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【原创】魔方新能源汪圣龙:突破膜电极双面直涂工艺
膜电极 文章来源自:高工氢电网
2019-11-14 17:03:39 阅读:3798
摘要在11月14日举行的氢燃料电池专场二上,魔方新能源总经理汪圣龙发表“膜电极双面直涂工艺”的主题演讲,主要围绕MEA双面直涂的难点和解决方法、MEA边框贴合主要问题和解决方法、MEA整线方案等方面展开。

膜电极(MEA)对于燃料电池而言,犹如手机中的芯片,重要性不言而喻。国内燃料电池行业虽已发展多年,但道路曲折起伏,波折不断,膜电极至今产业化经验依然缺乏,整体制备水平效率不高,多个工艺难点有待突破。

11月13-15日,2019高工氢电年会在深圳机场凯悦酒店盛大举办。本届年会8大专场覆盖氢能和燃料电池全产业链,并特设日本专场和国际专场分享国际顶尖产品技术,邀请超400家产业链主流企业、600位行业精英参与其中,现场展示技术产品、供需现场对接。

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在11月14日举行的氢燃料电池专场二上,魔方新能源总经理汪圣龙发表“膜电极双面直涂工艺”的主题演讲,主要围绕MEA双面直涂的难点和解决方法、MEA边框贴合主要问题和解决方法、MEA整线方案等方面展开。

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会上,汪圣龙表示:“魔方新能源针对MEA制备难点,结合最新的纳米分散、涂布、膜贴工艺,开发了第二、三代MEA产线。公司技术团队在锂电涂布工艺有多年的经验,并结合自身在材料领域的优势,专门开发出了MEA制备所需的关键材料,最终经过多次反复实验,打通了核心工艺。”

以涂布环节为例,该环节是MEA制备的最关键工序之一,涂布质量的好坏在很大程度上影响着MEA的最终性能。由于工艺突破难度大,目前MEA多采用第一代双面转印CCM工艺,存在生产效率不高、质子交换膜因热压转移产生机械损伤导致寿命降低等问题。

当前行业处于起步阶段,MEA市场需求尚待挖掘,不同工艺路线适应不同的市场需求,第一代“双面转印”与第二代“阴极直涂阳极转印”工艺仍然有发展和提升的空间。

在政策大力扶持下,燃料电池发展很可能会出现快速增长,MEA成本压力将日益上升,燃料电池企业逐步向上游MEA核心技术延伸,一些新进企业希望占据未来技术制高点,他们在积极跨越2年左右来投资建设第三代产线。

第三代MEA产线最大的不同之处在于双面直涂与卷对卷贴合技术。由于质子交换膜在溶剂作用下极易溶胀起皱,双面直涂一直是困扰业界的难题。魔方新能源在第二代技术基础上,采用材料与设备的双重降溶胀工艺,实现了第二面低溶胀直涂,涂布后膜面平整性良好。

在CCM边框密封环节,卷对卷贴合工艺效率高,但难度非常大。密封材料选择上需要耐温耐湿、抗氧化性、工艺适应性好的膜与胶,现有的不能完全满足。制备工艺上,在仅10微米的柔软质子交换膜面上,如何做到卷对卷贴合对位准、无死皱、无气泡,难度极大。

从过去乃至现在,国内一些企业主要采用手工片对片贴合方式,费时费力、良品率不高。而单一通过开发设备来完善这一工序时,实现过程也非常复杂。魔方新能源采用同时开发材料与设备方式,成功解决了环境适应性、皱褶和对位等难题。

在催化剂分散环节,Pt/C分散粒径、浆料粘度、稳定性等严重影响催化层厚度的均匀性、涂布圆角大小、拖尾拉丝等。从产业实际现状来看,目前分散工艺还困扰着许多企业。

魔方新能源运用多年的实验数据,针对不同性能设计,给出合适的浆料配比,充分保障后端涂布工艺;通过仿真设计和纳米复合分散方式,形成催化剂与树脂的极佳分散与稳定;浆料流变曲线VS.挤压涂布的大数据,保障催化层涂布厚度均匀性。

从搅拌到涂布、贴合、检测全部实行自动化,魔方新能源具备MEA整线解决方案能力。

值得一提的是,魔方新能源除了第三代MEA产线的技术突破,其研发设计发动机、电堆、石墨双极板等核心产线,已经为多家氢燃料电池龙头企业提供了服务,比如北京亿华通、上海神力、武汉长海电推公司、武汉泰歌、深圳国氢等。

2019年随着行业迅速发展,魔方新能源已与多家企业达成了合作意向,多种型号产线正在与各企业、科研机构展开紧密的开发与合作,即将推出自动化程度更高、成本更低的燃料电池产线。


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