我國(guó)AEM電解槽行業(yè)分析：尚未進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段 國(guó)產(chǎn)企業(yè)紛紛布局

序號(hào)

優(yōu)勢(shì)簡(jiǎn)介

1

無貴金屬催化劑、未來商業(yè)化后可以實(shí)現(xiàn)低成本

2

電流密度較高，能夠在較低溫度和壓力下運(yùn)行，擁有較高的電解效率

3

良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，未來適合大規(guī)模可再生能源制氫

4

制氫穩(wěn)定性高、制氫純度較高，可以有效隔絕氫氣和氧氣

5

較AWE電解槽體積小

6

較AWE使用的堿液濃度更低，具有易處理、安全性高、降低運(yùn)維成本等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)綠色制造

指標(biāo)

2020年

2050年目標(biāo)

研發(fā)重點(diǎn)

電壓范圍(V)

1.4~2.0

<2

電催化劑

工作溫度(°C)

40~60

80

膜、電催化劑

電池壓力(MPa)

<3.5

>7.0

膜

正常電流密度(A/cm2)

0.2~2

>2

膜、電催化劑

電堆產(chǎn)氫功耗(KWh/Kg)

51.5~66

<42

電催化劑、膜

系統(tǒng)產(chǎn)氫功耗(KWh/Kg)

57~69

<45

氫廠平衡

負(fù)載范圍

5~100%

5~200%

膜

電解效率

52~67%

>75%

電催化劑

H₂純度

99.9~99.999%

>99.9999%

膜

電堆生命周期(h)

>5000

100000

膜、電極

≧1MW電堆成本(USD/KW)

未知

<100

膜電極

≦10MW系統(tǒng)成本(USD/KW)

未知

<200

整流器

研究機(jī)構(gòu)/企業(yè)

主要職責(zé)

挪威Sintef研究所

整個(gè)項(xiàng)目的組織者和協(xié)調(diào)者

德國(guó)Evonik(贏創(chuàng))

負(fù)責(zé)陰離子交換膜的開發(fā)和部分實(shí)地測(cè)試工作

德國(guó)Enapter

負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試AEM電解設(shè)備，并提供AEM系統(tǒng)所需的相應(yīng)輔助設(shè)備

挪威科技大學(xué)

負(fù)責(zé)陰極鎳基材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)

德國(guó)于利希研究中心

負(fù)責(zé)陽極鎳基材料的設(shè)計(jì)與開發(fā)，并協(xié)助組裝AEM電解設(shè)備

荷蘭殼牌

作為項(xiàng)目顧問，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和未來的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

挑戰(zhàn)

簡(jiǎn)介

AEM膜的離子傳導(dǎo)率較低

AEM膜的OH-離子傳導(dǎo)率僅約PEM膜傳導(dǎo)H+的一半

AEM膜的穩(wěn)定性較低

AEM膜在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中，聚合物主鏈和有機(jī)陽離子基團(tuán)易受OH-進(jìn)攻而發(fā)生化學(xué)降解，降低了電解槽的穩(wěn)定性和壽命

AEM膜需具備親水性

對(duì)水分子的透過性較高，但可能導(dǎo)致水的損失和電解槽的效率降低

AEM膜具有較高阻隔氣體性能

需具備良好的阻隔氣體性能，同時(shí)隔絕電子讓化學(xué)反應(yīng)涉及的電子通過外電路傳遞

代表性企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)

主要進(jìn)展

穩(wěn)石氫能

1）基于對(duì)高強(qiáng)度陰離子膜的研究積累，對(duì)非貴金催化劑性能不斷的突破，于2023年推出首款2.5KW電解槽系統(tǒng)，同年推出10KW電解槽系統(tǒng)。2）2024年6月，基于對(duì)可控彈性支撐層、熱固化催化劑和密封的突破，穩(wěn)石氫能完成了單槽250KW測(cè)試驗(yàn)證。3）通過新技術(shù)、新工藝實(shí)施以及產(chǎn)能效應(yīng)釋放，據(jù)悉，穩(wěn)石氫能將在2024年四季度完成單槽1兆瓦AEM系統(tǒng)并發(fā)布。

億緯氫能

2024年3月26日，億緯氫能100KW AEM電解槽產(chǎn)品發(fā)布，采用使用自主研發(fā)的膜電極體系。預(yù)計(jì)將于今年年底推出兆瓦級(jí)AEM電解槽產(chǎn)品。

清能股份

1）2024年2月，宣布在新型AEM膜上取得重大技術(shù)突破。2）2024年6月，通過不斷革新技術(shù)，清能股份的科學(xué)家們已經(jīng)驗(yàn)證AEM電解槽在實(shí)驗(yàn)室條件下以0.35A/cm2的電流密度和1.56V/cell的電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。在此次AEM的技術(shù)創(chuàng)新中，清能股份發(fā)明了一種新型電極結(jié)構(gòu)（專利申請(qǐng)中），具有高比表面積和優(yōu)異的穩(wěn)定性。同時(shí)，將銥和鈦從電解槽設(shè)計(jì)中剔除，替換使用低成本、儲(chǔ)量豐富的材料。3）據(jù)悉，清能股份計(jì)劃在2024年底推出新型兆瓦級(jí)高效率的AEM電解槽。

臥龍英耐德

2024年3月由德國(guó)Enapter和臥龍電驅(qū)合資設(shè)立，致力于AEM電解槽技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品在中國(guó)區(qū)域的發(fā)展。

德林海零碳

是上市公司無錫德林海的全資子公司，2024年4月德林海零碳發(fā)布了“全球首創(chuàng)1Nｍ3/h 22M PaAEM電解槽”重要研究成果。

中科院大連化物所

2024年4月，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所在自支撐非貴金屬OER電極設(shè)計(jì)及其在陰離子交換膜（AEM）海水電解應(yīng)用研究中取得重要進(jìn)展。

普發(fā)動(dòng)力

2024年5月展出3KW AEM制氫系統(tǒng)，公司AEM制氫系統(tǒng)共3KW、30KW、200KW的3個(gè)系列，額定工況下能耗低至4.5KWh/Nm3，適應(yīng)波動(dòng)范圍20%~110%。