清能股份新型AEM技术引领全球绿氢迈入1美元时代！2024年AEM制氢“起风”？
2月27日，清能股份官微宣布在阴离子交换膜(Anion Exchange Membrane，简称“AEM”)方面取得重大技术突破，这将引领全球绿氢生产成本迈入1美元/kg时代。该项新技术的推出将有助于绿氢制取在绿色钢铁、绿色肥料、绿色氨、合成燃料和氢能电动交通领域的推广和应用，加速推动全球脱碳。
近年来，部分制氢技术初步展现出了其市场发展前景，但实际上许多方案仍然存在价格昂贵或性能不可靠等问题。清能股份开发的新型AEM材料组件，预计可运行超过 6万小时，效率高达 95%，与其他电解槽系统相比具有显著的成本优势。
AEM阴离子交换膜，图源清能股份
据介绍，清能股份新研发的AEM膜的离子传导性是其他同类产品的两倍。它具有优异的机械强度和化学稳定性，适合新一代 AEM 电解槽的大规模商业化应用。清能股份计划在 2024 年开始向商业客户提供兆瓦级 AEM 电解系统。
事实上，清能股份新型AEM技术的创新，不单单只体现在AEM膜的突破性研发，其核心更体现在AEM 电解槽的开发设计上。它将专有的AEM膜和催化剂与新颖的电极设计相结合，大大提高了离子传导性和电催化效率。清能股份实验室测试结果显示，新型AEM 电解槽的水电解效率已实现 95% 。同时，还充分验证了新型AEM 电解槽在现有电耗基准下可降低 10-20% 耗电量的可行性。
公开资料显示，清能股份作为全球氢能一体化设备提供商，专注于氢能技术在氢气制取以及应用端的研发与商业化推广，主营业务覆盖燃料电池、电解水制氢及氢能装备三大板块，现已具备燃料电池电堆、膜电极、双极板及氢循环系统四大核心零部件的自主研发及制造能力，并建立了一整套独立自主的技术开发体系。
在电解水制氢方面，清能股份自2008年至今已累积出货数千台小型电解装置，具备快速研发、生产和交付先进的 PEM 电解设备的坚实基础。在2023年，清能股份旗下广东清能睿龙新能源科技有限公司成功推出模块式兆瓦级工业用PEM电解槽，并推出1MW电解制氢系统。此外，据透露，清能股份早在2007年便已申请了有关多层膜电极结构，可实现燃料电池和电解槽的高功率密度的美国专利（专利号：2007/0275291）。此番，新型AEM技术凝聚了清能股份二十年的膜技术研发和应用经验，也得到了基础材料和生产工艺合作伙伴的大力支持。
AEM制氢路线“起风”
当前，AEM电解水制氢技术正在成为 "世界上最好的 绿氢生产方式”。它结合了碱性（ALK）电解水制氢技术和质子交换膜（PEM）电解水制氢技术的优点，同时解决了它们在成本、效率以及寿命等方面的诸多问题，具体有以下优势：
高效：AEM制氢电解槽可以实现高效的水电解和NaOH的生产，同时还可以生产高纯度的氢气和氧气。
环保：AEM制氢电解槽不需要使用酸或碱来调节电解液的pH值，因此可以减少废水和废气的排放。
经济：AEM制氢电解槽可以实现低成本的NaOH生产，同时还可以生产高纯度的氢气和氧气，具有广泛的应用前景。
可控性：AEM制氢电解槽可以通过调节电解液的成分和温度来控制电解反应的速率和产物的选择性，具有良好的可控性。
同时，AEM制氢电解槽采用丰富的镍和铁材料，无需依赖昂贵的铱催化剂和钛板，并避免使用全氟烷基物质 (PFAS)，比如稳石氢能和北京未来氢能开发出的AEM电解槽完全不使用贵金属的催化剂，且具备高活性和较好的稳定性，从而保证了AEM电解槽的效率和稳定性。
但是，当前AEM技术也面临着许多挑战，虽能使用非贵金属催化剂、无钛部件，并和PEM一样能在压差下运行，但是AEM膜存在化学、机械稳定性的问题，影响寿命曲线。此外，AEM膜的传导性低，催化动力学慢和电极结构较差也影响着AEM的性能。性能的提升通常是通过调整膜的传导性，或通过添加支持性电解质（如KOH、NaHCO3）来实现，但这又会降低耐久性。在PEM中，OH-离子的传导速度要比H+质子慢三倍，因此AEM将面临更大的挑战，需要研制更薄或具有更高电荷密度的膜，这对BOP辅助系统也提出了较高的要求。
不过，经过多年的研发和技术积累，随着国内绿氢市场的显著增长，以低成本制氢为目标的AEM电解水技术迎来发展的好时机。
2023年，国内多家AEM企业在技术突破、订单及应用、投融资等方面取得了巨大的进展，属于AEM制氢路线的声量越来越大，AEM制氢路线“起风”，关注度日渐水涨船高。
全球氢能根据公开报道整理，存在疏漏
值得一提的是，产品方面，2023年以稳石氢能为代表的多家企业相继发布AEM电解水制氢设备新品，大多新品均使用了自主研发的阴离子交换膜，得益于众多企业在阴离子交换膜、催化剂等核心材料取得突破，国产AEM单体电解槽在性能上实现质的提升，单模块电解槽拥有了更大的制氢能力，更高的功率，能够更快地制备氢气，将能源转换提升到了新的高度。比如，国产阴离子交换膜的幅宽40cm-60cm，亿纬氢能自主研发的非芳醚聚芳烃类阴离子交换膜幅宽更是达到了100cm，迈入国际先进水平行列。
新的一年，不仅仅是清能股份计划在2024年开始向商业客户提供兆瓦级AEM电解系统，国内众多AEM制氢相关企业早已摩拳擦掌、跃跃欲试。据透露，稳石氢能计划2024年推出全球首台100kW单体电解槽产品，目前，公司正积极与国内外数家企业洽谈AEM制氢的示范应用落地，2024年会有多个AEM示范项目落地。同时，在2024年上半年，公司还会投入2.8亿元用于新建电解槽产线，实现GW级AEM电解槽产品的规模化生产。
此外，北京未来氢能计划推出100kW AEM电解槽新品；泰极动力则计划结合可再生能源项目推进AEM制氢设备的实际应用；亿纬氢能也计划2024年落实百千瓦级电解槽开发和兆瓦级AEM制氢技术解决方案规划，同时依托亿纬锂能集团资源优势开展多个AEM制氢的氢能示范场景应用，通过实际表现向市场证明AEM制氢设备的可靠性。
整体来看，AEM还是一项前沿技术，大规模商业化的探索也不过刚刚开始。随着氢能产业的发展与产业化进程的推进，未来AEM或能攻克相关技术难题，兼具高效能与低成本的制氢技术或将实现全面推广。
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