AEM膜制备及膜电极研发

需求的背景和应用场景

随着新能源产业的快速发展，电池安全性成为制约其大规模应用的关键因素之一。在绿色化工产业中，碱性电解水制氢（ALK）技术作为清洁能源生产的重要途径，其核心部件AEM（阴离子交换膜）的性能直接影响电池的安全性、效率及寿命。当前，AEM膜存在膜电导率低、尺寸稳定性差、寿命短等痛点问题，导致电池在高电流密度下运行不稳定，易发生溶胀、衰减快等现象，严重制约了ALK技术的商业化进程。本技术需求旨在通过AEM膜制备及膜电极的研发，提升电池安全性，满足新能源领域对高效、稳定、长寿命电解槽的迫切需求，推动ALK技术在氢能、储能等场景的广泛应用。

要解决的关键技术问题

本技术需求需攻克AEM全流程技术工艺，涵盖树脂合成、成膜技术、电极制备及电解槽组装等环节。关键技术问题包括：1）树脂合成：开发高离子电导率、化学稳定性强的阴离子交换树脂，确保在60–80℃、1 mol/L碱环境下离子电导率≥0.1 S/cm；2）成膜技术：优化流延制膜工艺，实现低溶胀（吸水率≤40%，面内溶胀≤15%）及高机械强度，适应50–80℃、0–30 bar、纯水/0.1–1 M KOH工况；3）电极制备：设计高效催化剂层结构，降低高电流密度（≥2 A/cm²）下的OH⁻传导阻抗；4）电解槽组装：集成膜电极与双极板，实现电堆电流密度≥1.5 A/cm²@1.8–2.0 V，单池衰减≤50 μV/h，寿命≥8000小时。技术架构需基于芳基哌啶结构阴离子膜，结合产学研合作模式，整合乐凯的ALK制氢研究基础、实验室流延制膜工艺及完备的测试设备，形成从材料到系统的全链条解决方案。

效果要求

本技术需求需实现以下效益：1）性能领先：AEM膜及膜电极的离子电导率、尺寸稳定性、寿命等指标达到世界领先水平，显著提升电池安全性与运行效率；2）竞争优势：通过低溶胀、长寿命特性降低电解槽维护成本，满足新能源领域对高可靠性、低成本制氢设备的需求；3）创新性：突破传统AEM膜材料与工艺局限，开发基于芳基哌啶结构的新型阴离子交换树脂及流延制膜技术，形成自主知识产权；4）商业化潜力：技术成果可直接应用于ALK制氢系统，推动绿色化工产业向高效、清洁方向转型，助力“双碳”目标实现。合作模式采用委托开发+产学研结合，充分利用乐凯的产业基础与外部科研机构的创新资源，加速技术迭代与产业化进程。