2025年AEM膜：逼近10000h/降价20%？

结合了ALK和PEM优点的第三代电解水制氢技术AEM在国内市场正呈现出旺盛的发展活力，包括越来越多电解槽企业迎来商业化订单；市场出现多则针对AEM制氢的招标项目；AEM电解槽的供应链企业显著增多等。与之相应，关系到AEM电解槽耐久性的至关重要的阴离子交换膜的技术水平与供给能力，就成为备受关注的热点话题。 目前国内对阴离子交换膜的合成研究处于什么水平了？平均寿命是多少？市场供应格局是怎样的？价格多少？有多大降本空间？2025年预计会有怎样的新变化？本文展开介绍。 谁在研发阴离子交换膜？ 阴离子交换膜是AEM电解槽的核心，核心功能是驱动氢氧根离子（OH⁻）从阴极迁移至阳极，同时阻断电子传导并防止两侧反应室中电化学反应生成的气体交叉渗透。理想条件下，它能够配合非贵金属催化剂实现高电导率和大电流密度，但是在实际运行中，在高温和高碱性环境下，阴离子交换膜容易出现离子传导率较低和耐碱稳定性较弱等问题，进而影响AEM电解水设备的稳定性和系统寿命，这一点也是制约AEM规模应用的关键所在。 在AEM制氢快速发展的背景下，谁在阴离子交换膜的耐久性问题上实现重大突破，谁将掌握AEM商业化的“黄金密匙”。 伴随AEM制氢持续火热，国内越来越多的企业涌入阴离子交换膜赛道抢占先机，势头非常显著。“AEM结合了ALK和PEM的优点，算是综合性能最好的产品了，属于未来的趋势，但关键部件阴离子交换膜目前还没有哪一家具有压倒性的优势，相比与PEM膜的技术差距，国内外差距并不是特别巨大。”一位从事阴离子交换膜技术研发的行业人士告诉高工氢电。 总结布局阴离子交换膜开发的企业，目前主要分为两类： 一类是AEM制氢电解槽企业，他们基于自身需要以及为保证技术体系的完整性、提升设备与系统的稳定性，选择自主开发阴离子交换膜。这类企业的代表是亿纬氢能、清能股份、大陆制氢、氢涞科技、氢鸾科技、氢辉能源、氢舟能源、南京大全中科氢能源、宿迁绿能氢创、中电绿波、稳石氢能等。这些企业对AEM制氢普遍全栈自研，除了膜，多数还在催化剂、膜电极、系统集成等方面有深入研究。 另一类是专门从事阴离子交换膜研发与供应的企业，代表企业是嘉膜科技、聚石氢友科技、中科氢易、北京清玮膜科技、武汉立膜科技、AGC、赢创、IONOMR、天维膜技术、汉丞科技、未来氢能、东岳集团、通微新能源等。这类企业一般是专业从事新型膜材料的研发、生产、销售的高科技企业，以及科研院校、实验室科技成果转化落地单位。这类企业的数量与他们的研发热情，代表这一技术的受关注程度。从目前市场信息看，这一类企业的数量在明显增加。 鉴于AEM制氢整体还处于从试验室到商业应用的过渡阶段，上述多数企业在膜的供给上还处于中试送样阶段。不过也有一部分企业着眼未来，已经完成产线的搭建，或是已将产线搭建提上日程。亿纬氢能自研的阴离子交换膜Alkymer®，通过卷对卷连续生产工艺实现年产能5000平方米。嘉膜科技自主研发的国内首条年产6万平方米阴离子交换膜（AEM）产线最近正式进入调试阶段。北京清玮膜科技自创聚降冰片烯基阴离子交换膜“CWay”系列，该公司2025年将在大兴国际氢能示范区建成年产1万平米高性能阴离子交换膜的示范生产线。 整体上看，阴离子交换膜市场伴随AEM制氢技术的快速发展已在愈发热闹。影响AEM商业化的膜的问题，正迎来企业们的“齐发力”。 “阴离子交换膜的玩家在越来越多了，越多越有好处啊，能推出技术进步和商业应用，企业少不就没有机会去整体进步了嘛。”一家AEM电解槽企业相关负责人如此表示。 年内寿命达到10000h临界点？ 对阴离子交换膜来说，它的理想特性是高OH⁻电导率；高化学稳定性（耐碱性、抗氧化性、热稳定性）；湿润环境与高压差下优异的机械性能；低气体渗透率。但当前要同时满足这些性能要求还存在材料性能的矛盾性。因此，如何基于现有条件实现高导电性同时不影响电解槽使用寿命内的化学稳定性和机械完整性，成为一张膜品质成功的关键。为达到这种平衡，全球各国企业都在进行积极探索。 阴离子交换膜的微观结构主要由聚合物骨架和阴离子交换官能团组成，这两个部分共同决定膜的化学稳定性。在材料选择上，目前常见的聚合物骨架是聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚芳醚酮、聚苯并咪唑等；常用的官能团是季铵(QA)、哌啶和咪唑等。