消息显示，深圳稳石氢能已推出了国产AEM电解水系统，北京未来氢能科技AEM制氢设备中试基地项目开工建设，引发行业人士的广泛关注。在国内ALK、PEM、SOEC等多种电解水制氢技术路线并存的背景下，AEM对比其他制氢技术有哪些优劣势，市场前景如何？

AEM技术优劣势分析

目前电解水制氢技术中，碱性电解水制氢（ALK）、质子交换膜电解水制氢（PEM）、固体氧化物电解水制氢（SOEC）、阴离子膜电解水制氢（AEM）这四种技术路线的技术特征、产业化程度各不相同，详情如下：

AEM主要结构由阴离子交换膜和两个过渡金属催化电极组成，一般采用纯水或低浓度碱性溶液用作电解质，并使用廉价非贵金属催化剂和碳氢膜。因此，AEM工艺具有成本低、启停快、耗能少的优点，集合了与可再生能源耦合时的易操作性，同时又达到与 PEM 相当的电流和效率。

虽然AEM可以同时兼具PEM和ALK的技术优势，但由于处于发展初级阶段，目前AEM的产品寿命、产氢规模等方面是否能够满足商业化运行，还存在疑问。

首先，由于AEM 在工作过程中，阴离子交换膜表面会形成的局部强碱性环境，使得 AEM在OH−的作用下发生降解带来的穿孔会引发电堆短路，影响使用寿命。

一家针对AEM运行情况做过实验的企业技术负责人告诉高工氢电，普通的阴离子交换膜太薄，在高温以及碱性条件下，非常容易破裂。国内可再生能源制氢项目对寿命要求比较高，而AEM产品寿命能否达到相关项目需求，还需要经过充分验证。

其次，AEM电解槽缺少大标方产品，也是制约其大规模商品化的难点。目前ALK电解槽单槽已经开始向1000Nm3/h以上迈进，PEM电解槽≥50Nm3/h的产品也已经处于示范期。但是AEM电解槽单槽产品还停留在0.5—5Nm3/h之间，很难满足我国西北、西南等地区大型可再生能源电解水制氢综合示范项目的采购标准。

不过，随着产业化进程的推进，未来AEM或许能够攻克相关技术难题。

“AEM电解槽与ALK电解槽最大的区别就在于使用的交换膜不同。阴离子交换膜的制备路线十分复杂，电化学性能较低、氢氧根电导率低、化学稳定性差是制约发展的主要瓶颈。” 一家制氢设备企业负责人告诉高工氢电，如果在阴离子交换膜技术上能够取得突破，AEM电解槽向单槽大标方迈进，也将是一片坦途。

国内AEM发展现状

据高工产研氢电研究所（GGII）预计，2022 年中国电解水制氢设备市场需求有望达到 730MW，同比 2021 年接近翻番；2025 年国内电解水制氢设备市场需求量将超过 2GW，相比 2020 年增长 6 倍以上。随着国内对电解水制氢设备需求的提升，AEM因其鲜明的特性，吸引了众多科研院所、企业展开布局。

清华大学、吉林大学、山东东岳集团、山东天维膜技术有限公司进行了阴离子交换膜研制相关工作，中科院大连化物所重点开展了催化剂的研发工作，中船718所开展了AEM电解槽的集成与基础研发工作。北京未来氢能、深圳稳石氢能则在大力推进AEM的产业化。

北京未来氢能总经理苏才华表示，公司AEM制氢中试基地集氢能创新中心、氢能测试中心、氢能装配中心三位一体，可生产包括阴离子交换膜、金属双极板、催化剂、膜电极制备、电解槽装配与系统集成等全套产业链。公司拥有来自国际一流专家团队和多项核心专利技术，目前的产品主要应用在小型制氢示范项目中，国内一家大型央企已采购了公司一台单槽3 Nm3/h的AEM电解水系统。

深圳稳石氢能总工程师张宝春透露，目前公司自主研发的单槽0.5Nm3/h的 AEM电解水系统，是由多台电解槽模块并联构建而成，可满足1～200 Nm3/h的氢气生产规格，既可以应用于分布式可再生能源小场景制氢储能，热电联供，也可以应用于较大规模可再生能源制氢项目，以及化工精炼、冶金、玻璃制造等工业制氢领域。

值得一提的是，就目前世界范围内AEM发展情况来看，包括中国在内的各国AEM发展均处于同一梯次，未形成明显代差。近年来我国逐步重视AEM的研发工作。

科技部2022年度“催化科学”重点专项项目申报指南于“可再生能源转化与存储的催化科学”子项下设“阴离子交换膜电解水制氢研究”专项，拟对高效催化剂的设计方法及规模化可控制备方法；高离子电导率、高稳定性阴离子交换膜；催化剂与膜相界面电荷传输和气体扩散行为；电解系统结构动态演化规律和失效机制；适用于波动输入功率工况的低能耗阴离子交换膜电解水器件等内容进行研发。

整体来看，AEM还是一项前沿技术，距离大规模商业化还有一段路要走。部分企业很看好这项技术，正在等待阴离子交换膜技术成熟。其中一家ALK电解槽生产企业表示：“我们企业现在走的制氢技术路线和AEM很相似，未来很容易往AEM制氢路线上切换。”

预计接下来AEM技术将加快更新迭代的速度。在绿氢产业快速发展推动下，未来兼具高效能与低成本的制氢技术能够实现全面推广。