探秘稳石氢能电解水制氢技术， 看AEM如何掀起绿色能源革命

相比于ALK和PEM，AEM既有ALK不具备的环保、高效、更便捷、耦合于波动较大的可再生能源发电应用场景的优点，又可以满足PEM在降低成本空间方面的需求。

那么，AEM究竟有什么魔力能一举成为第三代电解水技术？作为国内发布首台/套自研AEM电解器的独角兽企业——稳石氢能是如何实现AEM的技术突破的？接下来，我们拨云见日，一起探秘AEM的背后的技术原理。

图1. AEM电解水制氢原理图（图片来自网络）

电解水工作原理如下：

至此，AEM通过完成水的分解，实现了氢气的高效生产，同时产生的氧气可以继续利用或释放到大气中，没有任何污染环境的成分产生。

位于膜电极结构中间的电解质隔膜是阴离子交换膜，它具有以下几方面的作用：

阴离子交换膜的性能对AEM电解器的性能起到至关重要的作用，为此，深圳稳石氢能科技有限公司（下称“稳石氢能”）采用了电导率高、离子交换容量高、机械性能好、寿命长的聚芳环哌啶高分子材料AEM膜。得益于此，电解槽性能和使用寿命都有了大幅度提升。

AEM膜的技术参数表如下表。

制造MEA需要将阴极和阳极催化剂均匀涂布在AEM膜的两侧，由于催化剂层是电化学OER和HER反应发生的场所，涉及到气液固三相界面的反应，因此催化剂的性能直接决定了电化学反应速度。这不仅要求催化剂具有较高的催化活性，还要降低电催化过程中的界面电阻和内阻，同时也要求反应物水尽可能迅速到达反应场所，而产生的气体迅速离开反应场所，降低反应过程中的流动阻力。

基于此，稳石氢能自研了非贵金属催化剂并用到AEM中，并在优化催化剂的载量和粘结剂的配比方面下足了功夫，有效提升了本征活性和催化接触面积方面的性能，使得催化效果的更加显著：

图2. 自研催化剂扫描电镜图和电化学性能测试曲线

当前，稳石氢能已具备公斤级量产催化剂的能力，为AEM大规模商业化做好了充分准备。

MEA制备工艺对电解槽的性能影响很大。我们采用超声喷涂和高温喷涂相结合的工艺，使催化剂浆料均匀分布在催化剂载体上，避免了离子交换膜与催化剂接触时溶胀所导致的化学性能和物理结构的不稳定性。

温度和压力对膜电极性能的影响同样也不可忽视。虽然一定程度地提升电解水的温度和压力可以提高AEM的性能，但温度和压力过高会对膜电极产生机械性损伤。稳石氢能通过独有的工艺流程控制，使膜电极在60℃和3.5Mpa压力下稳定工作。

展望未来，随着全球能源转型的深入推进，氢能源将在能源供应体系中发挥越来越重要的作用。正如尼尔·德·格拉斯·泰森 (Neil deGrasse Tyson)所说："每次我们发现一个新技术，它都会改变我们生活的方式。"阴离子交换膜电解水制氢技术的成功研发，为氢能源的广泛应用带来了巨大的希望。随着技术的不断成熟和商业化进程的推进，相信在不久的将来，我们将迎来一个更加绿色、清洁、高效的能源时代。

稳石氢能将继续加大研发投入，通过不断的技术创新和产业合作，推动我国的AEM电解水制氢技术的发展。