AEM và PEM – Cuộc đua công nghệ điện phân hydro xanh
Ngày 25 tháng 7 năm 2026
Annie Nguyễn
Trong hành trình hiện thực hóa nền kinh tế hydro, công nghệ điện phân nước đóng vai trò then chốt. Hai công nghệ màng trao đổi đang thu hút sự chú ý lớn là PEM (Proton Exchange Membrane – màng trao đổi proton) và AEM (Anion Exchange Membrane – màng trao đổi anion). Mỗi công nghệ đều có những điểm mạnh, thách thức và quỹ đạo phát triển riêng, hứa hẹn sẽ định hình tương lai của sản xuất hydro xanh.
Công nghệ PEM – Sự trưởng thành và linh hoạt
Công nghệ PEM được coi là một trong những công nghệ điện phân trưởng thành nhất, đạt mức độ sẵn sàng công nghệ (TRL) từ 8 đến 9. Ưu điểm lớn nhất của PEM là khả năng phản ứng nhanh với sự biến động của nguồn điện đầu vào, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng để kết hợp trực tiếp với các nguồn năng lượng tái tạo không ổn định như điện mặt trời và điện gió. PEM có thể sản xuất hydro với độ tinh khiết cao (>99,99%) và mức tiêu thụ năng lượng khoảng 50–55 kWh/kg H₂. Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu của PEM khá cao, khoảng 1.000–2.000 USD/kW, và phụ thuộc vào các kim loại quý hiếm như bạch kim và iridium, gây áp lực lên chi phí và nguồn cung nguyên liệu.
Công nghệ AEM – Thế hệ mới đầy triển vọng
AEM là công nghệ mới hơn, đang ở giai đoạn phát triển ban đầu nhưng hứa hẹn sẽ cân bằng giữa hiệu suất và chi phí. Điểm khác biệt cốt lõi của AEM là khả năng sử dụng chất xúc tác từ kim loại không quý (non-noble metals), giúp giảm đáng kể chi phí vật liệu. Về chi phí sản xuất hydro, AEM được đánh giá là kinh tế hơn một chút so với PEM. Các nghiên cứu dài hạn cho thấy tiềm năng to lớn của AEM: đến năm 2050, hệ thống AEM vận hành bằng năng lượng gió được dự báo có chi phí sản xuất chỉ 1,38 USD/kg H₂, thấp hơn đáng kể so với các công nghệ khác, đồng thời có tác động môi trường thấp.
So sánh chi phí và hiệu quả kinh tế
Hiện tại, hydro xanh vẫn có giá thành cao hơn đáng kể so với hydro từ nhiên liệu hóa thạch (khoảng 1–2 USD/kg). Trong ngắn hạn, công nghệ kiềm (ALK) có chi phí sản xuất thấp hơn AEM và PEM. Tuy nhiên, trong dài hạn, AEM được kỳ vọng sẽ thu hẹp khoảng cách này.
Một nghiên cứu so sánh bốn công nghệ điện phân cho thấy chi phí hydro bình quân (LCOH) dao động từ 7,2–16,8 USD/kg, tùy thuộc vào công nghệ và quy mô. Ở quy mô trạm tiếp nhiên liệu 500 kg/ngày, LCOH của ALK là 7,2 USD/kg, AEM là 7,6 USD/kg, PEM là 8,7 USD/kg và SOEC là 7,9 USD/kg.
Lộ trình phát triển và triển vọng
Để đạt được mục tiêu 2 USD/kg hydro xanh vào năm 2030, ngành công nghiệp cần giảm một nửa chi phí vốn của thiết bị điện phân, đảm bảo giá điện tái tạo dưới 20 USD/MWh và duy trì tỷ lệ sử dụng thiết bị trên 50%. Cả hai công nghệ PEM và AEM đều có những bước tiến đáng kể nhờ cải tiến chất xúc tác và độ bền màng.
Trong khi PEM đã sẵn sàng cho thương mại hóa ngay hôm nay, AEM đại diện cho tương lai của sản xuất hydro với chi phí thấp hơn và ít phụ thuộc hơn vào vật liệu quý hiếm. Sự kết hợp giữa hai công nghệ này, cùng với các giải pháp lưu trữ và vận chuyển, sẽ là chìa khóa để mở khóa tiềm năng của nền kinh tế hydro toàn cầu.
