“電解槽膜電極在研發(fā)階段可以先選擇小型的實驗室級設(shè)備，把產(chǎn)品做出來，做穩(wěn)定，然后再上工業(yè)級的設(shè)備。”隆深氫能總經(jīng)理丁彥春在2022高工氫電年會上表示，由于催化劑、質(zhì)子膜的材料成本占比很高，初創(chuàng)企業(yè)從小型試驗室級設(shè)備入手能節(jié)省較多的成本投入。

在本屆年會的氫氣制儲運專場，隆深氫能總經(jīng)理丁彥春發(fā)表了“突破PEM電解槽MEA制備技術(shù)”的主題演講。丁彥春分析了PEM電解槽的主要材料構(gòu)成和制造工藝流程，并介紹了隆深氫能的PEM電解槽制造設(shè)備情況。

PEM電解槽MEA制備技術(shù)解析

PEM電解槽MEA在制備過程中，需要完成漿料制備、CCM制備、五合一制備和六合一制備等關(guān)鍵步驟，在CCM制備環(huán)節(jié)，根據(jù)涂布方式的不同，有“噴涂+熱壓整平”、“狹縫涂布+平板轉(zhuǎn)印”和“狹縫涂布+熱輥轉(zhuǎn)印”等不同的工藝路線可供選擇。

實驗室級別的MEA制備工藝，第一步就是漿料的制備。先后需要完成預(yù)混、分散、破碎、均質(zhì)四大步驟。漿料制備的過程中，催化劑的分散是關(guān)鍵。

“很多企業(yè)在做漿料分散的時候會遇到一定的困難，需要根據(jù)不同的工藝路線，提前進行預(yù)混。”丁彥春表示，漿料的制備有很多的講究，投放物料的順序以及所預(yù)混的時間，預(yù)混的溫度都有關(guān)系，只有熟練掌握經(jīng)驗才能取得意想不到的效果。

第二步是CCM的制備，通常用于PEM電解水制氫的質(zhì)子交換膜是115、117型號的，膜的厚度一般會超過150微米，在裁切的過程中可能會遇到一些困難。做五合一裁切隆深用的雙層邊框，在裁切點上要選擇適合自己的裁切方法，保證裁切不會產(chǎn)生刀痕或者是一些裁切邊緣的瑕疵。

涂布對于PEM電解槽的CCM制備來說，也是最為核心的工藝環(huán)節(jié)，有多種工藝路線可供選擇。

實驗室級別的CCM制備，大多采用噴涂工藝，目前隆深氫能目前交付的是1.2mX1.2m以上的噴涂設(shè)備，因為涂層和膜之間的附著力沒那么強，在實現(xiàn)高效的噴涂流程以后，需要做熱壓整平。

工業(yè)級生產(chǎn)則大多采用狹縫涂布工藝，這里面有“狹縫涂布+平板轉(zhuǎn)印”和“狹縫涂布+熱壓轉(zhuǎn)印”兩種工藝路線可供選擇。

“我們在測試過程中發(fā)現(xiàn)，PEM電解槽CCM在涂布過程中，在直涂的時候，陰極側(cè)是可以不產(chǎn)生溶脹。”丁彥春表示，漿料的配比尤為關(guān)鍵，不同的漿料配比溶脹性存在很大的差異。企業(yè)在選擇漿料配方的時候可以根據(jù)自身的情況做出選擇，如果做不好配比，陰極和陽極都選擇轉(zhuǎn)印工藝；如果漿料配比掌握得比較好，陰極側(cè)直接涂布到質(zhì)子交換膜上。

陽極卷材涂布一般多采用轉(zhuǎn)印工藝，先涂到轉(zhuǎn)印膜上，然后再轉(zhuǎn)印到質(zhì)子交換膜上。在實際轉(zhuǎn)印過程中，有預(yù)熱部分，如果沒有經(jīng)過預(yù)熱，轉(zhuǎn)印膜就會存在殘余或者轉(zhuǎn)印不干凈的問題。

