01

原理差異   

AEM電解槽原理

AEM電解槽的工作原理和傳統(tǒng)堿性電解水制氫有相似之處。在電解過程中，陰離子交換膜起到關(guān)鍵作用，它負(fù)責(zé)傳導(dǎo)氫氧根離子。通過這種傳導(dǎo)，將陰陽極隔離開來，有效防止氫氣和氧氣混合。

電解液可以是純水或者低濃度堿性溶液，這種電解液選擇為電解反應(yīng)提供了合適的離子環(huán)境，使得電解反應(yīng)能夠順利進(jìn)行。

PEM電解槽原理

PEM電解槽是基于質(zhì)子交換膜的技術(shù)。在陽極，水發(fā)生氧化反應(yīng)，生成質(zhì)子、電子和氧氣。生成的質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜傳輸?shù)疥帢O，在陰極質(zhì)子被還原成氫分子。反應(yīng)氣體在催化層的后部析出，這種緊湊的設(shè)計(jì)使得PEM電解槽能夠在高電流密度下操作，從而提高了制氫效率。

02

關(guān)鍵材料對比    

AEM電解槽關(guān)鍵材料

1）粉末電催化劑：

在析氫反應(yīng)（HER）中，AEM電解槽常用鎳基化合物，其中Ni - Mo合金是比較優(yōu)秀的非貴金屬析氫催化劑。在析氧反應(yīng)（OER）方面，基于過渡金屬元素的合金、氧化物等材料比較常用，鎳鐵層狀雙氫氧化物的催化活性較高。不過，在使用過程中需要重點(diǎn)關(guān)注催化劑層的性質(zhì)和導(dǎo)電性，因?yàn)檫@些因素會(huì)直接影響電解反應(yīng)的效率。

2）陰離子交換膜：

陰離子交換膜是由聚合物骨架和陽離子基團(tuán)組成的。理想的陰離子交換膜應(yīng)該同時(shí)具備較高的離子電導(dǎo)性、合適的尺寸穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。但在實(shí)際應(yīng)用中，高離子電導(dǎo)率和高穩(wěn)定性很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)。目前國外有像德國Fumatech公司的FAA3系列等產(chǎn)品，但在離子電導(dǎo)率、穩(wěn)定性等方面還需要進(jìn)一步提升。

PEM電解槽關(guān)鍵材料

1）催化劑：

陽極催化劑多采用Ir基和Pt基催化劑，因?yàn)殛枠O環(huán)境具有強(qiáng)氧化性，所以要求催化劑必須有高活性、穩(wěn)定性和耐腐蝕性。陰極催化劑常用Pt催化劑，這是由于Pt在酸性條件下具有快速析氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，能夠高效地促進(jìn)氫氣的生成。

2）質(zhì)子交換膜：

質(zhì)子交換膜主要有全氟質(zhì)子交換膜（如Nafion系列）、部分氟化質(zhì)子交換膜、非氟質(zhì)子交換膜和有機(jī)/無機(jī)復(fù)合質(zhì)子交換膜。其中全氟質(zhì)子交換膜應(yīng)用最為廣泛，但它存在成本高、在厚度和性能平衡方面需要優(yōu)化等問題。

03

系統(tǒng)設(shè)計(jì)與操作特性對比    

AEM電解槽系統(tǒng)設(shè)計(jì)與操作特性

1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

AEM電解槽的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有兩種思路。一種是沿用傳統(tǒng)堿性水電解槽設(shè)計(jì)，這種方式有利于產(chǎn)業(yè)化推廣，但是部分新技術(shù)特點(diǎn)可能無法充分發(fā)揮。另一種是采用類似PEM電解水的設(shè)計(jì)理念，不過這樣就需要解決膜材料離子傳導(dǎo)性與阻氣性能平衡等問題。目前AEM電解槽的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)理念還在不斷完善升級的過程中。

2）操作特性：

操作電壓和電流密度對AEM電解槽的能量利用效率和氫氣產(chǎn)量有重要影響，實(shí)際操作電流密度應(yīng)該低于臨界電流密度。操作溫度升高能夠提升反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，但同時(shí)也會(huì)加速陰離子交換膜的衰減。系統(tǒng)壓力提升有利于氫氣的儲(chǔ)存和利用，不過需要注意氫氣交叉滲透的問題。

PEM電解槽系統(tǒng)設(shè)計(jì)與操作特性

1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

PEM電解槽的系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較成熟，可以根據(jù)具體需求靈活調(diào)整操作參數(shù)，如操作電壓、電流密度、溫度和壓力等。

2）操作特性：

操作溫度和壓力對PEM電解槽的性能有顯著影響。提高操作溫度可以降低槽電壓、提高電流密度，但這對材料的要求也更高。

04

各自優(yōu)勢    

AEM電解槽優(yōu)勢

1）成本方面：

AEM電解槽采用堿性電解質(zhì)，能夠保留堿性反應(yīng)體系，這使得它可以使用非貴金屬催化劑和極板，從而有效降低成本。

2）產(chǎn)業(yè)化方面：

它與傳統(tǒng)堿性電解槽兼容性好，有利于在產(chǎn)業(yè)中進(jìn)行推廣。同時(shí)和PEM電解槽設(shè)計(jì)理念相似，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面：

