混合膜 (MxM) 气体分离技术在2025年：释放下一代效率与市场扩展。探索MxM创新如何重塑可持续未来的气体分离。
- 执行摘要：关键发现与2025年展望
- 市场规模、增长率与预测（2025–2030年）
- 技术前沿：MxM材料、设计与性能
- 竞争分析：领先企业与战略举措
- 应用领域：能源、化学、环境等
- 驱动因素与挑战：监管、经济与技术因素
- 近期创新与研发管道（引用公司来源）
- 区域分析：北美、欧洲、亚太及其他地区
- 可持续性与MxM技术的脱碳影响
- 未来展望：机会、风险与战略建议
- 来源与参考文献
执行摘要：关键发现与2025年展望
混合膜 (MxM) 气体分离技术在2025年将迎来显著进展和商业化牵引，推动这一技术发展的主要原因是各行业对高效、低成本气体分离解决方案的迫切需求，如天然气处理、氢气生产、二氧化碳捕集和空气分离。MxM 技术结合了聚合物的可加工性和无机填料（如沸石、金属有机框架或碳分子筛）的选择性与渗透性，越来越多地被认为是克服传统聚合物及无机膜局限的下一代解决方案。
到2025年，全球市场正在从实验室规模的演示转向试点和早期商业部署。关键行业参与者正在扩大MxM的生产，并将这些膜集成到模块化气体分离单元中。例如，Air Liquide——一家全球领先的工业气体公司——已在先进膜研发上进行了投资，并积极探索MxM在二氧化碳捕集和氢气纯化中的集成。同样，Linde正在开发混合膜系统，利用MxM技术来提高选择性并减少气体处理厂的能耗。
最近的试点项目表明，MxM膜能实现超过40的二氧化碳/甲烷选择性和超过1000 GPU的二氧化碳渗透率，超越了传统聚合物膜的性能。这些改进对于生物气提升和天然气精馏尤为重要，因为操作效率和成本降低至关重要。诸如Honeywell UOP和Evonik Industries等公司正在积极开发和测试这些应用的MxM模块，并预计到2025年现场试验将进一步扩大。
2025年的展望受到多个因素的影响：
- 主要工业气体供应商和特种化学公司继续在研发上的投资，以优化MxM配方并扩大生产规模。
- 日益增长的法规和市场压力促使工业过程脱碳，从而推动对高效二氧化碳捕集和氢气纯化技术的需求。
- 膜开发商、工程公司和最终用户之间战略合作伙伴关系的出现，将加速商业化与部署。
- 长期膜稳定性、污物抗性和成本效益模块制造等持续的技术挑战仍然是创新的焦点。
总之，2025年是MxM气体分离技术的一个关键年份，领先的公司如Air Liquide、Linde、Honeywell UOP和Evonik Industries正在推动从先进原型向早期商业采纳的过渡。该部门预计将会迎来加速增长和更广泛的应用，尤其是在脱碳和清洁能源价值链中。
市场规模、增长率与预测（2025–2030年）
混合膜 (MxM) 气体分离技术的全球市场预计将在2025年至2030年间显著扩展，主要受益于天然气处理、氢气生产、二氧化碳捕集和工业气体纯化等领域对高效气体分离解决方案日益增长的需求。MxM膜结合了聚合物的可加工性和无机填料的选择性，正日益受到重视，作为传统聚合物和无机膜的下一代替代品。
截至2025年，MxM技术的采用正在加速，特别是在环境法规严格和脱碳目标雄心勃勃的地区。亚太地区由中国、日本和韩国主导，成为快速工业化和清洁能源基础设施投资的主要增长中心。北美和欧洲也在增加部署，得益于针对二氧化碳捕集与利用（CCU）和氢经济倡议的政府激励措施。
主要行业参与者如Air Liquide、Linde和Air Products and Chemicals正在积极投资于先进MxM模块的开发和商业化，用于天然气中的二氧化碳去除、生物气提纯和氢气纯化等应用。这些公司正在利用其全球市场存在和研发能力，扩大试点项目并过渡到全面商业运营。例如，Air Liquide已宣布正在将新型膜材料整合到其气体分离产品组合中，旨在为工业客户提高选择性和耐用性。
预计市场将注册高单到低双位数的复合年增长率（CAGR），到预测期末总市场价值预计达到数亿美元。增长得益于对低成本和模块化气体分离解决方案的日益需求，以及MxM技术在大规模和分散应用中的可扩展性。
