在绿氢产业风起云涌的当下，电解水制氢技术路线之争日益白热化。碱性电解（ALK）与质子交换膜电解

（PEM）二分天下的格局，正面临一个强劲挑战者的冲击——基于阴离子交换膜（AEM）的水电解技术。种种迹

象表明，2025年极有可能成为AEM技术实现关键突破、迈向大规模商业化的历史性拐点。

　　传统双雄的痛点：成本与资源的双重枷锁

　　理解AEM的颠覆潜力，首先要看清现有技术的瓶颈：

　　碱性电解（ALK）：成熟可靠、初始成本相对较低是其优势。但其致命弱点在于效率（通常50-60kWh/kgH₂）、响应

速度慢（难以配合波动性可再生能源）、工作电流密度低（<0.5A/cm²），导致单位产氢量的设备庞大，且需要高浓度腐蚀

性碱液（如KOH），维护复杂，存在渗漏风险。

　　质子交换膜电解（PEM）：效率高（>60kWh/kgH₂可达）、响应快、电流密度高（>2A/cm²）、体积紧凑、气体纯度极

高。然而，其成本高昂的“贵族”标签难以撕下——核心依赖贵金属催化剂（铂、铱）和昂贵的全氟磺酸质子交换膜（如Nafion）。

铱资源的极度稀缺和价格波动，更是PEM大规模扩张难以逾越的障碍。

　　AEM：破局者登场，“酸碱中和”的巧妙之道

　　AEM技术应运而生，其设计哲学堪称“集大成者”：

　　膜之变：核心采用阴离子交换膜。工作时，氢氧根离子（OH⁻）穿过膜从阴极迁移到阳极（ALK中是OH⁻在液体电解

质中迁移，PEM中是H⁺在膜中迁移）。

　　电极之利：

　　阴极（析氢反应HER）：与ALK类似，发生在碱性环境，无需贵金属！镍基催化剂（如NiMo）已展现出优异活性与稳定性。

　　阳极（析氧反应OER）：同样在碱性环境下工作。虽然高性能OER仍需钴、铁、镍等过渡金属氧化物催化剂，但完全

摆脱了对铂、铱等贵金属的依赖。

　　电解质的简化：通常只需使用低浓度碱性溶液（如K₂CO₃）或纯水，显著降低腐蚀性和维护需求，也避免了ALK中强碱

液的渗漏隐患。

　　AEM的颠覆性优势：低成本、高效率、高灵活性的三位一体

　　颠覆性成本潜力：这是AEM最核心的吸引力。

　　催化剂成本断崖式下降：彻底摒弃贵金属，使用储量丰富、价格低廉的过渡金属及其氧化物，材料成本较PEM可降低一个

数量级以上。

　　膜成本大幅降低：AEM材料（如季铵化聚合物）的合成与制造成本远低于全氟磺酸PEM膜，潜力巨大。

　　系统简化与降本：低腐蚀性允许使用更廉价的金属双极板和流场材料（如不锈钢），无需PEM中的钛板；低浓度或纯水电解

质也简化了系统设计。

　　媲美PEM的高性能：

　　高效率：得益于固态电解质膜和优化的电极设计，现代高性能AEM电解槽的能量效率正快速追赶PEM，实验室已突破75%(LHV)，

系统效率向60kWh/kgH₂迈进。

　　高电流密度：先进AEM电解槽在>1A/cm²甚至>2A/cm²的电流密度下稳定运行已不是幻想，显著优于ALK，接近PEM水平，意味

着更紧凑的设备。

　　快速响应：固态膜结构赋予其与PEM相当的快速启停和功率调节能力，完美适配风电、光伏的波动性。

　　高纯度氢气与系统灵活性：膜阻隔特性保障了高纯度氢气产出。系统设计兼具ALK的部分鲁棒性和PEM的紧凑灵活性。

　　2025：为什么是拐点之年？关键突破与产业冲锋号角

　　AEM并非新概念，其早期发展受限于膜性能和寿命。但近年来的爆发式进展，正将其推至临界点：

　　膜材料的革命性突破（2023-2024关键窗口）：

　　化学稳定性飞跃：新型聚合物骨架（如聚芳烃哌啶、增强型聚苯醚）和更稳定的阳离子基团（如双环哌啶、螺环季铵盐）的应用，

大幅提升了膜在高温强碱下的耐受性。

