隆深氫能丁彥春：突破PEM電解槽MEA制備技術

“電解槽膜電極在研發階段可以先選擇小型的實驗室級設備，把產品做出來，做穩定，然后再上工業級的設備。”隆深氫能總經理丁彥春在2022高工氫電年會上表示，由于催化劑、質子膜的材料成本占比很高，初創企業從小型試驗室級設備入手能節省較多的成本投入。

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

PEM電解槽MEA制備技術解析

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鍵步驟，在CCM制備環節，根據涂布方式的不同，有“噴涂+熱壓整平”、“狹縫涂布+平板轉印”和“狹縫涂布+熱輥轉印”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。先后需要完成預混、分散、破碎、均質四大步驟。漿料制備的過程中，催化劑的分散是關鍵。

“很多企業在做漿料分散的時候會遇到一定的困難，需要根據不同的工藝路線，提前進行預混。”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混的時間，預混的溫度都有關系，只有熟練掌握經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節，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以上的噴涂設備，因為涂層和膜之間的附著力沒那么強，在實現高效的噴涂流程以后，需要做熱壓整平。

工業級生產則大多采用狹縫涂布工藝，這里面有“狹縫涂布+平板轉印”和“狹縫涂布+熱壓轉印”兩種工藝路線可供選擇。

“我們在測試過程中發現，PEM電解槽CCM在涂布過程中，在直涂的時候，陰極側是可以不產生溶脹。”丁彥春表示，漿料的配比尤為關鍵，不同的漿料配比溶脹性存在很大的差異。企業在選擇漿料配方的時候可以根據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印工藝；如果漿料配比掌握得比較好，陰極側直接涂布到質子交換膜上。

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

由于催化劑、質子膜的材料成本占比很高，為減少對材料的浪費，丁彥春建議企業在研發階段選擇小型的實驗室級設備，先把產品做出來，做穩定，然后再上工業級的設備。

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

隆深氫能的PEM電解槽MEA設備突破

隆深氫能成立于2017年，是國內燃料電池設備行業領先企業之一。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，是一家專業從事工業機器人系統集成、非標自動化設備及整線設計制造的高新技術企業。隆深機器人在自動化產線設計方案深厚的經驗積累，是隆深氫能開拓燃料電池設備及研發自動化產線的基石。

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

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

1、新一代熱轉印封裝技術及裝備：特殊的轉印結構保證陰陽極雙面同時間歇轉印，大幅提高設備轉印效率，精密的牽引力控制保證CCM不拉伸變形，轉印良品率大幅提升，并且配置轉印瑕疵在線檢測，瑕疵區域Mark點標機。

2、PEM水電解噴涂機：采用特殊噴頭結構實現大流量噴涂，密封防護保證設備的防腐蝕提高壽命，龍門的高剛度結構保證噴涂的精度。

3、PEM水電解封裝生產線：采用自動化機器人連接提高生產效率，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：采用特殊結構保證多工位高效協同；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制造設備方面已經開發了CCM噴涂機、CCM涂布機、六合一封裝線和電堆組堆線等多款產品，并服務國內多家頭部企業。