适应宽功率波动的高效低成本 AEM 电解水制氢关键技术及系统集成

一、基本信息

· 成果名称：适应宽功率波动的高效低成本 AEM 电解水制氢关键技术及系统集成

· 完成团队/负责人：邓意达/王杨

· 所属研究方向：能源材料

二、成果简介

本成果针对电解水制氢催化剂成本高、膜电极传质阻力大、电堆动态响应慢等行业痛点，提出载体工程阴离子梯度调变通用策略，研发出高活性稳定催化剂、平方米级高性能AEM膜电极及宽功率适配电解系统。核心性能显著优于商业贵金属催化剂，制氢效率与成本优势突出，可适配海上风电等波动性可再生能源制氢场景，支撑氢能全产业链发展。

三、技术指标与成熟度

· 关键性能指标

催化剂：攻克公斤级制备一致性难题，可实现催化剂规模化均一制备；Rh单原子催化剂本征活性优于商业贵金属50倍，稳定性提升15倍；Ni₂FeS₄@S一体式电极OER稳定性优于商业RuO₂ 35倍，材料成本低5个数量级。

膜电极：实现平方米级规模化制备，CCS工艺较传统CCM工艺性能提22%~26%。

电解系统：较现有工业电解水制氢效率提升29%，能耗降低34%，制氢成本降低 31%，可适配宽功率波动工况。

· 技术成熟度等级

TRL 6（系统原型在相关工况环境下完成验证，建成中试级风光电解制氢平台）

· 知识产权情况

已发表Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等高水平学术论文；拥有CN105788882B、CN109663598B、CN109755600B 等多项授权发明专利。

四、应用前景与市场潜力

· 潜在应用场景，预计市场规模，当前合作/转化意向

可广泛应用于海上风电制氢、氢冶金、氢化工、燃料电池汽车供氢、加氢站等多元场景，适配可再生能源波动性发电制氢需求，深度契合海南氢能“制储输用”全产业链发展布局。当前全国年用氢规模达2800万吨，氢能全产业链市场空间广阔；海南省“十五五”规划已将氢能列为重点培育的未来产业，区域应用场景丰富，市场需求清晰明确。与大唐、华能、康迪等新能源发电与氢能装备头部企业对接，联合开展工程化示范验证与技术落地转化，支撑海上风电制氢等标杆示范项目建设。

· 五、团队基础与支撑条件

· 现有实验设备、中试线、检测平台等条件；·

建成催化剂高通量筛选与制备、膜电极规模化制备（配备超声雾化喷涂设备等）、电解堆集成测试全链条研发平台；搭建新一代电解水制氢电解槽中试平台与实时动态监测系统，可开展中试级风光电解制氢系统集成验证；具备多场、多尺度耦合表征技术体系，可支撑材料-器件-系统全层级性能测试与反应机理分析

六、问题与需求

· 进一步推动转化存在的堵点问题，需要的资源支持

问题：大尺寸电堆工程化放大的工艺一致性与长期可靠性仍需规模化验证；宽功率波动下的系统适配性有待实际工程场景进一步检验。

资源支持需求：需中试放大与产业化落地场地、研发及产业化资金支持；需对接能源企业、氢能装备厂商开展海上风电制氢示范项目合作；推动AEM制氢相关行业标准的制定与完善。