展望未来，接下来的几年可能会看到膜制造商、材料科学创新者和最终用户之间进一步的合作，以优化MxM的性能并降低生产成本。像Evonik Industries和Honeywell UOP等公司预计将在此过程中发挥关键作用，鉴于他们在特种聚合物和工艺工程方面的专业知识。2025年至2030年的展望将以强劲的研发活动、日益增加的试点部署以及逐步向商业规模采纳的转变为特征，特别是在与全球脱碳和能源转型目标相一致的领域。
技术前沿：MxM材料、设计与性能
混合膜 (MxM) 气体分离技术位于先进分离过程的前沿，结合了聚合物的可加工性与无机填料所提供的选择性和渗透性增强。截至2025年，技术前沿的特点是快速的材料创新、扩大规模的努力和日益增加的商业兴趣，尤其是在二氧化碳捕集、氢气纯化和天然气提升应用中。
MxM技术的核心在于将无机或混合填料（如沸石、金属有机框架（MOFs）、碳分子筛或石墨烯衍生物）嵌入聚合物基质中。这种方法旨在克服传统聚合物膜固有的渗透性与选择性的权衡。近年来，新填料材料的发展激增，MOFs和先进的多孔碳因其可调的孔结构和较高的比表面积而备受关注。Air Products and Chemicals, Inc. 和Linde plc等公司正在积极探讨这些材料用于下一代膜模块，旨在实现工业规模气体分离。
设计创新也在塑造MxM领域。中空纤维和平膜模块配置仍然占主导地位，但逐渐倾向于可以改装到现有气体处理基础设施的模块化、可扩展系统。Air Liquide和Honeywell UOP在将MxM模块集成到试点和示范工厂方面颇具声望，特别是在脱硫气体和生物气提升的二氧化碳去除方面。
MxM膜的性能指标显著提高，实验室规模的演示常常实现二氧化碳/甲烷和氢气/二氧化碳选择性超过传统聚合物膜。例如，先进的MxM系统现在报道的二氧化碳/甲烷选择性超过60，渗透率在1000至3000 Barrer的范围。然而，将这些增益转化为商业规模、无缺陷的模块仍然是一个挑战，填料与聚合物的兼容性、长期稳定性和成本效益制造等问题仍在积极研究中。
展望未来几年，MxM气体分离技术的前景乐观。主要工业参与者预计将从试点项目转向早期商业部署，尤其是在对脱碳和氢经济发展有强烈政策驱动的地区。膜制造商、化工公司和最终用户之间的合作关系可能会加速技术验证和市场进入。随着该行业的发展，性能测试和模块集成的标准化将至关重要，化学公司和BASF SE等组织被认为在塑造商业环境中具有重要作用。
竞争分析：领先企业与战略举措
到2025年，混合膜 (MxM) 气体分离技术的竞争格局以一系列成熟的膜制造商、化工公司和创新型初创企业为特征，所有这些公司争相商业化工业气体分离的先进解决方案。该部门受到对碳捕集、氢气纯化和天然气处理等应用中更高选择性、渗透性和操作稳定性需求的驱动。
在全球领导者中，Air Liquide继续在膜基气体分离方面投资，利用其在工业气体和先进材料方面的广泛经验。该公司的研发工作专注于将无机填料整合到聚合物基质中，以增强二氧化碳捕集效率和耐用性，正在欧洲和亚洲进行试点项目。同样，Linde正在推进其膜产品组合，针对氢气回收和生物气提升，并已宣布与学术合作伙伴合作，加速MxM模块的规模化。
在美国，Air Products and Chemicals, Inc.是一个重要参与者，在氢气和氮气生产的膜技术方面有着强大的业绩记录。该公司正在积极开发下一代MxM膜，旨在解决传统聚合物膜在激烈工业环境中的局限性。他们的战略举措包括与材料科学公司合作，共同开发新型填料材料和优化膜制造工艺。
在材料方面，BASF正在利用其在聚合物和吸附剂方面的专业知识，创造针对二氧化碳去除和天然气精馏的混合MxM解决方案。BASF的方法强调膜生产的可扩展性以及与现有气体处理基础设施的整合，使该公司成为能源和化学行业的关键供应商。
新兴公司和大学衍生企业也在取得显著进展。例如，Evonik Industries已将其基于SEPURAN®平台的高性能膜模块商业化，并积极探索MxM增强材料以进一步提高选择性和产量。同时，Honeywell UOP正在试点基于MxM的炼油废气处理和二氧化碳捕集系统，重点关注模块化、可改装单元。
