无贵金属催化剂、未来商业化后可以实现低成本
2
电流密度较高，能够在较低温度和压力下运行，拥有较高的电解效率
3
良好的动态响应特性，未来适合大规模可再生能源制氢
4
制氢稳定性高、制氢纯度较高，可以有效隔绝氢气和氧气
5
较AWE电解槽体积小
6
较AWE使用的碱液浓度更低，具有易处理、安全性高、降低运维成本等优点，可以实现绿色制造
AEM技术现状与未来关键性能指标
指标
2020年
2050年目标
研发重点
电压范围(V)
1.4~2.0
<2
电催化剂
工作温度(°C)
40~60
80
膜、电催化剂
电池压力(MPa)
<3.5
>7.0
膜
正常电流密度(A/cm2)
0.2~2
>2
电堆产氢功耗(KWh/Kg)
51.5~66
<42
电催化剂、膜
系统产氢功耗(KWh/Kg)
57~69
<45
氢厂平衡
负载范围
5~100%
5~200%
电解效率
52~67%
>75%
H2纯度
99.9~99.999%
>99.9999%
电堆生命周期(h)
>5000
100000
膜、电极
≧1MW电堆成本(USD/KW)
未知
<100
膜电极
≦10MW系统成本(USD/KW)
<200
整流器
2、全球AEM电解槽仍处于研发初期，仅欧美部分厂商取得突破
目前，全球AEM电解槽行业仍处于研发初期，仅欧美部分厂商取得突破。欧盟FCH-JU于2020年启动AEM电解水制氢研发集群项目，其中由德国Evonik和Enapter等牵头的CHANNEL项目主要研究和开发2KW的AEM电解水系统，多个欧盟国家的企业和研究机构参与核心部件的研发。2023年5月德国Enapter推出全球首个MW级AEM电解槽；意大利AnsaldoEnergia于2024年1月成功测试MW级AEM样机。不过，AEM电解槽大规格、高功率都尚待验证。
德国Enapter和Evonik的AEM电解系统研制CHANNEL项目
研究机构/企业
主要职责
挪威Sintef研究所
整个项目的组织者和协调者
德国Evonik(赢创)
负责阴离子交换膜的开发和部分实地测试工作
德国Enapter
负责设计、制造和测试AEM电解设备，并提供AEM系统所需的相应辅助设备
挪威科技大学
负责阴极镍基材料的设计和开发
德国于利希研究中心
负责阳极镍基材料的设计与开发，并协助组装AEM电解设备
荷兰壳牌
作为项目顾问，负责项目的技术经济分析和未来的市场规模预测
3、我国AEM电解槽行业未进入产业化阶段，但企业发力明显
由于AEM核心部件AEM膜、催化剂的开发和应用尚未成熟，尤其是AEM膜的规模化和国产化难度最大。
我国AEM电解槽行业面临的挑战
挑战
简介
AEM膜的离子传导率较低
AEM膜的OH-离子传导率仅约PEM膜传导H+的一半
AEM膜的稳定性较低
AEM膜需具备亲水性
对水分子的透过性较高，但可能导致水的损失和电解槽的效率降低
AEM膜具有较高阻隔气体性能
需具备良好的阻隔气体性能，同时隔绝电子让化学反应涉及的电子通过外电路传递
不过，近几年，我国国产AEM电解槽企业发力明显。例如，稳石氢能于2023年推出2.5KW和10KW级别的AEM电解槽系统；清能股份在AEM膜上实现突破，在最新研制AEM槽实现42KWh制取1Kg氢气的超低能耗，并将铱和钛替换为低成本、储量丰富的材料。在核心材料与零部件方面，全球仅德国赢创Evonik、加拿大Ionomr、亿纬氢能、清能股份等成功研制出阴离子交换膜。
代表性企业和研究机构
主要进展
稳石氢能