由于催化劑、質(zhì)子膜的材料成本占比很高，為減少對材料的浪費，丁彥春建議企業(yè)在研發(fā)階段選擇小型的實驗室級設(shè)備，先把產(chǎn)品做出來，做穩(wěn)定，然后再上工業(yè)級的設(shè)備。

除了狹縫擠壓涂布+轉(zhuǎn)印的生產(chǎn)工藝，隆深氫能在電解槽MEA制備方面今年新開發(fā)了預(yù)混工藝，目前這項技術(shù)正在調(diào)試階段。這是我們工藝級的MEA制備，它的區(qū)別點在狹縫積壓+熱輥的轉(zhuǎn)印方式，一種是燃料電池的轉(zhuǎn)印工藝，我們今年還研發(fā)出一種和燃料電池不一樣的預(yù)混工藝，目前正在調(diào)試階段。

隆深氫能的PEM電解槽MEA設(shè)備突破

隆深氫能成立于2017年，是國內(nèi)燃料電池設(shè)備行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)之一。隆深氫能是佛山隆深機器人有限公司的全資子公司，隆深機器人成立于2013年，是一家專業(yè)從事工業(yè)機器人系統(tǒng)集成、非標(biāo)自動化設(shè)備及整線設(shè)計制造的高新技術(shù)企業(yè)。隆深機器人在自動化產(chǎn)線設(shè)計方案深厚的經(jīng)驗積累，是隆深氫能開拓燃料電池設(shè)備及研發(fā)自動化產(chǎn)線的基石。

經(jīng)過多年時間的快速發(fā)展，公司已在東莞、蕪湖、長沙、十堰設(shè)立子公司，在上海、寧波、武漢等多個地區(qū)設(shè)立分公司。現(xiàn)階段，隆深氫能已具備成熟的膜電極（MEA）生產(chǎn)及檢驗小試/中試/整線設(shè)備交付能力，同時在雙極板生產(chǎn)、電堆裝配等方面的設(shè)備也做了大量的研究開發(fā)，可以為用戶提供質(zhì)子交換膜燃料電池整線解決方案。

在新產(chǎn)品推出方面，除了在燃料電池設(shè)備上持續(xù)迭代，2022年以來隆深氫能還推出了一系列電解水制氫設(shè)備產(chǎn)品，主要包含以下4類：

1、新一代熱轉(zhuǎn)印封裝技術(shù)及裝備：特殊的轉(zhuǎn)印結(jié)構(gòu)保證陰陽極雙面同時間歇轉(zhuǎn)印，大幅提高設(shè)備轉(zhuǎn)印效率，精密的牽引力控制保證CCM不拉伸變形，轉(zhuǎn)印良品率大幅提升，并且配置轉(zhuǎn)印瑕疵在線檢測，瑕疵區(qū)域Mark點標(biāo)機。

2、PEM水電解噴涂機：采用特殊噴頭結(jié)構(gòu)實現(xiàn)大流量噴涂，密封防護保證設(shè)備的防腐蝕提高壽命，龍門的高剛度結(jié)構(gòu)保證噴涂的精度。

3、PEM水電解封裝生產(chǎn)線：采用自動化機器人連接提高生產(chǎn)效率，采用特殊工藝保證邊框膜緊固可靠，在線瑕疵等品控提高成品率。

4、液流電池試驗中小式組裝技術(shù)：采用特殊結(jié)構(gòu)保證多工位高效協(xié)同；不同的連接板螺栓連接工藝提高裝配效率。

截至目前，隆深氫能在PEM電解槽MEA制造設(shè)備方面已經(jīng)開發(fā)了CCM噴涂機、CCM涂布機、六合一封裝線和電堆組堆線等多款產(chǎn)品，并服務(wù)國內(nèi)多家頭部企業(yè)。