電解是低成本綠色氫氣的一個關鍵組成部分，一個韓國團隊表示，它的陰離子交換膜取得了巨大的突破，不僅比目前的質子交換技術便宜得多，而且性能提高了約20%。電解是將水分成氫氣和氧氣的過程，當由可再生能源驅動時，它將成為生產綠色氫氣的一個關鍵步驟。

綠色氫氣將在實現零排放的競賽中發揮重要作用，它提供的高能量密度使其在一些難以實現碳化的活動中成為一種有吸引力的選擇。

通常情況下，電解器使用質子交換膜（PEMs），其中電解質材料中的陽極和陰極被一層膜隔開，以允許帶正電的氫離子通過，因為它們被陰極所吸引。在這裡，它們與電子結合形成氫氣，氫氣被收集，而氧氣在陽極被釋放。成本問題來自於材料：PEMs所要求的酸性環境通常需要昂貴的金屬，如電極中的鉑、釕或銥，以及分離器板中的鈦。

正在研究的一種替代電解技術是陰離子交換膜（AEMs），其中分離膜允許帶負電荷的OH-離子通過。這些離子被吸引到陽極，在那裡它們結合成氧氣和水分子，而氫原子則被吸引到陰極，以H2氣體的形式被收集。

AEMs可以在鹼性條件下運行，因此它們不需要貴金屬–所涉及的材料因此要便宜3000倍左右。作為一項相對年輕的技術，AEMs在氫氣電解方面還沒有找到商業上的成功，因為它們的性能沒有那麼好，也沒有那麼持久。

現在，來自韓國科學和技術研究所（KIST）的一個團隊說，他們已經測試了一種新的膜和電極組件，其性能比之前的AEM高出6倍，並且至少比它們的壽命長10倍。更重要的是，它甚至比目前的PEM技術有20%的性能優勢。

“研究小組通過增加結構內的比表面積，開發了基於聚（芴-共-芳基哌啶）（PFAP）的陰離子交換材料（電解質膜和電極粘合劑），在鹼性條件下具有高離子傳導性和耐用性，基於這項技術，開發了一種膜電極組件，”一份新聞稿中寫道。”所開發的材料代表了超過1000小時運行的優秀耐久性，並實現了7.68A/cm2的新電池性能記錄。這大約是現有陰離子交換材料性能的六倍，大約是昂貴的商業PEMWE技術（6 A/cm2）的1.2倍。”

那麼，這項技術究竟能在多大程度上降低綠色氫氣的價格？很難找到確切的答案；綠色能源的價格在不同地區會有很大的波動，而且有許多不同的PEM技術，其價格也不盡相同。

但國際可再生能源機構（IRENA）試圖在其2020年的綠色氫氣成本削減報告中對現狀嘗試進行平均計算。該報告說，在兆瓦級規模上，”對於堆棧的核心，即催化劑塗層膜，稀有金屬代表了成本的一個重要部分。然而，從背景來看，它們只佔整個PEM電解系統成本的不到10%”。

IRENA對質子交換膜電解器的成本細分似乎表明，稀有金屬並不是一個巨大的成本點

因此，IRENA認為金屬本身並不是一個非常有前途的成本削減目標，儘管該報告確實補充說，”尤其是銥，在銥的供應沒有顯著增加的情況下，它們可能代表了擴大質子交換膜電解器製造的瓶頸。”

更重要的是，該報告指出，PEM電解器的使用壽命通常在5萬小時左右–或5.7年。因此，儘管KIST團隊似乎已經取得了相對於現有AEM電解器的百小時壽命的巨大進步，但它還沒有證明與今天的PEM相比具有同等或更高的耐久性。而且，即使這種材料有能力，也需要在試驗台上再花五年左右的時間來證明它。這是一個艱難的障礙。

儘管如此，這種新的膜材料在這期間可能會找到其他用途。漢陽大學的Young Moo Lee教授說：”所開發的材料，不僅作為核心材料應用於水電解，而且還應用於氫燃料電池、碳捕獲利用和直接氨燃料電池，這些都是下一代的氫氣產業，具有很大的潛力。”

該研究發表在《能源與環境科學》雜誌上。