1）基于对高强度阴离子膜的研究积累，对非贵金催化剂性能不断的突破，于2023年推出首款2.5KW电解槽系统，同年推出10KW电解槽系统。2）2024年6月，基于对可控弹性支撑层、热固化催化剂和密封的突破，稳石氢能完成了单槽250KW测试验证。3）通过新技术、新工艺实施以及产能效应释放，据悉，稳石氢能将在2024年四季度完成单槽1兆瓦AEM系统并发布。
亿纬氢能
2024年3月26日，亿纬氢能100KWAEM电解槽产品发布，采用使用自主研发的膜电极体系。预计将于今年年底推出兆瓦级AEM电解槽产品。
清能股份
1）2024年2月，宣布在新型AEM膜上取得重大技术突破。2）2024年6月，通过不断革新技术，清能股份的科学家们已经验证AEM电解槽在实验室条件下以0.35A/cm2的电流密度和1.56V/cell的电压下稳定运行。在此次AEM的技术创新中，清能股份发明了一种新型电极结构（专利申请中），具有高比表面积和优异的稳定性。同时，将铱和钛从电解槽设计中剔除，替换使用低成本、储量丰富的材料。3）据悉，清能股份计划在2024年底推出新型兆瓦级高效率的AEM电解槽。
卧龙英耐德
德林海零碳
是上市公司无锡德林海的全资子公司，2024年4月德林海零碳发布了“全球首创1Nｍ3/h22MPaAEM电解槽”重要研究成果。
中科院大连化物所
2024年4月，中国科学院大连化学物理研究所在自支撑非贵金属OER电极设计及其在阴离子交换膜（AEM）海水电解应用研究中取得重要进展。
普发动力
2024年5月展出3KWAEM制氢系统，公司AEM制氢系统共3KW、30KW、200KW的3个系列，额定工况下能耗低至4.5KWh/Nm3，适应波动范围20%~110%。
根据数据，2015-2022年全球工控自动化市场规模由1830亿美元左右增长至2308亿美元，年复合增长率约为3.4%。
从进出口来看，我国色选机也已基本实现进口替代，近年来进口规模远小于出口规模，处于贸易顺差状态。具体来看，近年来我国色选机进口量始终很小，不超过90台，且整体呈现下滑态势，2023年达到27台，同比下降3.57%；出口量则整体上升，由2018年的4898台上升至2023年的9848台，年均复合增长率达到14.99%。
2019-2023年，我国工业机器人销量从15.31万台提升至31.60万台，年均复合增长率达19.86%。销售规模自2019年的55亿美元增长至2021年75亿美元，年均复合增长率为16.77%。
近年来我国五轴联动数控机床市场规模呈现快速增长态势。数据显示，2023年我国五轴联动数控机床市场规模达到约112亿元。2019-2023年年均复合增长率达15.52%。预计，2024年我国五轴联动数控机床市场规模将达到120亿元。
近年来，我国空气源热泵市场均以内销为主，销售额占比常年处于70%以上，2023年达到79.5%。同时其内销额整体呈现上升态势，2023年达到246.6亿元，同比增长18.73%。
根据国家能源局数据显示，2024年1-6月，我国风电行业新增装机容量为1410万千瓦，风力发电累计装机容量46671万千瓦，同比增长19.9%。2023年我国风电叶片市场规模约为442亿元，较上年增长19.14%，预计到2025年我国风电叶片市场规模将增长至562亿元。
从下游应用需求来看，汽车是目前我国数控机床主要最大应用领域，需求占比达到40%；其次是航空航天领域，占比为17%；第三是模具领域，占比为13%。
目前在我国刀具下游应用中，汽车产业是当前最主要的应用领域。根据数据显示，目前在我国刀具下游应用中，传统汽车与摩托车市场需求占比最大，达到20.83%；就算是新能源汽车市场也达到了6.64%。其次为通用机械和机床，占比分别为14.08%、12.39%。