展望未来，随着对排放和能源效率的监管压力加大，竞争动态预计将加强。战略举措如合资企业、许可协议和政府资助的示范项目可能会大量涌现，领先的公司寻求在快速发展的MxM气体分离市场中确保知识产权和首发优势。
应用领域：能源、化学、环境等
混合膜 (MxM) 气体分离技术正在多个应用领域迅速发展，特别是在能源、化学和环境部门。截至2025年，脱碳、工艺强化和经济高效气体纯化的推动，使得MxM解决方案的采用加速，MxM结合了聚合物的可加工性和无机填料的选择性与渗透性。
在能源领域，MxM膜越来越多地用于天然气精馏、氢气回收和生物气提升。对清洁燃料的全球需求和氢经济倡议正在推动对先进膜模块的投资。像Air Liquide和Linde等公司正在积极开发和商业化膜基气体分离系统，并进行MxM增强研究以改善二氧化碳/甲烷和氢气/二氧化碳的选择性。这些改进对于满足严格的管道和燃料标准以及减少传统胺法工艺的能量强度至关重要。
在化学工业中，MxM膜正被整合用于烯烃/饱和烃分离、氨合成气纯化和烟气中的二氧化碳捕获。MxM调整填料类型和装载量定制分离性能的能力对于具有挑战性的分离尤为宝贵。UOP (Honeywell公司)和Evonik Industries是推动用于石油化工和特种气体应用的膜模块的关键参与者，正在进行试点和示范项目以验证长期稳定性和可扩展性。
在环境领域，MxM技术在燃烧后二氧化碳捕集、填埋气提升和空气污染控制方面获得了关注。膜系统的模块化和较小占地面积使其在现有工厂和分散排放源改装中变得具有吸引力。Membrane Solutions和GENERON正在商业化先进的膜装置，并持续研发以融入MxM材料以提高选择性和抗污能力。
展望未来几年，MxM气体分离的前景看好。行业合作、政府资金和法规驱动预计将加速商业化，尤其是试点项目向全面部署的转变。MxM膜的多功能性使其有潜力扩展到碳负技术、绿色氢气生产和废物流资源回收等新兴领域。随着材料科学与工艺工程的融合，MxM气体分离将在全球向更清洁、更高效的工业运营转型中发挥关键作用。
驱动因素与挑战：监管、经济与技术因素
混合膜 (MxM) 气体分离技术在2025年正在取得进展，这一进展受到监管、经济和技术因素的推动。全球脱碳的推动和日益严格的排放标准是主要的监管驱动因素。北美、欧洲和部分亚洲国家的政府正在收紧对工业温室气体排放的监管，特别是在天然气处理、氢气生产和二氧化碳捕集等领域。例如，欧盟的绿色协议和美国的通货膨胀减免法激励采用包括MxM膜在内的先进分离技术，以满足雄心勃勃的二氧化碳减排目标。
在经济上，对成本效益高、能源高效的气体分离解决方案的需求正在加大。传统分离方法如低温分馏和压力摆动吸附能耗高且成本高，尤其对于大型应用而言。MxM膜结合了聚合物的可加工性和无机填料的选择性，因此有望降低运营成本和减少能耗。对于迅速扩展的氢气经济而言，这一情况尤其相关，因为高纯度氢气是燃料电池和工业过程所需的。像Air Liquide和Linde等公司正在积极开发和试点膜基气体分离系统，包括MxM变种，以满足这些市场需求。
在技术方面，已在克服MxM膜历史性挑战方面取得显著进展，例如聚合物基质与无机填料之间的界面兼容性以及工业条件下的长期稳定性。近期在纳米材料工程和表面功能化方面的进展使得膜的生产具有更高的选择性和渗透性，变得越来越适合商业部署。领先的膜制造商如Evonik Industries和UOP (Honeywell 公司)正在投资于研发，以优化MxM配方以针对特定气体分离，包括二氧化碳/甲烷和氢气/二氧化碳分离。
尽管取得了这些进展，但仍然存在挑战。保持膜性能和一致性的大规模生产是一个关键障碍。此外，MxM膜在恶劣工业环境中的长期耐用性仍在评估中。标准化测试协议和监管接受的需求也给广泛采用带来了障碍。然而，随着行业领袖、研究机构和监管机构之间的持续合作，未来几年MxM气体分离技术的前景仍然乐观，预计试点项目将于2020年代末转变为全面商业运营。
