膜电极（MEA）是AEM电解槽、PEM电解槽和燃料电池的关键组件。三种产品的膜电极组成相似，一般包括质子交换膜/阴离子交换膜、催化层和气体扩散层；其中PEM电解槽的气体扩散层为钛网，AEM电解槽则换成镍网。

膜电极结构示意图

在膜电极的制备过程，常见的两种工艺为CCS（催化剂涂层基底）和CCM（催化剂涂层膜），简单来说，CCS是将催化剂先贴在气体扩散层上，CCM则是将催化剂直接贴在膜上。

一、基本原理及工艺特点

1、 CCS（催化剂涂层基底）

CCS（Catalyst Coated Substrate）工艺是将催化剂浆料直接涂覆在气体扩散层（GDL）（通常是钛毡或碳纸）上，形成催化电极，然后再将其与PEM/AEM膜压合在一起。

由于气体扩散层基地一般都具有一定的刚性，CCS制备工艺会更简单一些，尤其是在AEM电解水领域，避免了涂覆过程溶剂对薄膜的直接侵蚀，比直接涂在脆弱且易溶胀的薄膜上更容易。

CCS工艺膜电极制备流程

2、 CCM（催化剂涂层膜）

CCM（Catalyst Coated Membrane）工艺是将催化剂浆料直接涂覆在PEM/AEM膜的两侧，形成膜电极（MEA），然后再在两侧外附加上气体扩散层，可形成催化剂-膜-催化剂三层结构的膜电极，结构更集成。

CCM工艺由于直接将催化剂浆料涂覆在薄膜上，工艺更为复杂，质子膜在接触浆料溶剂时容易吸湿溶胀，导致涂覆时出现皱褶、脱落，对设备精度和工艺控制要求更高，但其技术正快速成熟，是当前PEM（质子交换膜）电解水的主流和前沿方向。

CCM工艺膜电极制备流程

三、性能对比

1、接触电阻

由于CCS法催化剂与膜之间属于物理压合，其接触电阻较大，易脱落；而CCM法是将催化剂直接涂覆在膜上，形成了化学/机械结构，接触更加紧密，也可使用更薄的膜，降低离子传输阻抗。

佐治亚理工学院的研究团队通过引入伪参比电极，首次定量解析了CCM阴极的极化行为。研究表明，CCM结构显著降低了催化剂层与膜之间的接触电阻，在1.5 A/cm²的高电流密度下，CCM的电压稳定性优于CCS 。

2、电流密度

CCM的界面优势使得电解槽能在更低的电压下实现更高的电流密度，并提升催化剂利用率。日本TOSOH公司与RIKEN研究所联合开发了一种原子级分散的Ir-MnO₂催化剂，并在相同0.1 mg/cm²的超低铱载量下，对CCS和CCM两种构型进行了直接对比。结果显示，在2V电压下，CCM构型的电流密度达到3.2–3.3 A/cm²，而传统IrO₂催化剂（CCS构型）在相同电压下仅约2 A/cm²，CCM比CCS性能提升超过60% 。

3、催化剂利用率

CCS法由于催化剂层和质子膜之前禾思间隙接触，离子传输阻抗很高，可能导致部分催化剂无法参与反应；而CCM法由于催化剂与膜紧密贴合，适合三相反应界面最大化，大大提高了催化剂的利用率。

4、稳定性对比

由于CCM法催化剂沉积过程中可能影响离子膜的化学稳定性，还会导致膜表面发生溶胀等物理变化，CCS法制得的膜电极通常拥有更高的机械强度和出色的气体溢出能力，而阴离子交换膜的耐热性有限，这使得CCS法更适用于AEM体系。

四、应用场景

CCM电极的高效性能是发挥PEM高电流密度、紧凑结构优势的关键，已成为PEM体系的主流工艺，对于制备过程的溶胀问题，有研究表示，通过转印法、超声波喷涂可避免对膜的损伤，此外，卷对卷制造工艺也是CCM电极大规模量产的一大重要手段。

图源：稳石氢能

对于AEM体系来说，膜电极制备工艺的选择会更多一些，存在三种主流配置：CCM阴极 + CCS阳极（混合配置）、全CCS（稳健配置）、全CCM（高性能配置），选择需根据性能和寿命的要求权衡。

来源：艾邦氢科技网综合整理

资料来源：氢能科研助手、杭州驰飞

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一、议题方向

序号	议题方向	演讲企业
1	AEM电极技术分享	莒纳科技
2	拟：从隔膜材料到系统产品的应用	亿纬氢能
3	高可靠性PTFE垫片与PPS隔膜解决方案助力ALK行稳致远	时代新材
4	电解槽多尺度仿真与性能优化	郑州大学周俊杰
5	待定	稳石氢能
6	NCALD技术破解电解槽寿命与成本困局	拟邀创元合度
7	AEM制氢膜电极制备工艺与自动化技术	拟邀宁波微威新材
8	海水制氢的抗腐蚀机制与抗渗透电解槽设计	拟邀中国海洋工程研究院
9	质子交换膜的性能优化与电解槽系统协同设计	质子交换膜研发及生产商、上游关键材料供应商
10	碱性电解水技术的大规模、低电耗与智能化升级路径	头部碱性电解槽生产商、专注于工业智能化控制的解决方案供应商
11	打破复合隔膜技术垄断，国产化材料替代进程与产业化挑战	复合隔膜研发与生产商、上游关键材料供应商
12	“ALK+PEM”制氢技术的协同与集成应用策略	综合制氢设备供应商
13	AEM制氢技术规模化助力绿氢迈向“低成本”主线	AEM电解槽技术领跑者
14	破局阴离子交换膜技术瓶颈：兼顾高强度、稳定性与寿命的设计方案	阴离子交换膜供应商、关键材料供应商及研发部门
15	SOEC高温电解的技术突破与长期稳定性提升	SOEC头部企业
16	离网制氢场景对电解槽快速响应特性的解决方案	离网制氢电解槽制造商
17	不同电解水制氢电源技术路径对比及市场前景分析	制氢电源整流器生产商
18	双极板蚀刻工艺智能制造优化方案	核心部件（双极板）制造商
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