AEM電解槽的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力較好，能夠更好地適應(yīng)可再生能源的間歇性，這對于利用可再生能源制氫是一個(gè)很大的優(yōu)勢。

PEM電解槽優(yōu)勢

1）技術(shù)成熟度方面：

PEM電解槽技術(shù)成熟度較高，已經(jīng)有商業(yè)化產(chǎn)品。

2）性能方面：

它的電流密度高，電解槽集成度也高。質(zhì)子交換膜具有高質(zhì)子傳導(dǎo)率，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓差操作，提高氣體純度。

3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面：

PEM電解槽的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性良好，啟動(dòng)速度快，能夠快速響應(yīng)電力輸入變化，和可再生能源的耦合性比較好。

通過對AEM和PEM電解槽在原理、關(guān)鍵材料、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與操作特性以及各自優(yōu)勢等方面的深度對比，可以更好地了解它們在制氫領(lǐng)域的特點(diǎn)和應(yīng)用場景，為制氫技術(shù)的選擇和發(fā)展提供參考。

第六屆世紀(jì)氫能與燃料電池大會(huì)

會(huì)議背景

為進(jìn)一步構(gòu)建政產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，CHEC2026第六屆世紀(jì)氫能與燃料電池大會(huì)定于2026年3月24日在北京召開。大會(huì)以 “氫啟新程，聚力騰飛”為主題，聚焦 “十五五” 氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局，邀請央國企、行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)、高校科研院所及金融機(jī)構(gòu)代表齊聚一堂，圍繞技術(shù)創(chuàng)新、降本路徑、商業(yè)模式重構(gòu)及全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同展開深度交流，推動(dòng)制、儲(chǔ)、運(yùn)、加、用各環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)展，助力氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量躍升。

大會(huì)同期將舉辦氫能觀察 “金鼎獎(jiǎng)” 評選及頒獎(jiǎng)盛典，表彰行業(yè)年度標(biāo)桿企業(yè)與創(chuàng)新成果，凝聚產(chǎn)業(yè)發(fā)展合力。

“十五五”戰(zhàn)略展望：氫基能源發(fā)展、支持政策、全球化

1.2026年中國氫基能源場展望和挑戰(zhàn)

2.2026 年中國電解槽市場展望和挑戰(zhàn)(獨(dú)家)

3.2026 年國際對綠色氫能市場展望和挑戰(zhàn)

4.“十五五”中國氫能產(chǎn)業(yè)政策展望和挑戰(zhàn)

5.“十五五”氫能資本市場展望和挑戰(zhàn)

6.“十五五”氫能低空經(jīng)濟(jì)展望和挑戰(zhàn)

7.“十五五”氫能交通領(lǐng)域展望和挑戰(zhàn)

8.氫能消費(fèi)主要市場:歐洲中東綠氫市場及標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)入

重塑能源及工業(yè)格局 風(fēng)光氫醇氨一體化從示范到規(guī)模化。

1.以電氫協(xié)同助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的探索與思考

2.綠氫經(jīng)濟(jì)性拐點(diǎn):堿性技術(shù)度電成本(LCOH)的臨界條件測算

3.大規(guī)模綠氫項(xiàng)目堿性電解槽技術(shù)難點(diǎn)探討

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5.不同溫度環(huán)境下的 AEM 電解性能優(yōu)化

6.堿性電解槽隔膜的材料選擇與性能優(yōu)化

7.堿性電解槽制氫電極最新技術(shù)進(jìn)展探究

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10.適應(yīng)風(fēng)光波動(dòng)電源的10%-150%動(dòng)態(tài)響應(yīng)技術(shù)

11.S0C未來發(fā)展趨勢與產(chǎn)業(yè)化路徑

12.摻氫天然氣輸送與利用關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用

氫能交通專題：重卡、無人機(jī)、兩輪車應(yīng)用技術(shù)和商業(yè)模式創(chuàng)新和挑戰(zhàn)

1.氫能無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展

2.氫能無人機(jī)場景應(yīng)用探索與規(guī)模化發(fā)展

3.液氫飛機(jī)輕量化技術(shù)趨勢

4.氫燃料電池?zé)o人機(jī)的商業(yè)化經(jīng)驗(yàn)分享

5.大重載氫電無人機(jī)商業(yè)應(yīng)用探索

6.氫能兩輪車“小場景大價(jià)值”的“試驗(yàn)場”

7.氫兩輪車解決“最后一公里”出行問題

8.氫燃料電池用碳材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

9.基于實(shí)際場景的氫安全試驗(yàn)評價(jià)技術(shù)研究與實(shí)踐

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