Horizon 在新 AEM 技术上取得科学突破，AEM 电解槽效率达到 95%

AEM技术取得科学突破

图1 新型电解槽膜

经过近 20 年对燃料电池和电解槽膜的科学研究，Horizon Fuel Cell Technologies 宣布在阴离子交换膜技术方面取得了科学突破。

为了让全球社会实现脱碳目标，同时与化石燃料替代品有效竞争，绿色氢的成本需要大幅下降。AEM（阴离子交换膜）电解技术因其强大的动态响应能力、更低的设备成本和更高的效率而成为一项极具前景的技术。然而，许多分析师和专家仍认为这项新兴技术尚未得到证实。

膜是影响 AEM 电解系统性能、寿命、效率和成本的关键部件之一：被认为是释放基于 AEM 的制氢设备大规模商业部署潜力的关键。2024 年 2 月，Horizon 宣布其 AEM 开发取得重大突破，现在该公司正在发布重要的规格和测试数据。

Horizon 的膜材料、结构和生产方法显著提高了离子电导率，同时实现了长时间的机械和化学稳定性。完全饱和的碳氢聚合物树脂用作功能基团的基材，厚度为 50μm，仅为碱性电解槽中使用的典型聚苯硫醚 (PPS) 膜厚度的 1/10。

Horizon 膜的抗拉强度超过 65MPa，其坚固性比经过评估的竞争产品高出 1.5 至 2 倍。因此，所需的材料更少，内阻更低，使用此类膜的电解槽将能够以最低的成本生产绿色氢气。

Horizon 阴离子交换膜的研发符合该公司的美国专利申请号 2007/0275291，该专利具有多层机械和化学增强功能。该公司在过去十年中不断进行膜开发，以改进操作性能和生产工艺。

最新的科学突破促进了新型坚固 AEM 电解槽的大规模生产，使其具有更高的耐压性和氢气和氧气侧之间的优异气体阻隔性，从而确保了操作过程中的更高安全性。测试结果表明，在同等条件下，Horizon 的 AEM 的性能和寿命都大大超越了全球供应商的竞争产品。

AEM效率达到95%，并稳定运行

绿色氢的成本需要大幅下降，全球社会才能实现脱碳目标，而实现这一目标的最佳方式是绿色氢在经济上与化石燃料替代品竞争。与其他技术相比，AEM（阴离子交换膜）电解技术具有强大的动态响应能力、更低的设备成本和更高的效率，是一项极具前景的技术。

每生产一公斤氢气消耗42kWh的能量现已可以实现。

众所周知，AEM 电解槽在低电压下工作时效率极高。然而，由于不稳定和低电流密度（因此输出），这种操作条件并不适合大规模部署。通过结合多种创新，Horizon Fuel Cell的科学家以 0.35A/cm2 和 1.56V/cell 的电压运行 AEM 电解槽，在实验室条件下性能稳定。这种电流密度与商用碱性电解槽相似，但效率提高了 20%，工作电压却大大降低。

图2 效率达95%时稳定运行

在这些创新中，Horizon 发明了一种新型电极结构（正在申请专利），具有高表面积和出色的稳定性。Horizon 还从堆栈设计中消除了铱和钛，并依赖于低成本、地球储量丰富的材料。新的 Horizon AEM 平台可以大规模生产以满足全球能源转型，Horizon 现有的批量生产设备可轻松适应 AEM 电解槽。

尽管在推出之前仍需要进行一些额外的验证工作，但最近的进展表明 AEM 电解槽有潜力实现广泛寻求的绿色氢气生产目标，即从可再生电力中生产 1 美元/千克。Horizon AEM 电解槽的效率大大优于最好的 PEM 电解槽，价格与传统碱性电解槽相当。