I. Khía cạnh chính sách: Dự án thí điểm sản xuất hydro ngoài lưới điện mở rộng tiềm năng tăng trưởng của AEM
Sự bùng nổ của ngành công nghiệp năng lượng hydro luôn được định hướng bởi các chính sách. Năm 2025, "Thông báo về việc tổ chức và thực hiện công tác thí điểm năng lượng hydro trong lĩnh vực năng lượng" của Cục Quản lý Năng lượng Quốc gia đã nêu rõ hai hướng chính cho các dự án thí điểm sản xuất hydro, trong đó "sản xuất hydro ngoài lưới điện linh hoạt tiên tiến" nhắm trực tiếp vào các kịch bản ứng dụng cốt lõi của AEM. Chính sách này đề xuất xây dựng một kiến trúc "tích hợp gió - mặt trời - hydro - lưu trữ" ở các khu vực có lưới điện yếu, như vùng biển sâu, sa mạc cát Gobi và các khu vực "cao nguyên, xa xôi, biên giới và đảo", yêu cầu quy mô máy điện phân hỗ trợ không dưới 10 MW. Hướng đi này phù hợp rất cao với các đặc điểm kỹ thuật của AEM.
Từ góc độ quốc gia, chính sách này không phải là riêng lẻ. Kể từ khi "Kế hoạch trung và dài hạn cho sự phát triển của ngành công nghiệp năng lượng hydro (2021-2035)" liệt kê năng lượng hydro là một thành phần quan trọng của hệ thống năng lượng trong tương lai, các khu vực khác nhau đã đưa ra các chính sách hỗ trợ một cách chuyên sâu trong giai đoạn "Kế hoạch 5 năm lần thứ 14": các khu vực "sa mạc cát Gobi" như Nội Mông và Cam Túc đã đưa các dự án tích hợp gió - mặt trời - hydro - lưu trữ vào kế hoạch cấp tỉnh, trong khi các tỉnh ven biển như Quảng Đông và Chiết Giang đã tập trung vào các dự án thí điểm sản xuất hydro từ năng lượng gió biển sâu. Những chính sách này cùng nhau xây dựng một hệ thống phát triển kép "sản xuất hydro quy mô lớn + sản xuất hydro ngoài lưới điện linh hoạt", với các yêu cầu về tính linh hoạt của các kịch bản ngoài lưới điện cung cấp một cửa sổ chính sách cho sự cạnh tranh khác biệt của AEM.
So với sản xuất hydro quy mô lớn (yêu cầu quy mô máy điện phân không dưới 100 MW theo Hướng đi Một), dự án thí điểm sản xuất hydro ngoài lưới điện có ngưỡng quy mô thấp hơn (10 MW), khiến nó phù hợp hơn với AEM trong giai đoạn lặp lại công nghệ để thực hiện xác minh thương mại. Trong khi đó, chính sách nhấn mạnh "sự phối hợp linh hoạt giữa sản lượng năng lượng tái tạo, sạc và xả lưu trữ năng lượng và tải trọng máy điện phân", trong khi khả năng điều chỉnh tải trọng rộng của AEM (hỗ trợ lý thuyết dao động tải trọng từ 10% - 100%) chính xác phù hợp với sự không ổn định của sản xuất điện gió và mặt trời, trở thành một "cần cẩu kỹ thuật" cho việc thực hiện chính sách.
II. Lộ trình kỹ thuật
Trong phổ công nghệ của máy điện phân hydro, AEM đang phá vỡ mô hình nhị phân của ALK và PEM với đặc điểm “cân bằng giữa chi phí và hiệu quả”.
Hình ảnh trên được lấy từ Future Hydrogen Energy
(I) Lợi thế kỹ thuật đáng kể: “Cực thứ ba” kết hợp chi phí và hiệu quả
Về chi phí,AEM không phụ thuộc vào các chất xúc tác kim loại quý (như bạch kim) mà PEM yêu cầu. Jiping đã tung ra chất xúc tác bạch kim-niken 50%, và các sản phẩm điện cực không kim loại quý từ các doanh nghiệp như Future Hydrogen Energy và Juna Technology đã giảm hơn 60% chi phí chất xúc tác. Đồng thời, cấu trúc của nó chặt chẽ hơn ALK, với chi phí tích hợp hệ thống thấp hơn 15%-20% so với ALK.
