AEM電解水雙側供液技術與定制化測試方案

陰離子交換膜（AEM，Anion Exchange Membrane）電解水技術結合了傳統堿性水電解和質子交換膜（PEM，Proton Exchange Membrane）水電解的優勢，因其能夠使用非貴金屬催化劑并在堿性環境中運行，因而被認為是生產綠色氫氣的最有前景的技術路線之一。

AEM電解水技術通過陰離子交換膜分隔陽極和陰極反應，它允許氫氧根離子（OH^-）作為載流子從陰極穿過膜到達陽極。與PEM電解水（需要酸性或中性環境和貴金屬催化劑）不同，AEM電解水可以在堿性環境中運行，從而可以使用更便宜、更豐富的非貴金屬催化劑（如鎳基催化劑）進行析氧反應（OER）和析氫反應（HER）。

這將顯著降低電解系統的成本，并使其更具商業化潛力。

AEM電解水的基本反應原理為：

陽極：4OH^-- 4e^---> 2H₂O + O₂

陰極：4H₂O + 4e^---> 2H₂+ 4OH^-

根據上述反應原理，在AEM電解水研究中，關于電解液的供液技術路線上，可分為3種：

一、陽極單側供液

由于陽極反應（OER）需要充足的OH^-供應，以維持反應的進行，陽極直接供液能夠確保反應所需的離子濃度，從而提高反應效率。這種操作模式也被稱為“陰極干燥操作"。在這種模式下，電解液（純水或堿液，通常是堿液）僅供應給陽極，而陰極側則相對干燥。這種做法的目的是簡化氫氣純化過程，并更容易從陰極提取相對干燥的氫氣。

陽極直接供液可確保OH?充足，提升反應效率，同時簡化氫氣純化流程。該方式是未來大規模商業化電解水制氫的理想技術路線。

陽極供水或堿液，DOI：10.1016/j.ijhydene.2022.09.181

DC780 AEM電解水測試臺基于此模式下表現出優異的穩定性與氣體輸出純度，尤其適用于高純度氫能場景。

二、陰極單側供液

僅在陰極單側供液的方式比較少見，公開文獻較少。僅從理論上分析，如果能解決陽極缺水供應和鹽析問題，該方式可以一定程度上降低陽極側的流場設計和系統復雜度。因此，該方式還有待學界進一步研究。

陰極供堿或水，DOI：10.1016/j.egyr.2022.10.127

三、陰陽極雙側供液

同時向AEM電解水系統的陽極和陰極提供電解液。這種方式允許獨立控制兩側的電解液流速、濃度和組成（純水或堿液）。通過精確管理，雙路供液可以確保陰極和陽極都有充足的水供應，維持AEM膜在不同操作條件下的水合狀態平衡，防止膜脫水或過度水合。

這對于保持高效的OH^-離子傳輸至關重要，并能有效排出電極表面產生的氣泡，減少傳質損失。雙路供液方案是AEM電解水技術發展中的一個重要方向，它為優化水管理、提高電池性能、延長壽命以及降低氫氣生產成本提供了有效途徑。

雙側供水，DOI：10.1002/ese3.1938

雙側供堿液，DOI：10.1002/cey2.542

總結

隨著對膜材料、催化劑和電解液工程的深入研究，結合*的流體管理策略，AEM電解水有望在綠色氫氣生產領域發揮越來越重要的作用。

而理化有限公司代理的DC 780 AEM電解水測試臺的陽極進液標準模式可提供穩定的實驗基準，便于開展催化劑性能、膜傳導效率等基礎研究。

同時支持陰極供液和雙測供液的全定制化開發，可根據客戶需求匹配精準的流體控制模塊、監測模塊，為 “優化水管理"“延長膜壽命"“提升電解效率" 等研究提供定制化設備方案，適配高校深度科研與企業特殊生產需求。