目前關于PEM電解制氫設備的介紹資料較少，故簡單梳理以下文章供大家參考。

一、PEM電解槽組裝流程

以半自動裝配線為例：

1）3人/線（每條線3人）

2）采用30mm后的316不銹鋼做端板。

3）采用PPS-40GF做MEA的粘結料、采用壓縮帶或者拉桿緊固。

1.加工流程簡述

1）原料：加工好的BP、密封膠、加工好的MEA等。

2）設備：機械手、傳送帶、絲網印刷機、UV爐、熱壓機、油壓機、測試臺

3）工藝：BP——印刷密封膠——上MEA——印刷密封膠——UV固化——3人工堆疊和熱壓——壓緊——安裝外殼以及其他固件——調整和測試

2.不同規模下的成本測算

二、PEM?BP 生產流程

1.加工流程簡述：

1）原料：表面硬化（氮化處理）過的316不銹鋼卷材（目前采用鈦板者也居多）

2）工藝：下料——沖壓——化學清潔——清潔——表面等離子處理——成品

3）設備：沖切下料機、沖壓模具、等離子滲氮爐、化學清洗池、普通清潔池。

2.不同功率電解槽的成本分析：

三、MEA的生產

1.陰極：

1）原料：帶保護層的PEM膜、催化劑漿料（鉑）

說明：目前水電解制氫所用PEM多為全氟磺酸膜，制備工藝復雜，長期被美國和日本企業壟斷，如科慕Nafion?系列膜、陶氏XUS-B204膜、旭硝子Flemion?膜、旭化成Aciplex?-S膜等。其中科慕Nafion?系列膜具有低電子阻抗、高質子傳導性、良好的化學穩定性、機械穩定性、防氣體滲透性等優點，是目前電解制氫選用最多的質子交換膜。

2）設備：涂布機、干燥爐、掃描儀、視覺識別儀（品質檢查）、傳送帶

3）工藝如下：

卷料——催化劑涂布——干燥固化——品質檢查——下工序

2.陽極

1）原料：基層膜（用來承接陽極催化層）、陽極催化劑漿料（DSA—氧化銥、氧化鈦等混合物）

2）設備：涂布機、干燥爐、掃描儀、視覺識別儀（品質檢查）、傳送帶

3）工藝如下：（初始原料為PET等承接催化層的薄膜）

承接薄膜卷料——涂布催化層、干燥固化——視覺系統品質檢查——下工序

3.CCM合成最終MEA

1）原料：上工序涂覆好的陰極層（帶有PEM膜和催化層）、上工序加工好的陽極層（催化層附在基層膜上）

2）設備：傳送帶、熱壓輥、掃描儀、視覺識別系統（品質檢查）

3）工藝如下：

四、粉末冶金制作GDL層

1、原料：銅、不銹鋼、鉬等多種金屬粉末（目前有鈦氈、碳氈等路線）

2、設備：粉末混合攪拌裝置、金屬粉末壓實設備、工裝模具、燒結裝置

3、工藝如下：

金屬粉末——攪拌混合——壓實成型——燒結成氈

說明：當前陽極采用鈦氈居多；陰極采用碳氈居多。另金屬粉末燒結GDL圖片如下：

（a）GDL 的SEM圖

（b）1cm尺寸上的顯微照片

五、PEM單電池結構

Cathode?Plate:陰極板

Anode Plate：陽極板

Frame：MEA框架（類似于燃料電池）

MEA Cell：膜電極組

Seals：密封構件

Porous Ti GDL:PTL或者鈦氈擴散層（GDL）

六：BOP(Blance of Plant）

1.電源供應

1）電源

2）直流電壓/電流傳感器。

2.去離子水系統

1）氧氣分離器

2）循環泵

3）各類閥門、管道等

4）儀表（壓力、流量、溫度、電導率等）

5）控制系統

3.制氫干燥系統

1）氫氣分離器

2）閥門、儀表（壓力、溫度、流量等）、管道等

3）控制系統

4.冷卻干燥系統

1）板式換熱器

2）冷卻泵

3）儀表、閥門、管路等

4）干式冷凝器

5.其他

壓縮空氣、氮氣、可燃氣體檢查儀、通風系統等。

以上BOP大概成本結構如下:

結語：

通過以上PEM制氫的核心部件以及整個系統的材料構成和加工工藝，以及簡單的不同規模成本分析，是否可以簡單了解未來PEM增效降本的基本路徑？

原文始發于微信公眾號（氫眼所見）：PEM制氫設備工藝和成本簡析