Về hiệu quả,Hiệu quả điện phân của AEM có thể đạt 75%-80%, cao hơn ALK (70%-75%) và gần với PEM (80%-85%). Hơn nữa, tỷ lệ suy giảm hiệu quả trong quá trình vận hành tải thấp chỉ là 5%-8%, thấp hơn nhiều so với 15%-20% của ALK, thích ứng hoàn hảo với đặc điểm dao động của sản xuất điện gió và điện mặt trời.
(II) Các nút thắt kỹ thuật cần được khắc phục: “bước nhảy vọt” từ phòng thí nghiệm đến công nghiệp hóa
Hiện nay, ngành công nghiệp AEM đang ở giai đoạn chuyển tiếp quan trọng từ “giai đoạn xác nhận công nghệ” sang “giai đoạn chuẩn bị mở rộng quy mô”, thể hiện ba đặc điểm chính.
Độ trưởng thành công nghệ không đồng đều:Về mặt vật liệu, hiệu suất của chất xúc tác và điện cực đã gần như đáp ứng yêu cầu thương mại. Ví dụ, hoạt tính của chất xúc tác bạch kim-niken Jiping đã đạt 0,8A/cm²@1,8V (trong điều kiện điện áp 1,8 volt, mật độ dòng điện trên diện tích đơn vị của bề mặt chất xúc tác đạt 0,8 ampe trên một centimet vuông). Tuy nhiên, tuổi thọ của màng vẫn là nút thắt lớn nhất.
Con đường giảm chi phí rõ ràng nhưng chưa đến điểm then chốt:Hiện nay, chi phí của một máy điện phân AEM megawatt là khoảng 8.000-10.000 nhân dân tệ/kW, cao hơn so với máy điện phân kiềm (5.000-6.000 nhân dân tệ/kW) nhưng thấp hơn so với PEM (15.000-20.000 nhân dân tệ/kW). Với việc mở rộng sản xuất và cải thiện tuổi thọ của màng trong tương lai, dự kiến chi phí có thể giảm xuống còn 6.000 - 7.000 nhân dân tệ/kW vào năm 2028, có khả năng tương đương với các máy điện phân kiềm.
Chính sách thúc đẩy mạnh hơn so với thị trường:Các dự án hiện tại chủ yếu dựa vào trợ cấp chính sách hoặc đầu tư R&D của doanh nghiệp. Các đơn hàng thực sự theo định hướng thị trường như dự án 5MW của Qingneng vẫn còn hiếm. Mô hình kinh doanh cần tìm điểm cân bằng trong "phí bảo hiểm hydro xanh + lợi thế chi phí trong các kịch bản ngoài lưới điện".
III. Phía thị trường: Các doanh nghiệp tăng tốc triển khai, các dự án trình diễn triển khai mạnh mẽ
Trong nửa đầu năm 2025, lĩnh vực AEM sẽ thể hiện sự tăng trưởng bùng nổ trong "đột phá vật liệu + cải tiến thiết bị + thực hiện dự án", với các hành động của các doanh nghiệp hàng đầu vạch ra một con đường rõ ràng đến công nghiệp hóa.
Hình ảnh trên là từ Winstone Hydrogen Energy.
Về phía vật liệu,Future Hydrogen đã hoàn thành việc nộp hồ sơ mở rộng sản xuất đối với vật liệu xúc tác và điện cực. Dây chuyền sản xuất AEM 60.000㎡ đầu tiên trong nước của Jiamo Technology đã đi vào vận hành thử nghiệm. Sản phẩm điện cực dòng JE của Juna Technology đã được thương mại hóa, cho thấy tỷ lệ nội địa hóa của các vật liệu chính đã vượt quá 60%, thoát khỏi sự phụ thuộc vào các vật liệu màng ở nước ngoài.
Về phía thiết bị,Bước nhảy vọt từ cấp kilowatt lên cấp megawatt đã trở thành trọng tâm chính. Future Hydrogen đã cung cấp một máy điện phân 125KW cho Nhà máy điện Huaneng Jiuquan. Qingneng đã ký đơn hàng hệ thống 5MW. Wolong Inertech đã cung cấp thiết bị cấp megawatt đầu tiên trong nước ra nước ngoài. Các dự án cấp megawatt của EVE và Zhejiang Sunshine Lighting đã được phê duyệt, cho thấy mức công suất của thiết bị đang nhanh chóng tiếp cận "cấp 10MW" cần thiết cho các ứng dụng thương mại.
