AEM与PEM电解槽：如何选择？
信息来源：AZoCleantech
受访者：David Bow，Power to Hydrogen首席战略官
铂道翻译并编辑
电解，是利用电能把水分解成氢气和氧气的过程。这是清洁制氢的基础技术。如果搭配可再生电力，就能生产绿氢。
所有电解槽都基于同一个基本原理。但膜材料、催化剂、运行条件的不同，会显著影响性能、成本和寿命。
在这次采访中，Power to Hydrogen首席战略官David Bow介绍了AEM和PEM两种电解槽的特点，以及各自的优势。
AEM电解槽和PEM电解槽，主要区别是什么？
AEM（阴离子交换膜）电解槽，在碱性环境中让带负电的氢氧根离子穿过膜。
PEM（质子交换膜）电解槽则相反。它在酸性环境中，让带正电的质子穿过固体聚合物膜。
这个区别，会影响材料选择、系统成本，还有运行灵活性。
AEM电解槽是怎么工作的？
在AEM电解槽里，水先进入电解池的阴极侧。水分子在这里分解成氢气和氢氧根离子。
氢氧根离子随后穿过膜，到达阳极侧，生成氧气和水。
碱性环境有个好处：可以用镍这类非贵金属做催化剂，材料成本大大降低。
AEM电解槽有哪些主要优势？
第一，减少对稀土和贵金属的依赖，降低了资本支出。
第二，平衡系统可以做得更简单、更紧凑。
第三，无论是满载、部分负载还是动态负载，效率都不错，非常适合搭配间歇性的可再生能源。
再加上能产出高纯度氢气，AEM系统在分布式制氢、工业侧用电、成本敏感型项目中很有吸引力。
AEM电解槽还面临哪些挑战？
AEM虽然是前沿技术，但长期运行数据比PEM少。
早期的AEM技术在耐久性和膜稳定性上存在问题。不过，随着膜化学、催化剂涂层、电堆设计的不断进步，其使用寿命和可靠性已经快速提升。
PEM电解槽是怎么工作的？
在PEM电解槽里，水先进入电解池的阳极侧。水分子在这里分解成质子和氧气。
膜只允许质子通过，到达阴极侧，生成氢气。
因为是在酸性环境中运行，PEM电解槽通常需要用铂、铱这类贵金属做催化剂，这会推高资本支出。
PEM电解的主要优势和局限是什么？
PEM电解槽能产出高纯度氢气，系统设计紧凑，在动态运行条件下表现出色。这些特点让PEM很适合用在加氢站、电网服务、工业侧发电等场景。
不过，PEM也有几个明显的短板。
一是资本成本高。这是因为它需要维持较高的电流密度，还要用到稀土和贵金属催化剂。这些稀缺材料也带来了供应链风险。
二是长期来看，膜和催化剂会逐渐老化，需要密切监测。
这些局限，在大型或基荷制氢项目中会更加突出。
AEM和PEM在效率和能耗上，表现如何？
两种技术都能实现高效率、紧凑设计、高氢气纯度。
不过AEM系统效率更高一些，对水质的要求也更宽松。而PEM系统性能更稳定，调节能力更强。
哪种技术更划算？
AEM的材料成本更低，运行效率也更高，系统组件更简单，所以资本支出和运营支出都更有优势。
PEM系统的资本支出更高，尤其是在大规模项目中。这是因为它需要用到稀土和贵金属催化剂，还有额外的材料部件。
AEM和PEM在材料和催化剂上，有什么不同？
PEM要用铂族金属，来应对酸性环境。AEM则可以在碱性环境中使用储量丰富的非贵金属。
这个差异，会对成本、可扩展性、供应链稳定性产生重大影响。
哪种技术更成熟、更适合商业化？
AEM正在快速走向商业化。它在示范项目和商业项目中的应用越来越多，向更大规模部署的势头也很强劲。
PEM电解已经完全商业化。少数几家供应商拥有大量现场运行数据，供应链也已经很成熟。
开发商该如何在AEM和PEM之间做选择？
这取决于很多项目本身的因素。
首先是电力的可获得性和价格，这需要结合预算来考虑。
其次是性能方面，比如期望的运行压力、运行时长、负载周期，还有长期扩容计划。
总的来说，AEM在资本支出和运营支出上都更适合成本敏感型项目。而PEM运行历史更长，在融资可行性上可能更有优势。
AEM和PEM电解槽，未来会怎样发展？
随着装机规模扩大、成本优势更加明显，AEM电解槽预计会进一步扩大市场份额。
PEM电解槽正在取代传统碱性电解槽，成为新增装机的主力，同时也会继续在大规模制氢中发挥可靠、成熟的作用。
膜材料、催化剂、混合设计方面的进步，将来还会让两种技术的应用场景进一步分化。
Power to Hydrogen在电解槽技术上，有哪些进展？
Power to Hydrogen专注于开发混合型AEM电解槽，目标是减少对稀土和贵金属的依赖，同时保证耐久性、效率和长使用寿命。
公司会和客户紧密合作，评估项目需求、测算成本，并针对实际运行条件部署优化后的系统。
对于正在规划氢能项目的团队，下一步该怎么做？
早期的技术评估很关键。
开发商需要评估运行目标、电力基础设施、水质情况，还有长期运营目标，才能选出最适合项目的电解槽技术。