具体是哪种选择与组合相对更好，鉴于对膜的研究较晚并受限于工艺设备等影响，以及性能优化还需要来自工程实际应用的真实数据，目前还没有定式与统一方案，整体处于摸索前行、大胆尝试的阶段，且现在市场流通的膜产品从结构到性能都还无特别明显的高低之分。 就国内阴离子交换膜而言，根据企业对外发布的产品，模拟测试寿命整体在5000h上下，实跑真实寿命普遍在2000h；个别项目如亿纬氢能去年投运的湖北金泉项目，搭载公司自研膜，运行时间现已超4000h，表现突出；在特定溶液环境下，电导率稳定（OH⁻传导率）≥150 mS/cm ；宽幅从实验室级的小尺寸到工业级的大幅宽（80cm -100cm），市场都已经可以实现供应，目前主要应用是60cm；厚度有50μm、80μm、110μm，也有企业开发出25μm超薄膜，用于高性能、科研试验通用型AEM电解槽。 国内企业为了提高膜的离子传导率、提升耐久性，在使用的策略包括：向增强膜进阶，强化膜的寿命难题；采用微相分离结构提升离子传导率；通过从单体结构和聚合反应角度设计无醚键主链、开发高化学稳定性的新型阳离子基团提升膜的稳定性；引入动态交联网络结构，添加抗氧化基团（如磷酸酯）或自由基清除剂，提升材料稳定性，延长膜使用寿命等，也有企业提出在阴极采用少量的铂族金属，成本并不高且对寿命稳定大有帮助……整体上可谓是“大胆创新，尽显神通”！ 阴离子交换膜的整个生产工艺，只有聚合物合成与功能化、溶液浇灌或流延成膜、后处理、关键性能优化、质量控制与测试在内的5-6步，相对PEM制氢全氟磺酸膜的复杂工艺要简单很多。基于生产工艺简单、物料成本也并不贵（阴离子交换膜所选用的主要材料聚合物与PEM制氢用的全氟磺酸膜相比成本低廉），加上风头上行，从根本上让越来越多的企业对阴离子交换膜展开研发探索。 在这种“万箭齐发”的势头下，有业内人士认为今年阴离子交换膜的模拟测试数据年内预计能达到10000h的临界点。目前全球范围内，顶尖阴离子交换膜的官方测试最长寿命是15000h。这一定程度意味，在全球AEM技术并没有明显代差的情况下，国内膜技术在逐步向全球顶尖水平努力爬坡进阶。 AEM膜今年降价20%？ 伴随AEM制氢赛道的深入发展，阴离子交换膜除了寿命难题，下一步应该还会面临高功率、量产、降本等方面的挑战。 今年以来多家企业发布兆瓦级AEM电解水制氢产品，包括亿纬氢能、卧龙英耐德、宿迁绿能氢创等，氢鸾科技也将在今年开发出兆瓦级AEM电解槽。这对膜而言，意味除了要确保寿命还要提升电流密度或增大膜的面积。那么如何提升电流密度或在保证膜本身性能的前提下做大尺寸，就成为摆在膜企业面前的一项问题。 另外，在膜的规模化生产方面，虽说AEM 膜材料生产工艺并不复杂，但是膜溶液的配比并不容易控制，另外对条件要求也较为苛刻。以含氟聚合物制备为例，多道工序对温度、压力控制精度要求都极高。另外，国内企业在卷对卷连续生产技术上与国际先进水平尚有差距，温度控制精度不足（±0.5℃），导致膜厚度偏差超 10%，直接影响产品质量与一致性，制约规模化生产。 目前膜成本占AEM电解槽总成本的20%-40%，当下市场价格大概在10000元/ m²，要高于PEM制氢用全氟磺酸膜，整体偏贵。阴离子交换膜的材料成本本身比全氟磺酸膜要低，而且制造工艺也简单很多，从理论说，它应该比全氟磺酸膜便宜才更对。而现在之所以相对贵，根本上还是因为量上不去、分摊了很多成本。不过，业内认为，基于多家膜的产量线在陆续搭建和技术进步，今年价格预计会有20%的降幅。 阴离子膜与AEM 制氢快速发展同步，也正从实验室迈向工业化。在这个过程中，膜材料不管是内部结构还是制造工艺，亦或是价格成本，都还有巨大的进化空间！ 不过，也正是因为这种“进步空间”，让膜本身还不存在“卡脖子”的问题。那么这也就意味，国内AEM制氢技术与装备，相比PEM制氢在国产化以及整体技术与产品的出海上具有更大的潜力。从这个角度看，阴离子交换膜的技术难题，一定程度上为中国的制氢技术与装备提供了在全球范围内“弯道超车”的可能。 AEM膜的技术难点，有挑战，更蕴含机会！结合过去两年AEM在中国的发展速度，在众企业的集体发力下，我们完全有希望突围于膜的限制，抓住机会实现跃升！