Về phía kịch bản,Các dự án ngoài lưới điện đã trở thành một bước đột phá. Dự án sản xuất hydro xanh Beihai của Sanxia Energy tập trung rõ ràng vào "công nghệ AEM ngoài lưới điện cấp megawatt" làm cốt lõi, khám phá một mô hình tích hợp giữa gió, mặt trời, hydro và lưu trữ. Các dự án ở Lvliang, Shanxi và Huizhou tập trung vào R&D thiết bị chi phí thấp, trực tiếp giải quyết các điểm đau trong thương mại hóa của AEM.
V. Dự báo triển vọng: Lựa chọn cốt lõi cho hệ thống tích hợp gió, mặt trời, hydro và lưu trữ
Trong 5-10 năm tới, các máy điện phân AEM dự kiến sẽ đạt được những bước đột phá trong ba kịch bản chính, trở thành “cực thứ ba” trong công nghệ sản xuất hydro.
Hình trên là từ Wolong Technology.
Kịch bản sản xuất hydro ngoài lưới điện từ gió và mặt trời:Ở những khu vực có lưới điện yếu, như sa mạc, vùng sa mạc Gobi và vùng biển sâu, khả năng điều chỉnh tải rộng của AEM rất phù hợp với yêu cầu hình thành lưới điện ngoài lưới. Theo ước tính, khi tỷ lệ dao động của sản lượng điện gió và mặt trời vượt quá 30%, chi phí điện trung bình hóa toàn diện (LCOE) của AEM thấp hơn 15% so với PEM và thấp hơn 8% so với ALK, khiến nó trở thành lựa chọn công nghệ tối ưu cho kịch bản này.
Kịch bản sản xuất hydro phân tán: Trong các dự án phân tán quy mô vừa và nhỏ từ 1-10MW, cấu trúc nhỏ gọn của AEM (với diện tích chiếm dụng nhỏ hơn 40% so với ALK) và yêu cầu bảo trì thấp, tức là loại bỏ sự cần thiết của hệ thống tuần hoàn điện giải như các máy điện phân kiềm, sẽ tăng cường khả năng cạnh tranh của nó. Nó đặc biệt phù hợp với các kịch bản sản xuất hydro tại chỗ trong các khu công nghiệp, trung tâm giao thông vận tải, v.v.
Bước đột phá trên thị trường quốc tế:Những nỗ lực mở rộng toàn cầu của các doanh nghiệp như Wolong Inergy và Wenshi Hydrogen Energy cho thấy AEM có lợi thế về chi phí ở các thị trường năng lượng hydro mới nổi (như Chile và Đông Nam Á). So với thiết bị PEM ở châu Âu và Mỹ, thiết bị AEM sản xuất trong nước rẻ hơn 30% và thích nghi tốt hơn với môi trường phức tạp có nhiệt độ cao và bụi, có khả năng tái tạo con đường “thay thế trong nước - lãnh đạo toàn cầu” của thiết bị PV.
Những thách thức cần cảnh giác:Nếu tuổi thọ của màng không thể vượt quá 8.000 giờ trước năm 2027, AEM có thể bỏ lỡ thời kỳ cửa sổ chính sách. Trong khi đó, việc giảm chi phí của các máy điện phân PEM và cải thiện hiệu suất của các máy điện phân kiềm sẽ thu hẹp không gian tồn tại của AEM, với tốc độ lặp lại công nghệ quyết định bức tranh thị trường.
VI. Kết luận
Sự phát triển của các máy điện phân AEM chủ yếu được thúc đẩy bởi nhu cầu không thể tránh khỏi của ngành công nghiệp năng lượng hydro đối với các công nghệ sản xuất hydro “hiệu quả, chi phí thấp và linh hoạt”. Trong bối cảnh sản xuất hydro ngoài lưới điện được thúc đẩy bởi chính sách và tỷ lệ sản xuất điện gió và mặt trời tiếp tục tăng lên, AEM, với các đặc điểm công nghệ độc đáo của mình, đang chuyển từ một “lựa chọn dự phòng” sang một “lựa chọn chính”. Trong ba năm tới, những đột phá trong vật liệu màng và sản xuất quy mô lớn sẽ là chìa khóa để xác định xem AEM có thể “vượt qua” hay không. Đối với các doanh nghiệp, cần tập trung vào đổi mới vật liệu và tích hợp hệ thống để thực hiện chuyển đổi từ “lãnh đạo công nghệ” sang “lãnh đạo thị trường” trong thời kỳ chia sẻ lợi nhuận từ chính sách. Đối với ngành công nghiệp, sự trưởng thành của AEM sẽ làm phong phú thêm ma trận công nghệ sản xuất hydro và đẩy nhanh vai trò của năng lượng hydro như là “mảnh ghép cuối cùng” trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu.