近期创新与研发管道（引用公司来源）
混合膜 (MxM) 气体分离技术正在经历创新的激增，2025年标志着学术界和工业研发的一个关键年份。MxM结合了聚合物基质与无机或有机填料，旨在克服限制传统聚合物膜的渗透性和选择性权衡。最近的研究进展集中在优化填料分散、界面兼容性和可扩展的制造方法，以支持在天然气处理、氢气纯化和二氧化碳捕集等领域的商业部署。
该领域的领先者Air Liquide报告称，正在进行二氧化碳去除和氢气回收的混合膜材料研发。最近的披露强调了将先进的沸石和金属有机框架（MOF）填料整合到稳健的聚合物骨架中的工作，旨在提高选择性和工业条件下的操作稳定性。同样，Linde正在积极开发下一代膜，重点关注MxM用于生物气提升和合成气纯化，利用其在大规模气体处理和膜模块工程方面的专业知识。
在亚洲，Toray Industries继续投资于MxM研究，特别是针对氢气分离和二氧化碳捕集。其研发管道包括使用碳分子筛和以硅为基础的填料，目前正在进行试点规模的演示。三菱化学集团也在推进MxM技术，专注于功能化纳米颗粒的整合，以增强气体选择性和抗污能力，应用于氨和氢气价值链。
初创公司和大学衍生企业也在创新领域作出贡献。例如，Evonik Industries已扩大其膜产品系列，包括用于天然气精馏和氢气去除的MxM，最近获得的专利涵盖新型MOF-聚合物复合材料。他们与学术合作伙伴的合作旨在加速这些材料的商业模块生产的规模化。
展望未来，研发管道预计将交付具有更高通量、更高选择性和更长使用寿命的MxM膜。行业预测显示，到2027年，多个创新将从试点项目转向全面部署，特别是在氢气和二氧化碳分离市场。膜制造商、化工公司和最终用户之间的持续合作预计将推动进一步突破，使MxM技术成为下一代气体分离解决方案的基石。
区域分析：北美、欧洲、亚太及其他地区
混合膜 (MxM) 气体分离技术的全球格局正在迅速变化，采用、研究强度和商业化方面存在显著的区域差异。截至2025年，北美、欧洲和亚太地区是创新和部署的主要中心，而其他地区（ROW）逐渐增加参与，特别是在应对能源转型和脱碳的过程中。
- 北美：美国在MxM气体分离技术方面仍然是领导者，拥有强大的研发生态系统和对二氧化碳捕集、氢气纯化和天然气处理的强大工业需求。Air Products and Chemicals, Inc.和Honeywell UOP等公司正在积极开发和试点先进的MxM模块，通常与国家实验室和大学合作。美国能源部继续资助旨在从发电厂和工业源捕集二氧化碳的示范项目，预计到2026年会有几个现场试验达到商业规模。加拿大也在MxM研究上进行投资，特别是在氢气和生物气提升方面，得到了政府倡议和与技术提供商的合作支持。
- 欧洲：欧盟的绿色协议和“适合55”方案正在加速低碳技术的采用，包括用于气体分离的MxM膜。像Evonik Industries AG和Air Liquide等领先的欧洲公司正在扩大MxM模块的生产，用于二氧化碳去除、生物气提升和氢气回收。该地区受益于推行碳中和的强烈监管推动，德国、法国和荷兰的试点项目正在进行中。欧洲膜协会和多个以Horizon Europe资金支持的财团正在促进跨境合作，旨在在未来几年内将下一代MxM膜推向市场。
- 亚太：快速的工业化和城市化推动了中国、日本、韩国和印度对高效气体分离的需求。中国公司（包括中国石油化工集团公司（中石化））正在投资MxM技术用于天然气精馏和氢气纯化，通常与学术机构合作。日本和韩国专注于氢经济倡议，公司如Toray Industries, Inc.正在开发用于燃料电池和清洁能源应用的先进MxM膜。区域政府支持试点部署，预计到2027年会有多个商业规模项目。
- 其他地区（ROW）：尽管在拉丁美洲、中东和非洲的采用速度较慢，但对MxM气体分离的兴趣正在上升，特别是在天然气处理和烟气处理方面。国家石油公司和公用事业公司开始探索与全球技术提供商的合作，以实现膜制造和部署的本地化。随着减排的监管框架日益成熟以及MxM模块成本的下降，采用速度预计将加快。
