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 非贵金属阳极11.2 A cm-2高电密AEMWE！清华-合工大-北理工-北大联合团队提出压力梯度-膜微观孔系协同设计策略，实现离子-水分-气体传递精准定向调控

导读：2026年5月14日，清华大学史翊翔/蔡宁生课题组联合合肥工业大学魏海兵团队、北京大学宛新华教授、北京理工大学王博教授，在 Nature Communications 发表最新研究成果——通过"膜结构调控+阳极加压配置"的协同策略，在阴离子交换膜（AEM）水电解中实现 11.2 A·cm⁻² 的超高电流密度，并将平准化制氢成本降至 1.8 美元/kg。

一、研究背景：AEM水电解的"水传导困境"

阴离子交换膜水电解（AEMWE）被认为是下一代低成本绿氢生产具有潜力的技术路线之一。它兼具碱性水电解（AWE）的温和环境——可以使用非贵金属催化剂，又拥有质子交换膜水电解（PEMWE）的紧凑结构——内阻更低。

但在实际应用中，AEMWE面临一个核心瓶颈：

干阴极配置下的"水传导困境"。 在传统AEMWE中，KOH溶液仅在阳极侧循环，阴极为干态。H₂O需要穿过AEM膜到达阴极参与反应（2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻），但这一过程同时受到浓度差扩散、电场电渗拖拽等多种因素的竞争性影响。在高电流密度下，H₂O/OH⁻传导不足导致阴极反应物短缺，成为严重制约。

更棘手的是，如果简单增大膜的亲水性和孔径来促进水传导，又会导致H₂分子更容易穿透膜（H₂交叉），在低负荷或动态运行时形成爆炸性混合气体——这恰恰是与可再生能源耦合时的典型工况。

水传导和气体阻隔，成为了一对"鱼与熊掌"的矛盾。