韩国一支研究团队近日提出了一种基于双电极配置的实时诊断技术，可在真实运行工况下精确解析阴离子交换膜水电解（AEMWE）系统性能衰退的来源与机理。

该成果发表在《ACS Energy Letters》上。研究中，团队构建了一套新的分析框架，能够对复杂水电解系统中各组成部分的电压损失进行分离和定量，从而更清晰地识别性能衰退的主导因素。

AEMWE的应用前景与关键难题

水电解是通过电化学方式将水分解为氢气和氧气的核心技术。在多种水电解路线中，阴离子交换膜水电解（AEMWE）因具备成本较低、制氢效率较高等优势，被视为下一代绿色制氢的重要候选技术，受到广泛关注。

但在长期运行过程中，电解槽电压会逐渐升高，导致整体性能下降。如何在实际工况下准确找出电压升高的根本原因，一直是制约AEMWE技术进一步发展的难点。

传统诊断手段的不足

目前，工业与实验室中常用的电解系统多采用双电极结构，只能监测整体性能变化，却难以精确定位是哪一部分组件或过程导致了衰退。

以往的机理研究通常依赖三电极配置或半电池实验来分析单个电极反应行为。虽然这些方法有助于理解局部反应，但与真实单电池运行条件存在明显差异，导致其在实际系统诊断和工程放大中的适用性有限。

新分析框架与诊断方法

为解决上述问题，韩国材料科学研究院（KIMS）首席研究员崔成默（Sung Mook Choi）与釜山国立大学金扬道教授合作，开发了一套先进的分析框架。该框架将运行中单电池获得的电化学阻抗谱（EIS）数据与弛豫时间分布（DRT）分析相结合，并辅以专有的过电位分离方法。

通过这一组合方法，研究团队能够将整体电压损失细分为多个具体贡献，包括：

• 电荷转移电阻
• 氢氧根离子（OH⁻）传输电阻
• 膜及界面接触电阻
• 质量传输电阻

在此基础上，团队对各类电压损失的大小及其随时间的变化进行了定量分析。结果表明，水电解系统中电压升高并非仅由电极材料衰退引起，还受到离子传输受限、质量传输受阻等多种因素的共同影响。

方法验证与产业化潜力

研究人员在不同电解质浓度和不同膜条件下进行了多轮重复实验，对该分析方法的可靠性和重复性进行了验证。结果显示，该框架在多种工况下均能稳定给出一致的诊断结果，有望成为电极材料开发、膜电极组件（MEA）设计以及系统运行策略优化的重要评价工具。

值得强调的是，这一技术无需额外引入三电极结构，即可在实际双电极单电池中区分各电极的特定反应特征，兼顾了实验条件的真实度与诊断的精细度。

通过对长期运行过程中性能衰退的实时追踪和机理解析，该方法有潜力发展为面向商业化应用的诊断平台，为高效率、高耐久性的水电解系统设计提供数据支撑。

崔成默表示：“本研究提出了一种新的分析框架，能够在真实运行条件下，对复杂水电解系统中的电压损失机制进行实时解卷积和解释。”

他补充道：“我们计划将这一技术进一步发展为关键诊断平台，加速绿色氢气生产的商业化进程。”