对标PEM，AEM电解槽的突围之路

一、PEM与AEM：不是对立，而是互补

PEM电解槽依靠质子交换膜传导H⁺离子，催化剂多为铂、铱等贵金属，系统结构紧凑、效率高、压力适应性强，适合高端工业制氢、航天、军用等场景。但其存在三大问题：

·催化剂成本极高，且资源稀缺

·膜材料长期依赖进口，卡脖子风险高

·高纯水运行要求增加系统复杂性和运维成本

相比之下，AEM采用碱性工作环境，传导OH⁺离子，可使用非贵金属催化剂（如NiFe、Co、Mn）和低成本聚合物膜，具备以下特点：

因此，PEM适合对性能要求极高的核心场景，而AEM则更具成本效益优势，更适合规模化推广、绿色能源配套、分布式制氢等新兴市场。

二、AEM当前面临的核心挑战

尽管具备理论优势，AEM技术距离广泛商用仍存在一定差距。其发展瓶颈不仅是“膜的问题”，更涉及材料体系、界面工程、系统设计等多维度挑战：

1.膜材料的稳定性和导电性仍需突破

AEM膜需要同时具备以下性能：

·强碱稳定性（抵抗脱氮、链断裂）

·高OH⁻导电率（>50 mS/cm）

·良好机械强度与柔韧性

·可批量制备的工艺性

但目前主流膜材料普遍存在“使用寿命短、导电性不足”的问题，实际运行寿命多在3000–8000小时，难以满足长期工业运行需求。导电性与膜厚度之间也存在权衡，薄膜导电性强但易损，厚膜耐久性好但电阻高。

2.气体交叉带来安全与效率隐患

由于OH⁻迁移机制，AEM更容易出现氢气穿透至阳极腔体，形成可燃混合气，尤其在启动、间歇运行阶段风险更高。因此：

·膜气密性设计需加强

·气液分离系统与背压系统需更精细控制

·压力分布管理与槽体密封结构成为系统工程关键

3.工程化和系统控制仍处初级阶段

AEM堆体装配、气液管理、PID控制、电源适配等方面尚未形成成熟的工程体系。系统层面仍面临：

·堆体一致性与可维护性差

·系统打造成本较高

·自动控制/数据采集平台薄弱

要实现工程级系统可靠性，需从设计—制造—测试全过程形成闭环迭代机制。

三、突围路径：AEM应从“材料+系统”双轮驱动

AEM技术突破不能依靠“单点创新”，而需要材料科学与系统工程的协同演进。

✅ 材料端：

·高稳定性膜开发：开发交联改性、纳米复合等多种策略，目标寿命≥10,000小时

·低成本催化剂体系优化：NiFeLDH、CoOx等非贵金属催化剂结构控制，提高活性与稳定性

·界面结合增强技术：通过原位生长、界面活化处理等工艺，提高MEA整体一致性

✅ 工程端：

·堆体模块化设计：标准化极板、密封垫圈、快装结构，提升装配效率与维修便捷性

·智能控制系统开发：构建基于温度、电压、电流、气体流速等多参量的监控控制逻辑

·BOP优化集成：氢气净化、液位控制、气液分离模块集成一体化，提高系统紧凑性与安全性

四、市场落点：AEM更适合这些“新型氢能场景”

在当前绿氢应用多元化趋势下，AEM技术尤其适合下列场景的推广应用：

·分布式可再生能源配套制氢

如光伏/风电基地配套小型绿氢系统，可就地制氢、缓解弃电、提高消纳比例
优势：适应波动负载，系统成本低，部署灵活

·零碳园区/工业副产氢提纯再利用

与燃料电池、储氢系统组合构建氢热电联供系统，实现能源闭环利用
优势：适合本地能源自给，氢气可用可储

·高校科研与实验用氢平台

小型AEM电解槽可替代高压氢瓶，为科研提供安全、按需产氢的方案
优势：纯度高、占地小、安全性优于储氢钢瓶

·城市级加氢站原位制氢

可利用市电或光伏+储能系统进行场站内制氢，替代远距离氢气运输
优势：节约氢运成本，响应时间快，建设周期短

五、未来展望：AEM的产业化“窗口期”已至

在政策、市场和技术三重驱动下，AEM水电解正在迈过“从实验室到工程”的门槛期。预计未来3–5年内，AEM将在如下方向实现突破：

·国产膜与非贵金属催化剂形成供应链规模化

·AEM堆体实现标准化、模块化批量制造

·与新能源配套部署的系统工程案例不断落地

·商业模式从“设备销售”向“绿氢整体解决方案”转变