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隆深氢能丁彦春:突破PEM电解槽MEA制备技术
隆深氢能| PEM 文章来源自:高工氢电网
2022-12-01 11:03:56 阅读:5374
摘要从试验到量产,隆深氢能的PEM电解槽膜电极解决方案。

“电解槽膜电极在研发阶段可以先选择小型的实验室级设备,把产品做出来,做稳定,然后再上工业级的设备。”隆深氢能总经理丁彦春在2022高工氢电年会上表示,由于催化剂、质子膜的材料成本占比很高,初创企业从小型试验室级设备入手能节省较多的成本投入。  

在本届年会的氢气制储运专场,隆深氢能总经理丁彦春发表了“突破PEM电解槽MEA制备技术”的主题演讲。丁彦春分析了PEM电解槽的主要材料构成和制造工艺流程,并介绍了隆深氢能的PEM电解槽制造设备情况。  

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PEM电解槽MEA制备技术解析  

PEM电解槽MEA在制备过程中,需要完成浆料制备、CCM制备、五合一制备和六合一制备等关键步骤,在CCM制备环节,根据涂布方式的不同,有“喷涂+热压整平”、“狭缝涂布+平板转印”和“狭缝涂布+热辊转印”等不同的工艺路线可供选择。  

实验室级别的MEA制备工艺,第一步就是浆料的制备。先后需要完成预混、分散、破碎、均质四大步骤。浆料制备的过程中,催化剂的分散是关键。  

“很多企业在做浆料分散的时候会遇到一定的困难,需要根据不同的工艺路线,提前进行预混。”丁彦春表示,浆料的制备有很多的讲究,投放物料的顺序以及所预混的时间,预混的温度都有关系,只有熟练掌握经验才能取得意想不到的效果。  

第二步是CCM的制备,通常用于PEM电解水制氢的质子交换膜是115、117型号的,膜的厚度一般会超过150微米,在裁切的过程中可能会遇到一些困难。做五合一裁切隆深用的双层边框,在裁切点上要选择适合自己的裁切方法,保证裁切不会产生刀痕或者是一些裁切边缘的瑕疵。  

涂布对于PEM电解槽的CCM制备来说,也是最为核心的工艺环节,有多种工艺路线可供选择。  

实验室级别的CCM制备,大多采用喷涂工艺,目前隆深氢能目前交付的是1.2mX1.2m以上的喷涂设备,因为涂层和膜之间的附着力没那么强,在实现高效的喷涂流程以后,需要做热压整平。  

工业级生产则大多采用狭缝涂布工艺,这里面有“狭缝涂布+平板转印”和“狭缝涂布+热压转印”两种工艺路线可供选择。  

“我们在测试过程中发现,PEM电解槽CCM在涂布过程中,在直涂的时候,阴极侧是可以不产生溶胀。”丁彦春表示,浆料的配比尤为关键,不同的浆料配比溶胀性存在很大的差异。企业在选择浆料配方的时候可以根据自身的情况做出选择,如果做不好配比,阴极和阳极都选择转印工艺;如果浆料配比掌握得比较好,阴极侧直接涂布到质子交换膜上。  

阳极卷材涂布一般多采用转印工艺,先涂到转印膜上,然后再转印到质子交换膜上。在实际转印过程中,有预热部分,如果没有经过预热,转印膜就会存在残余或者转印不干净的问题。  

由于催化剂、质子膜的材料成本占比很高,为减少对材料的浪费,丁彦春建议企业在研发阶段选择小型的实验室级设备,先把产品做出来,做稳定,然后再上工业级的设备。  

除了狭缝挤压涂布+转印的生产工艺,隆深氢能在电解槽MEA制备方面今年新开发了预混工艺,目前这项技术正在调试阶段。这是我们工艺级的MEA制备,它的区别点在狭缝积压+热辊的转印方式,一种是燃料电池的转印工艺,我们今年还研发出一种和燃料电池不一样的预混工艺,目前正在调试阶段。   

隆深氢能的PEM电解槽MEA设备突破  

隆深氢能成立于2017年,是国内燃料电池设备行业领先企业之一。隆深氢能是佛山隆深机器人有限公司的全资子公司,隆深机器人成立于2013年,是一家专业从事工业机器人系统集成、非标自动化设备及整线设计制造的高新技术企业。隆深机器人在自动化产线设计方案深厚的经验积累,是隆深氢能开拓燃料电池设备及研发自动化产线的基石。  

经过多年时间的快速发展,公司已在东莞、芜湖、长沙、十堰设立子公司,在上海、宁波、武汉等多个地区设立分公司。现阶段,隆深氢能已具备成熟的膜电极(MEA)生产及检验小试/中试/整线设备交付能力,同时在双极板生产、电堆装配等方面的设备也做了大量的研究开发,可以为用户提供质子交换膜燃料电池整线解决方案。  

在新产品推出方面,除了在燃料电池设备上持续迭代,2022年以来隆深氢能还推出了一系列电解水制氢设备产品,主要包含以下4类:  

1、新一代热转印封装技术及装备:特殊的转印结构保证阴阳极双面同时间歇转印,大幅提高设备转印效率,精密的牵引力控制保证CCM不拉伸变形,转印良品率大幅提升,并且配置转印瑕疵在线检测,瑕疵区域Mark点标机。  

2、PEM水电解喷涂机:采用特殊喷头结构实现大流量喷涂,密封防护保证设备的防腐蚀提高寿命,龙门的高刚度结构保证喷涂的精度。  

3、PEM水电解封装生产线:采用自动化机器人连接提高生产效率,采用特殊工艺保证边框膜紧固可靠,在线瑕疵等品控提高成品率。  

4、液流电池试验中小式组装技术:采用特殊结构保证多工位高效协同;不同的连接板螺栓连接工艺提高装配效率。  

截至目前,隆深氢能在PEM电解槽MEA制造设备方面已经开发了CCM喷涂机、CCM涂布机、六合一封装线和电堆组堆线等多款产品,并服务国内多家头部企业。  


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