AEM电解水制氢设备成破局黑马

当上游制氢端还在纠结选择ALK（碱性电解水制氢）还是PEM（质子交换膜电解水制氢）技术路线时，AEM电解水制氢系统突然“杀出重围”，成为制氢设备“破局黑马”。

本月初，稳石氢能放出消息，稳石氢能全球首台单槽1兆瓦AEM电解水制氢系统即将诞生。

一路走来，稳石氢能每一次的技术革新和产品迭代都在众人注视之下。

去年2月16日，稳石氢能举行新品发布仪式，重磅推出国内首款AEM电解槽产品。据介绍，稳石氢能AEM电解槽新品是国内首款AEM电解槽，单台电解器额定功率为2.5kW，直流功耗为4.3kWh/Nm³，输出压力为3MPa，单台电解器最大产氢量达600L/h，冷热启动时间较快，其中热启动时可在60秒内达到0-100%，冷启动时间不超过5分钟。

去年12月15日，稳石氢能发布国内首台10kW AEM电解水制氢系统。该款制氢系统额定产率达到2000L/h，电解槽工作寿命>50000h，氢气输出纯度达到摩尔分数99.5%，氢气输出压力为标称值3MPa，可根据用户需求调整压力，常温启动时间小于5min，动态响应时间＜30s。

结合了ALK制氢和PEM之情的双重优势，AEM拿捏了制氢设备的“流量密码”——快速响应+更低成本。相比碱性电解水技术，AEM技术具有更快的响应速度和更高的电流密度；而相比PEM电解水技术，AEM技术的制造成本更低。

AEM电解水设备示意图

如图所示，设备运行时，原料水从AEM设备的阴极侧进入。水分子在阴极参与还原反应并得到电子，生成氢氧根离子和氢气。氢氧根离子通过聚合物阴离子交换膜到达阳极后，参与氧化反应并失去电子，生成水和氧气。根据设备设计的不同，有时会在原料水中加入一定量的KOH溶液或者NaHCO3溶液作为辅助电解质，这有助于提高AEM电解设备的工作效率。
AEM电解池是组成AEM电解系统的基本单位。多个AEM电解池一起组成了AEM电解模块。大量的AEM电解模块和多个辅助系统一起，构成了AEM电解水系统。其中，辅助体统包括氢气处理和干燥系统、水箱、水处理净化系统和交流直流转换器等等。
AEM电解池：阴极材料、阳极材料和阴离子交换膜是AEM电解池的核心构成，直接影响着AEM电解池的工作效率和设备寿命等。

泰极动力

2023年11月5日，泰极动力正式发布100标方AEM电解水制氢系统与100kg固态储氢合金系统。泰极动力表示，此次发布的AEM电解水系统的核心——AEM电解槽，产氢量每小时100标准立方米，总功率0.5兆瓦，根据实际使用情况，生产1立方米氢气耗电约4.8千瓦时，或者更低。前两年，由于催化剂和阴离子交换膜的问题，国内公开的AEM电解槽厂商较少，甚至并不起眼，从去年开始，一股“AEM春风”吹满地。国内布局AEM制氢的企业已超过10家，亿纬氢能、中电绿波、稳石氢能等都是其中佼佼者。
中电绿波

2023年8月15日，由北京中电绿波科技有限公司研制的全国首台在线运行10Nm³/h AEM离子膜电解槽正式发布。据悉，中电绿波发布的这台全国首台在线运行的10Nm³/h AEM离子膜电解槽，在采用非贵金属催化电极，槽温80℃，碱液浓度10%、运行压力3.2MPa的工况下电流密度达到11377A/㎡，最快冷启动时间16min；具有明显的技术领先优势。

亿纬氢能

3月26日，亿纬氢能在活动论坛上发布全球首台100kW AEM（阴离子交换膜）制氢电解槽。亿纬氢能总经理汪瀛博士表示，该100kW AEM制氢电解槽尺寸为380*480*1200mm，重量为490kg，重量和体积仅为相同功率下碱性电解槽的四分之一。汪瀛还表示，公司预计将于今年年底推出全球首台兆瓦级AEM电解槽产品。该100kW AEM电解槽具有出色的电解水制氢效果，其负载调节范围更是达到了10~120%，可根据实际需求灵活调动，实现最佳的能耗比。工作电流密度达到10000A/m2，运行压力可达1.6 MPa，使用自主研发的膜电极体系实现高效制氢。