瑞士公司开发阴离子交换膜技术，推动绿色氢气生产商业化发展

绿色氢能（Green hydrogen）被《麻省理工科技评论》评为 2021 年的“全球十大突破性技术”之一。

它源自可再生能源（太阳能、风能等）发电的电解水，并且在燃烧过程中仅产生水，因而对环境非常友好。

此外，绿氢还被认为具有成为低碳化核心燃料的潜力，在交通运输、能源储存、绿色肥料和钢铁生产等多个领域的脱碳过程中有望发挥关键作用。

如果用氢燃料电池替代传统内燃机，不但可以实现零碳排放和更高的效率，加燃料和燃油车加油的体验感差不多，还能达到类似的驾驶距离。

其中，阴离子交换膜（AEM，Anion Exchange Membranes）燃料电池因其成本优势，被认为是最有前途和高效的氢转化技术之一。

然而目前，阴离子交换膜燃料电池仍处于发展的早期阶段，缺乏合适的 AEM 是主要障碍之一。

近年来，学术界和工业界都对 AEM 投入了极高的关注。

例如，美国清洁氢能初创公司 Power to Hydrogen 开发了一种电池设计技术，为解决传统 AEM 电解槽的耐久性挑战提供了方案。

3 月，该公司宣布，已完成首个工业规模 AEM 电解槽第一阶段演示，并计划于 2024 年年底完成第二阶段演示。

相关技术的开发得到了来自美国航空航天局、荷兰皇家壳牌石油公司和美国能源部下属高级能源研究计划署等机构的支持。

将 AEM 从学术界向产业界迈进也有这样一个案例。欧洲科学院院士、瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL，École Polytechnique Fédérale de Lausanne）胡喜乐教授自 2017 年，连续六年被科睿唯安（Clarivate Analytics）评为“高被引科学家”。

其课题组致力于发开新型能源技术，推动新能源发展。主要包括三个研究方向：电解制氢技术、氢燃料电池技术和二氧化碳（CO2）电化学还原技术。

具体来说：

电解制氢技术利用可再生能源电解水制备氢气，是一种绿色、清洁的能源生产方式，可以实现能源生产的“去碳化”。

氢燃料电池技术是利用电化学过程，将氢气直接转化成电能，无需经过燃烧过程，是一种绿色、清洁、高效的氢能利用方式。

而 CO2 电化学还原技术是一种“负碳技术”，它利用电化学反应将空气中的 CO2，或工业排放（例如发电厂烟道气）中的 CO2，转化成可循环使用的工业气体一氧化碳（CO）。

基于十余年在上述方向的技术积累和沉淀，胡喜乐团队于 2023 年初，在瑞士建立 AEM 公司 NovaMea，旨在将电解制氢技术和氢燃料电池商业化，该公司位于 EPFL 的创新科技园。

吴星宇是膜技术专家，在 EPFL 获得化学博士学位，博士导师为胡喜乐教授。博士毕业后，他于 2023 年 6 月加入 NovaMea 公司，先后担任公司董事、首席技术官，自 2023 年 11 月开始，担任该公司 CEO。

图丨NovaMea 公司核心成员，从左至右依次为：总工程师亚历山大·P·村山（Alexander P. Muroyama）博士、首席运营官卢·德尼萨特（Lou Denisart）、联合创始人兼董事会主席胡喜乐教授、CEO 吴星宇博士（来源：NovaMea）

2023 年 2 月，NovaMea 公司与 EPFL 签署相关许可协议。根据这份协议，NovaMea 公司已获得四项突破性技术的独家许可。

公司开发的相关技术包括：AEM 电解水设备、AEM 燃料电池、AEM 二氧化碳电还原等。此外，他们也在燃料电池电极方面做系统性优化，例如，使用 NovaMea 的阴离子交换离子聚合物和多孔碳载体、优化催化剂的组分等。

2023 年 6 月，胡喜乐课题组报道了一种使用 NovaMea 公司特有材料的 AEM 电解槽，显示出一系列刷新领域记录的性能[2]。

例如，在 2-3A cm-2 电流密度下，可稳定运行 1100 小时以上、最高功率密度 1.38W cm-2，以及在 2V 电压下，保持 6.3A cm-2 的高电流密度。

2023 年 11 月，胡喜乐团队在 ACS Energy Letters 发表论文[3]，采用不含铂族元素的催化剂，实现了类似的电解水性能。此外，该研究还揭示出离聚物在 AEM 电解水中发挥的重要作用，这是提高电解性能和稳定性的关键。

（来源：ACS Energy Letters）

在公司创立初期，NovaMea 获得了来自瑞士科技创新署（Innosuisse）的资金支持。今年 4 月，该公司宣布成功完成种子轮融资，由全球风险投资公司 Lightspeed Venture Partners 领投，投资总额为 320 万美元，用于促进绿色氢气生产。

“我们很高兴宣布，成功完成种子轮融资。”NovaMea 董事会主席兼联合创始人胡喜乐对接媒体表示，“这笔投资不仅证实了我们的技术实力，还为我们提供了进一步推进绿色氢能革命所需的资源。”

（来源：NovaMea）

据 NovaMea 官网，该公司已完成了与早期用户的第一份商业合同，并得到来自客户的积极反馈。

不仅在瑞士，NovaMea 也积极推动 AEM 技术在中国市场的发展。据公开资料显示，NovaMea 于 2023 年 12 月在香港成立子公司，并计划近期将中国总部和生产线设立在苏州。

参考资料：

1. X. Wu & X. Hu.Anion Exchange Membranes for Hydrogen Technologies: Challenges and Progress. Chimia 2023, 77, 494–500.

https://doi.org/10.2533/chimia.2023.494

2. N. Chen, et al. Robust Piperidinium-Enriched Polystyrene Ionomers for Anion Exchange Membrane Fuel Cells and Water Electrolyzers. ACS Energy Letters 2023, 8, 4043–4051.

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c01402

3. Y. Zheng, et al. Anion Exchange Ionomers Enable Sustained Pure-Water Electrolysis Using Platinum-Group-Metal-Free Electrocatalysts. ACS Energy Letters 2023, 8, 5018–5024.

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c01866

https://www.epfl.ch/labs/lsci/hu/

https://www.novamea.swiss/

https://ggba.swiss/en/novamea-secures-usd-3-2-million-to-boost-green-hydrogen-production/

https://power-h2.com/power-to-hydrogen-and-global-utility-leaders-successfully-complete-phase-i-of-first-ever-industrial-scale-aem-electrolysis-stack-demonstration/

支持：梦里不知

运营/排版：何晨龙

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