AEM电解水制氢基础知识
固体聚合物阴离子交换膜水电解（Anion Exchange Membrance）简称AEM，是目前较为前沿的电解水技术之一，当前只有极少数的公司在尝试将其转为商业化运行，相关的应用和示范项目极少。
AEM 设备运行时，原料水从AEM 设备的阴极侧进入，水分子在阴极参与还原反应得到电子，生成氢氧根离子和氢气，氢氧根离子通过聚合物阴离子交换膜到达阳极后，参与氧化反应失去电子，生成水和氧气。原料水中有时会加入一定量的氢氧化钾或者碳酸氢钠溶液作为辅助电解质，有助于提高AEM 电解设备的工作效率。
阴离子交换膜（AEM）水电解制氢技术结合了碱性电解水技术和PEM 电解水技术的优点，具有更高的电流密度和响应速度，能量转化效率更高，电解液为纯水或低浓度碱液，缓解了强碱性溶液对设备的腐蚀，另外AEM 技术可采用Fe、Ni 等非贵金属作为电极催化剂，相对PEM电解水技术其装置制造成本显著降低。该技术总体上优于碱性水电解制氢技术，但是目前仍处于试验研究、发展阶段，并未大规模商业化应用，存在亟需解决的关键问题。
主要组成结构及特点
AEM 电解池是组成AEM 电解系统的基本单位，多个AEM 电解池一起组成了AEM 电解模块。大量的AEM 电解模块和多个辅助系统一起构成了AEM 电解水系统。AEM 电解模块与PEM 电解槽结构类似，其辅助系统包括氧气处理和干燥系统、水箱、水处理净化系统和交流直流转换器等设备。
阴离子交换膜 AEM 电解池的关键组成部分为阴离子交换膜组，由有机阳离子聚合物骨架和共价附着在骨架上的阳离子组成。阴极材料、阳极材料和阴离子交换膜是AEM 电解池的核心，直接影响着AEM 电解池的工作效率和设备寿命。
阴离子交换膜可将氢氧根离子从阴极转导至阳极，具有较高的阴离子传导性和极低的电子传导性。阴离子交换膜具有优秀的化学稳定性（抵抗局部区域会出现强碱性环境）以及极低的气体渗透性（隔绝气体渗透，防止氢和氧混合产生爆炸）。
阴离子交换膜在强碱环境中存在离子导电性与稳定性（耐碱稳定性和机械性能）难以兼顾的问题。虽然电解液可采用纯水或低浓度碱液，但是在电解时阴离子交换膜表面会形成局部强碱环境，使得阴离子交换膜由于OH-攻击而逐渐降解，引发膜穿孔，导致电池短路，使得阴离子交换膜水电解制氢装置不能长时间运行。
因此当前阶段AEM 技术的关键环节就是开发高离子电导率和强耐碱性的阴离子交换膜。
目前阴离子交换膜多选用聚合物作为其主要骨架材料，由于AEM 电解水尚处于研发阶段，现阶段的材料不是最合适的，还在研发寻找进程中，当前使用较多的是芳香族聚合物，聚合物分子结构直接决定膜材料稳定性。现阶段AEM 交换膜存在如下一些问题：
1）芳香族聚合物在碱性环境中长期运行时会慢慢被降解，产生断链和机械性能退化，影响AEM 电解水设备的稳定性和系统寿命。
2）阴离子交换膜的机械稳定性呈下降趋势，容易出现孔洞。与氢离子在质子交换膜中的传导性相比，氢氧根离子在阴离子交换膜中的传导性要低得多，研究者不得不制作更薄的阴离子交换膜来保持AEM 电解槽的工作效率，由此造成阴离子交换膜的机械稳定性下降。
除了聚合物骨架，还有吸附在聚合物骨架上的阳离子基团，阳离子基团断裂会导致AEM 离子交换容量（IEC）下降，同时降低OH-传导能力。
阳极、阴极材料 阳极和阴极材料必须具备较强的催化活性以及多孔性以便于催化水的分解并及时输出制取的氢气和氧气。具备较高的电子传导性和阴离子传导性以便于电极反应顺利进行。现阶段主要使用的镍铁合金，其来源广泛，成本较低，对水的分解有较强的催化活性，另外由于AEM 不在强腐蚀性环境下运行，其电极材料中不需要加入钌等贵金属催化剂和钛，制造成本大幅降低。目前开发的阴离子交换膜仍然无法兼顾工作效率和设备寿命，有关AEM 的研究主要聚焦于开发合适高效的聚合物阴离子交换膜。
其次，在实验室研发阶段，电极材料中仍然会加入少量的贵金属，因此开发低成本的高效非贵金属催化剂也是AEM 研究的重点之一。
AEM 电解设备总体产业化程度较低，处于前期研发阶段，全球仅有少数几家企业在尝试将AEM 技术商业化。
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