01

原理差異   

AEM電解槽原理

AEM電解槽的工作原理和傳統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鍵作用，它負責傳導氫氧根離子。通過這種傳導，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提供了合適的離子環境，使得電解反應能夠順利進行。

PEM電解槽原理

PEM電解槽是基于質子交換膜的技術。在陽極，水發生氧化反應，生成質子、電子和氧氣。生成的質子通過質子交換膜傳輸到陰極，在陰極質子被還原成氫分子。反應氣體在催化層的后部析出，這種緊湊的設計使得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

關鍵材料對比    

AEM電解槽關鍵材料

1）粉末電催化劑：

在析氫反應（HER）中，AEM電解槽常用鎳基化合物，其中Ni - Mo合金是比較優秀的非貴金屬析氫催化劑。在析氧反應（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關注催化劑層的性質和導電性，因為這些因素會直接影響電解反應的效率。

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組成的。理想的陰離子交換膜應該同時具備較高的離子電導性、合適的尺寸穩定性和化學穩定性。但在實際應用中，高離子電導率和高穩定性很難同時實現。目前國外有像德國Fumatech公司的FAA3系列等產品，但在離子電導率、穩定性等方面還需要進一步提升。

PEM電解槽關鍵材料

1）催化劑：

陽極催化劑多采用Ir基和Pt基催化劑，因為陽極環境具有強氧化性，所以要求催化劑必須有高活性、穩定性和耐腐蝕性。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動力學，能夠高效地促進氫氣的生成。

2）質子交換膜：

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

03

系統設計與操作特性對比    

AEM電解槽系統設計與操作特性

1）系統設計：

AEM電解槽的系統設計有兩種思路。一種是沿用傳統堿性水電解槽設計，這種方式有利于產業化推廣，但是部分新技術特點可能無法充分發揮。另一種是采用類似PEM電解水的設計理念，不過這樣就需要解決膜材料離子傳導性與阻氣性能平衡等問題。目前AEM電解槽的系統總體設計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量有重要影響，實際操作電流密度應該低于臨界電流密度。操作溫度升高能夠提升反應動力學，但同時也會加速陰離子交換膜的衰減。系統壓力提升有利于氫氣的儲存和利用，不過需要注意氫氣交叉滲透的問題。

PEM電解槽系統設計與操作特性

1）系統設計：

PEM電解槽的系統設計比較成熟，可以根據具體需求靈活調整操作參數，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

各自優勢    

AEM電解槽優勢

1）成本方面：

AEM電解槽采用堿性電解質，能夠保留堿性反應體系，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）產業化方面：

它與傳統堿性電解槽兼容性好，有利于在產業中進行推廣。同時和PEM電解槽設計理念相似，具有很大的發展潛力。

3）動態響應方面：

AEM電解槽的動態響應能力較好，能夠更好地適應可再生能源的間歇性，這對于利用可再生能源制氫是一個很大的優勢。

PEM電解槽優勢

1）技術成熟度方面：

PEM電解槽技術成熟度較高，已經有商業化產品。

2）性能方面：

它的電流密度高，電解槽集成度也高。質子交換膜具有高質子傳導率，能夠實現高壓差操作，提高氣體純度。

3）動態響應方面：

PEM電解槽的動態響應特性良好，啟動速度快，能夠快速響應電力輸入變化，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、關鍵材料、系統設計與操作特性以及各自優勢等方面的深度對比，可以更好地了解它們在制氫領域的特點和應用場景，為制氫技術的選擇和發展提供參考。

第六屆世紀氫能與燃料電池大會

會議背景

為進一步構建政產學研用協同創新平臺，CHEC2026第六屆世紀氫能與燃料電池大會定于2026年3月24日在北京召開。大會以 “氫啟新程，聚力騰飛”為主題，聚焦 “十五五” 氫能產業發展布局，邀請央國企、行業領軍企業、高校科研院所及金融機構代表齊聚一堂，圍繞技術創新、降本路徑、商業模式重構及全產業鏈協同展開深度交流，推動制、儲、運、加、用各環節協同發展，助力氫能產業高質量躍升。

大會同期將舉辦氫能觀察 “金鼎獎” 評選及頒獎盛典，表彰行業年度標桿企業與創新成果，凝聚產業發展合力。

“十五五”戰略展望：氫基能源發展、支持政策、全球化

1.2026年中國氫基能源場展望和挑戰

2.2026 年中國電解槽市場展望和挑戰(獨家)

3.2026 年國際對綠色氫能市場展望和挑戰

4.“十五五”中國氫能產業政策展望和挑戰

5.“十五五”氫能資本市場展望和挑戰

6.“十五五”氫能低空經濟展望和挑戰

7.“十五五”氫能交通領域展望和挑戰

8.氫能消費主要市場:歐洲中東綠氫市場及標準準入

重塑能源及工業格局 風光氫醇氨一體化從示范到規模化。

1.以電氫協同助力構建新型電力系統的探索與思考

2.綠氫經濟性拐點:堿性技術度電成本(LCOH)的臨界條件測算

3.大規模綠氫項目堿性電解槽技術難點探討

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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業化進展

9.基于實際場景的氫安全試驗評價技術研究與實踐

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