AEMEC(阴离子交换膜电解水)作为一种新型的电解水制氢技术,电流密度相对较高,可以降低能耗和设备成本,同时其离子交换膜具有选择透过性,能够有效地分离氢气和氧气,避免ALK电解水制氢中需要使用昂贵的气体分离设备的问题。
AEM制氢结合了ALK制氢和PEM制氢两大技术的优点,不仅可以在碱性的工作环境中使用非贵金属催化剂,对极板等各类零部件的要求不高,可使用镀镍的不锈钢板,同时还具备类似于PEM膜电极的结构,可实现高压制氢。因此,AEM可以实现低成本、高电密,被称为第三代电解水技术。
现阶段,绿氢市场均看好AEM制氢未来的发展,其中,卧龙集团、稳石氢能、亿纬氢能、北京未来氢能、中电绿波、泰极动力、水沐氢华等国内企业(排序不分先后)均已布局AEM电解槽市场——
卧龙集团
卧龙集团作为全球主要电机及驱动解决方案制造商,目前卧龙集团正大力发展光伏、风电、储能、氢能、电动交通等业务。现阶段,卧龙集团已为不同功率范围的电解槽开发了电源系统并提供新能源制氢系统解决方案。此外,卧龙在泵和风机的应用领域拥有丰富的经验和历史积累,这些都是制氢系统的重要辅机设备。
8月7日,卧龙集团与Enapter AG签署战略合作协议。双方将向多个中国客户交付5MW多芯系统以及约130台小型单芯电解槽(AEM电解槽EL4.0),这些电解槽计划用于不同场景的示范项目。卧龙和Enapter计划共同打造在中国具有竞争力的模块化制氢解决方案,逐步提高在 AEM 水电解制氢领域市场份额。
稳石氢能
深圳稳石氢能科技有限公司(简称:稳石氢能)专业从事阴离子膜电解水制氢离聚物研发,从膜、催化剂、膜电极到控制系统等可实现100%自主知识产权和自主产线。目前,稳石氢能设有催化剂、膜电极、电解槽等实验室,拥有电堆测试等装备,核心成员平均拥有30年以上氢能领域深耕经验。
7月底,稳石氢能宣布将在2023年底完成搭建自主研发的阴离子交换膜(AEM)产线并实现小规模生产。达产后一期产能10万平米(4GW)。此外,稳石氢能也在计划建设AEM电解槽生产线,预计在2023年第四季度正式投入建设。预计到2025年,该产线将实现年产能1GW。
亿纬氢能
惠州亿纬氢能有限公司(简称“亿纬氢能”)成立于2021年11月,现已具备阴离子交换膜(AEM)、AEM制氢电解槽、氢燃料电池电堆等核心技术,产品可广泛应用于太阳能、风能等可再生能源制绿氢及电储调峰领域。
7月,亿纬氢能发布自主研发的新型AEM电解槽。该公司2-10kW的电解槽电流密度为0.1-1A/cm2,10kW电解槽的能耗可达到3.7-4.6 kWh/Nm?。亿纬氢能计划,在2024年落实百千瓦级电解槽开发和兆瓦级AEM制氢技术解决方案规划。
北京未来氢能
北京未来氢能科技有限公司(简称:北京未来氢能)是一家专注全球性氢能源技术和装备的高新技术企业,聚焦研发和生产具备全自主知识产权的新一代AEM制氢技术的关键材料和设备。
今年8月,北京市未来氢能科技AEM制氢设备中试基地项目开工建设,建成后将具备新一代AEM制备全产业链研发与中试生产能力。
中电绿波
北京中电绿波科技有限公司(简称:中电绿波)前身是1993年成立的北京绿波电力科技公司,2004年改制后更名为北京中电绿波科技有限公司,曾隶属北京交通大学,地处中关村高科技园区,专业从事火力发电厂及电力行业的系统优化、节能环保设备、加氢站以及供氢站的研发和制造。
8月,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。这台AEM离子膜电解槽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/m²,最快冷启动时间16min,具有明显的技术领先优势。碱性离子膜(AEM)制氢装置具有优异的性能、使用低廉的非贵金属电极、高电密、低能耗、低浓度的碱液、低温运行、低腐蚀性等优势,在未来电解制氢行业将成为重要的技术路线之一而得到广泛的应用。
泰极动力
广东泰极动力科技有限公司(简称:泰极动力)致力于氢能产业核心部件及材料的国产化和产业化。目前,泰极动力产品包括燃料电池核心部件及材料、质子交换膜燃料电池和质子交换膜水电解用膜电极及催化剂涂层膜、燃料电池电堆及系统、阴离子交换膜电解水制氢系统(AEMEC)及固态储氢系统。
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。
水沐氢华
水沐氢华(北京)新能源科技有限公司,简称水沐氢华,坐落于北京市昌平区生命科学园,注册资本2千万人民币,是一家独资企业,与国际知名科学家共同合作,主要开展氢能、燃料电池、储能领域的AEM电解器、AEM燃料电池、可逆AEM储能电池以及高性能阴离子交换膜、电解槽双极板、核心部件的研发、生产与销售。
同时,东岳集团、山东天维膜、莒纳科技等企业也对AEM关键部材有所布局。
11月15日,东岳承担的“氢进玩家”示范工程——氢能关键技术集成及示范园区项目正式运行,包括氢能“芯片”质子交换膜(PEM)的持续创新进步和阴离子交换膜(AEM)的科研和产业化应用,集成了“光伏发电-电解制氢-氢热电联供“耦合微网,绿氢灰氢双线布局、综合供能,为园区及周边楼宇提供以氢能为核心的新能源电力保障。
除上述企业外,中国科学院大连化学物理研究所、广州能源研究所、同济大学、北京化工大学、武汉理工、武汉大学、天津大学、清华大学等高校与科研院所也正积极进行AEM相关研究。
现阶段,AEM的技术还有很大的提升空间,商业化程度不够高,无论是使用的阴离子交换膜还是催化剂,其耐久性和催化活性等以及AEM制氢的技术工艺都有待于进一步的突破和验证。目前,AEM制氢技术已经取得了一些重要的研发成果和突破,未来,AEM有望实现更加大规模的商业化应用。