　　离子传导率大幅提升：通过优化微观结构（如构建离子通道）、提高离子交换容量（IEC）、合理增湿，OH⁻传导率已突破100mS/cm

甚至150mS/cm大关（80°C），逼近实用化要求。

　　机械强度与耐久性达标：复合增强、交联等技术显著改善了膜的机械性能和长期运行稳定性。实验室万小时级测试数据不断涌现，

指向>6万小时（约7年）的设计寿命目标触手可及。

　　非贵催化剂体系的成熟：高性能、长寿命的镍基HER催化剂和多元过渡金属氧化物OER催化剂（如NiFeOx,CoMnOx）已从实验室走

向中试放大生产，性能与贵金属差距不断缩小。

　　电解槽工程化与放大加速：

　　多家领先企业（如Enapter、Hydrogenics/Cummins、国内初创公司等）已推出千瓦级至百千瓦级商用AEM电解槽产品，并在全球

范围进行实地示范项目部署。

　　成本下降曲线陡峭化：随着材料量产、工艺优化和规模化效应显现，AEM电解槽的CAPEX正沿着陡峭的下降曲线快速滑落。多家机

构预测，到2025年，领先企业的AEM电解槽系统成本有望降至$700-$900/kW（甚至更低），显著低于当前PEM（>$1200/kW），并

逼近甚至优于成熟ALK系统（考虑效率与占地面积优势后的总拥有成本TCO）。

　　颠覆前的挑战：黎明前的最后攻坚

　　AEM通往全面商业化的道路上，仍需跨越几座关键山丘：

　　膜的长寿命与稳定性终极验证：实验室加速测试数据喜人，但在真实工况下（温度、压力、启停循环、杂质影响）的5-8万小时长期

稳定性，仍需通过兆瓦级项目的实际运行来最终确认。这是产业界最大的关注点和风险点。

　　催化剂在工业电流密度下的持久性：在>1.5-2A/cm²的高电流密度下，非贵催化剂（尤其OER侧）的活性和衰减速率仍需持续优化，

确保与膜同寿命。

　　大规模制造工艺与供应链：高性能AEM膜和特定催化剂的规模化、稳定、低成本制造工艺需要进一步成熟和完善，建立可靠的供应链。

　　系统集成与控制优化：实现与ALK/PEM相当的工程成熟度和智能化控制水平，特别是在大型阵列部署和与波动性电源的深度耦合方面。

　　市场格局前瞻：颠覆与共生

　　若2025年关键示范项目成功，验证了AEM的性能、寿命和成本优势，市场格局将迎来巨震：

　　对ALK的替代：AEM将在中小型分布式制氢、加氢站现场制氢、耦合波动性可再生能源等场景，凭借其高效率、快响应、紧凑性和

更低维护成本，快速蚕食ALK的传统市场份额，尤其在新增装机领域。

　　对PEM的挑战：在中大功率应用领域（数百千瓦至数兆瓦），AEM将凭借其无与伦比的成本优势，成为PEM最强劲的竞争对手。

PEM仅能在对氢气纯度、响应速度和功率密度要求极端苛刻（如潜艇、特殊化工）且成本不敏感的场景维持优势。

　　新场景的开拓者：AEM的低成本、灵活性和安全性，将极大促进绿氢在工业脱碳（钢铁、化工、炼化）、交通燃料、储能等领域的

渗透速度，加速绿氢经济规模化的临界点到来。

　　阴离子交换膜（AEM）电解水技术，凭借其革新的设计理念——结合碱性环境的非贵金属优势与PEM的固态电解质高性能，正在

2025年拐点的门槛上蓄势待发。膜材料和催化剂领域的突破性进展，以及兆瓦级示范项目的密集验证，将为其颠覆性潜力提供终极背书。

　　尽管长寿命验证和规模化制造仍是最后的攻坚堡垒，但AEM所代表的低成本、高效率、高灵活性绿氢生产路径，已然清晰可见。

2025年，我们极有可能见证AEM撕开市场的裂缝，开启一场从技术延展到成本的绿氢革命。对于产业参与者而言，忽视AEM的崛起，

或许意味着错过绿氢时代的头班快车。颠覆的号角，已然在实验室的电流声与工厂的机器轰鸣中，隐约可闻。