目前ENAPTER的研发重点是在纯水系统下提升膜的传导性和耐久性，以期达到电流密度 >1A/cm2（小室工作电压1.8V）和衰减速率 <15mV/1000小时。在膜的研发方面，加拿大Ionomr Innovations Inc. 已取得一定的进展，其Aemion+™膜正在解决AEM聚合物结构中不稳定分解机制的根源。04
固体氧化物电解槽
固体氧化物（SOEC）电解槽在高温（700-850℃）下运行，动力学上的优势使其可使用廉价的镍电极。如利用工业生产中高品质的余热（比如能量输入为75%电能+25%水蒸气中的热能），SOEC的系统效率（LHV H2 to AC）近期内有望达到达85%，并在10年内达到欧盟的2030目标90%。SOEC电解槽进料为水蒸气，若添加二氧化碳后，则可生成合成气（Syngas，氢气和一氧化碳的混合物），再进一步生产合成燃料（e-fuels，如柴油、航空燃油）。因此SOEC技术有望被广泛应用于二氧化碳回收、燃料生产和化学合成品，这是欧盟近年来的研发重点。SOEC的另一优势是可逆性，即可逆燃料电池用于可再生能源的存储，这也是欧美的一个长期重点研发课题。耐久性是SOEC目前的首要问题，热化学循环，特别是系统停、启时，都会加速老化，降低使用寿命。目前固体氧化物的材料包括通过添加8%氧化钇来提升稳定性的二氧化锆，其分子式为 (ZrO2)0.92(Y2O3)0.08。提升固体氧化物的性能、耐久性和降低操作温度是目前欧美研发的重点。美国SOEC代表性公司包括FuelCell Energy和康明斯。在2016-2020间，FuelCell Energy负责了一个美国能源部拨款为300万美元的SOEC研发项目，并完成了下面的指标。
– 电堆效率（LHV H2 to AC）>95%
– 系统效率（LHV H2 to AC）>90%
– 系统效率（LHV, 以电能+热能计）>75%
– 单电池衰减速率 ≤1%/1000小时；电堆衰减速率 ≤2%/1000小时
– 开发子系统，使SOEC能与有间歇性的可再生能源相兼容。2021年9月，康明斯从美国能源部获得500万美元拨款，用于SOEC电堆自动化组装、生产的研发。该项目将利用康明斯现有成熟的热喷涂工艺，自动化生产以金属为基础的固体氧化物电堆，从而减少昂贵的烧结工艺，并将所需密封件数量减少50%。该项目为期三年，总预算716万美元，目标是开发60kW固体氧化物电堆自动化组装的标准样板，用于建立年产能为94MW的SOEC电解槽工厂。2020年1月，欧盟启动了总预算为975万欧元的SOEC示范项目（其中FCH JU出资700万），旨在五年内将SOEC的技术成熟度由TRL7提升至TRL8，并制定了下面的KPI。– 系统电能消耗（标准工作状况）≤ 39kW/kgH2– 电堆衰减速率 ≤ 1.2%/1000小时– 可运营时间 ≥ 98 %– 单位投资成本（日产1公斤氢气产能）≤ 2,400欧元– 年运行、维护成本（日产1公斤氢气）≤ 120欧元德国Sunfire是欧洲SOEC技术代表。这家总部位于萨克森州的公司成立于2010年，并在次年收购了一家SOFC公司作为其后来发展的技术核心。基于一种Power-to-Liquid（PtL）工艺，Sunfire于2020年10月在荷兰建成了2.4MW SOEC的项目示范，每小时产氢60公斤用于合成燃料的生产，其系统电能效率（LHV H2 to AC）目标是85%。Sunfire是德国H2Giga计划的积极参与者。本月初该公司和15家由其领导的合作伙伴从德国Federal Ministry of Education and Research (BMBF) 获得3,300万欧元资助，用于SOEC电解槽系统优化、制造工艺和批量生产。Sunfire在2021年11月获得了1.09亿欧元的D轮融资（之前其已获得超过1亿欧元的融资），并计划于2023年建成200MW的SOEC电解槽产能。在并购方面，Sunfire在2021年1月收购了瑞士电解槽公司IHT，并于11月在奥地利的一个食品生产中心安装了欧盟首台工作压力为30 bar的3.2MW碱性电解槽。该电解槽是欧盟Demo4Grid示范项目的核心部分，以验证压力型碱性电解槽的商业可行性，在实际市场情况下平衡电网，生产工业用绿氢。该项目为期5年，总预算780万欧元，其中得到FCH JU的290万欧元资助。下图为欧盟2010-2021期间对燃料电池技术在能源领域应用、示范项目（比如热电联供、平衡电网、离网发电）的拨款，其中自2018年来每年用于PEMFC、SOFC和其它类技术的项目资金分别约为7,800万、7,000万和800万欧元（蓝、橙、绿色图例）。主要参与公司、研究机构包括：SolidPower, Sunfire，Ballard，Politecnico di Torino (Polytechnic University of Turin) 和VTT Technical Research Centre of Finland。05
美国氢能研发体系
他山之石，可以攻玉。本节以电解水研发为例，介绍美国以技术成熟度为划分、国家实验室为主导的研发体系。下文中RD&D = Research, Development & Demonstration。技术成熟度（Technology Readiness Level，RTL）评估方法在美国已被航天和国防部门应用了很长时间，以系统的形式按上图分为九级，确定研发产品的材料、工艺状态和生产准备，并配置相应的资源。该工具被证明非常有效可行，不仅可以评估不同研发阶段的需求，而且可为最终产品提供必要的指导。美国能源部（DOE）是美国联邦政府负责能源政策制定，行业管理和相关技术研发等职责的行政部门，其下属的17个国家实验室中目前有14个从事和氢能相关的研发。DOE按技术成熟度将电解水研发课题分为三类，并组建相应的联盟（Consortium），从而形成从基础材料、关键零部件到生产制造三级渐进，避免在示范推广阶段出现关键零部件薄弱的局面。另外，DOE提供资助并不仅限于美国本土单位，比如加拿大的巴拉德就前后以各种合同形式获得DOE数千万美元研发资金。基础材料是高端制造的基石。就氢能而言，美国能源部组建了由下面四个材料联盟构成的氢能材料研发Network，以加速早期应用型材料在氢能领域的突破。06
上图中列出的技术成熟度 (TRL) 为美国能源部2020年时的划分。欧盟2020年时对其SOEC的评估为TRL7，高于美国能源部的TRL5-6。