总体而言，未来几年将看到区域竞争和协作的加剧，北美和欧洲在创新和早期部署方面领先，亚太地区迅速扩大规模，而其他市场则在技术成本降低和政策支持增强的情况下，稳步增长。
可持续性与MxM技术的脱碳影响
混合膜 (MxM) 气体分离技术越来越被认为在推动工业气体处理中的可持续性和脱碳目标方面具有潜力，特别是在全球加强努力以实现2030年和2050年气候目标时。MxM膜将聚合物与无机或有机填料结合，提供相比传统聚合物膜更高的选择性和渗透性，使其在碳捕集、氢气纯化和生物气提纯等应用中变得具有吸引力。
预计到2025年，MxM技术的部署将加速，这受到监管压力和企业净零承诺的驱动。MxM膜能够有效分离烟气和天然气流中的二氧化碳，这对于像水泥、钢铁和化学工业等难以减排的部门的脱碳尤为重要。例如，Air Liquide—一家全球领先的工业气体公司—正在为二氧化碳捕集和氢气生产开发先进膜解决方案，其试点项目展示出相比于传统胺洗涤法的能耗和温室气体排放显著降低。
同样，Linde正在投资于膜基气体分离系统，包括MxM变种，以支持低碳氢气和清洁能源倡议。他们的重点包括将膜模块整合到现有的气体处理基础设施中，这可以降低氢气和氨生产过程的碳强度。这些努力与行业利用模块化、可扩展技术改造现有资产以改善环境性能的广泛趋势一致。
MxM膜的可持续性影响扩展到生物气提升，诸如Evonik Industries等公司正在商业化膜产品，使CO2和其他杂质得以有效去除，从而促进其作为可再生天然气的使用。例如，Evonik的SEPURAN®系列正在通过混合膜增强适应性进一步提高选择性和产量，支持循环经济并减少废物流中的甲烷排放。
展望未来，预计未来几年将看到膜制造商、能源公司和工业终端用户之间的合作加深，以扩大MxM的部署。与碳捕集、利用与储存（CCUS）和氢气价值链的整合预计在实现深度脱碳方面将发挥关键作用。随着监管框架的收紧和碳定价机制的扩展，MxM膜的成本效益和环境效益可能将推动更广泛的采用，使其成为2020年代中期及以后可持续气体处理的基石。
未来展望：机会、风险与战略建议
混合膜 (MxM) 气体分离技术在2025年及随后的几年中有望实现显著进展和市场扩展，这一发展受到了对高效、经济和可持续气体分离解决方案的迫切需求的推动，涉及能源、化学和环境管理等行业。将无机填料（如沸石、金属有机框架（MOFs）和基于碳的纳米材料）整合到聚合物基质中继续增强膜的选择性、渗透性和长期稳定性，解决了传统聚合物膜的关键限制。
短期内的机会与工业过程的脱碳和全球对碳捕集、利用与储存（CCUS）的推动密切相关。MxM膜越来越被视为后燃烧CO2捕集、天然气精馏和氢气纯化的潜在佼佼者。主要化学和能源公司，例如Air Liquide和Linde正在积极投资于先进膜技术，进行试点和示范项目以验证MxM在规模上的表现。例如，Air Products强调了混合和复合膜在其气体处理产品组合中的作用，旨在提高工艺效率并降低运营成本。
未来几年可能会看到膜制造商、材料供应商和最终用户之间增加的合作，以加速商业化。像Evonik Industries和UOP (Honeywell公司)等公司正在开发专有的MxM配方和针对特定气体分离的模块化膜系统，包括生物气提升和氢气回收。这些努力得到了美国化学委员会等行业机构的支持，该委员会倡导可持续化学处理的创新。
然而，仍然存在多种风险。MxM生产的规模化、膜在恶劣工业条件下的长期耐用性，以及新材料与现有基础设施的整合带来了技术和经济挑战。知识产权问题和需要标准化测试协议也可能会减缓广泛的采用。此外，来自其他分离技术（如低温分馏和压力摆动吸附）的竞争仍然强劲，特别是在成熟市场中。
对利益相关者的战略建议包括优先考虑在强大、可扩展的MxM制造方法上的研发投资，促进公私合作伙伴关系以降低试点项目风险，并与监管机构接洽以建立明确的性能基准。在早期与下游用户的接触对于确保MxM解决方案与操作要求和可持续性目标的一致性至关重要。随着监管和市场环境的演变，能够提供可靠、经济和环保的MxM气体分离解决方案的公司将有望在全球能源转型的机遇中占据主导地位。
来源与参考文献
