AEM 电解水制氢技术展望
由于关键材料技术障碍和制造挑战，AEM 电解水技术距离大规模实际应用还有一定距离。为此，结合 AEM 电解技术目前的研究现状，提出以下展望，以助推 AEM 电解技术的发展和商业化进程：
（1）开发高离子电导率、高强度和高化学稳定性的 AEMs，是 AEM 电解水制氢技术突破发展瓶颈的重中之重。目前，AEMs 的研发仍处于初级阶段，现有的产品在苛刻的电解水制氢工况下依然存在离子电导率、化学稳定性、机械稳定性等难以兼顾的问题，且只能提供较小尺寸产品，难以满足工业应用需求。因此，需深入了解聚合物主链和阳离子基团的降解机制，开发高活性的阳离子基团/主链/侧链结构，通过调控阳离子基团和聚合物主链的连接方式等构建有效的离子传输通道，以提升AEMs 的离子电导率和稳定性。
（2）加强机理与理论研究。其一，深入研究阴离子交换膜的失效机制，揭示其降解和寿命限制的根本原因。通过深入了解失效机制，可以有针对性地改进膜材料的稳定性和耐久性，提高电解效率和可靠性。其二，探究水分子和气体产物在电解槽中的传输行为，研究其受限、扩散等动力学特性。通过深入理解反应物、产物的传输机制，可以设计出更高效的电解系统。其三，深入研究 OER/HER 机理，揭示电解过程中氧气和氢气的生成机制。通过研究催化剂的活性中心和反应路径，可以开发出更高效、更经济的催化剂，提高氧气和氢气的产率，并降低能量损耗。然而，目前对阴离子交换膜的失效机制、水传输动力学、OER/HER 机理等的研究仍有待深入，而基于此的理论研究非常必要，其是电解技术突破的关键。
（3）开发高性能的电解槽部件。为了与现有的电解槽技术竞争，除了 AEMs，AEMWE 还需要在阴极、阳极电催化剂、离聚物和膜电极组件集成等方面取得材料和技术的突破。对于 OER 电催化剂，非过渡金属元素中，NiFe 基催化剂具有最好的活性，但关于 NiFe 基催化剂活性位点机制仍存在争议，且需要加强其在稳定性和潜在降解机制方面的研究。对于 HER 电催化剂，性能最好的仍然是各种类型的PtNi 和 Pt/C 铂基催化剂，在非铂基催化剂中，NiMo、NiCo 基催化剂最具开发潜力，氮、磷、硫等杂原子的掺杂可提升 HER 活性。加强对双功能催化剂的研发，可进一步简化系统，减低成本，提升 AEMWE的竞争性。开发高离子传导性，高化学稳定性的离聚物也非常关键，有研究发现 AEI 对电解性能的影响甚至超过了 AEMs。目前大多研究都集中于 AEMs和电催化剂的开发，需完善对 MEA 特性的研究，特别是催化层与膜界面，催化层与多孔传输层界面的特性尚不清楚。此外，还需要改进气体扩散层和双极板，以提高传热传质能力、电池效率；最后，努力实现电解液从弱碱性溶液到纯水甚至海水的过渡，以进一步降低运营和维护成本。
膜电极是燃料电池发电的关键核心部件，膜电极与其两侧的双极板组成了燃料电池的基本单元——燃料电池单电池。独特的真空吸附加热系统保障质子交换膜的固定及舒展，避免喷涂过程中的溶胀现象。超声波分散供液系统可实现24小时不间断稳恒分散供液，防止催化剂分散液团聚沉淀。超声波喷涂技术可制备出高均匀度、高致密性的碳基催化剂涂层，故此，超声波喷涂技术已被业界广泛认为是质子交换膜燃料电池膜电极的关键制备技术。
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