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枡水科技公司成立于2019年，是與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院合作成立的。目前，枡水科技在合肥和上海臨港設(shè)有研發(fā)和生產(chǎn)中心。

枡水科技公司主要業(yè)務(wù)分為兩大方向：氫氣的制取和應(yīng)用。在氫氣制取方面，枡水科技專注于PEM和AEM電解水制氫技術(shù)，主要進(jìn)行催化劑與膜電極的研發(fā)及生產(chǎn)。在氫燃料電池應(yīng)用方面，枡水科技專注于催化劑的開發(fā)。目前，枡水科技的產(chǎn)品已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外60多家頂尖企業(yè)采用，并獲得積極反饋。

在制氫膜電極的制造領(lǐng)域，枡水科技已經(jīng)從最初的超聲噴涂單片膜電極發(fā)展到現(xiàn)在的卷對(duì)卷漿料涂布技術(shù)，展現(xiàn)了其在技術(shù)創(chuàng)新和生產(chǎn)效率提升方面的不懈追求。枡水科技主要采用的決定性涂布工藝，除非客戶特別要求使用噴涂技術(shù)或需要較大面積的產(chǎn)品，這一策略確保了其產(chǎn)品能夠滿足不同客戶的多樣化需求。

一、技術(shù)創(chuàng)新亮點(diǎn)

枡水科技在制氫膜電極制造技術(shù)上的關(guān)鍵創(chuàng)新包括：

枡水的膜電極制備工藝已經(jīng)從最初的超聲噴涂單片膜電極發(fā)展到現(xiàn)在的卷對(duì)卷漿料涂布技術(shù)。枡水科技公司在制作膜電極方面主要采用決定性涂布工藝，除非客戶特別要求使用噴涂技術(shù)或需要較大面積的產(chǎn)品。目前，枡水科技的月產(chǎn)能達(dá)到500平米，年產(chǎn)能約為6000平米。枡水科技已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)卷對(duì)卷涂布工藝的小規(guī)模量產(chǎn)。

從噴涂到卷對(duì)卷涂布的轉(zhuǎn)變是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要解決許多問題。這個(gè)轉(zhuǎn)變過程與燃料電池技術(shù)的發(fā)展路徑相似，枡水科技公司也在這一轉(zhuǎn)變中做了大量工作。

二、量產(chǎn)工藝關(guān)鍵點(diǎn)：

1.減少催化劑漿料的沉降問題

1.1漿料配方優(yōu)化：通過調(diào)整水純比、使用的分散劑量以及其他添加劑，來提高漿料的分散性，從而減少沉降。這意味著通過精確控制配方中的成分，可以改善漿料的整體性能。

1.2催化劑表面改性：催化劑的表面狀態(tài)對(duì)于漿料穩(wěn)定性至關(guān)重要。因此，對(duì)催化劑表面進(jìn)行科學(xué)的改性，以在不損害其穩(wěn)定性和活性的前提下，增強(qiáng)漿料的分散效果，是另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

簡(jiǎn)而言之，通過優(yōu)化漿料配方和對(duì)催化劑表面進(jìn)行精細(xì)化改性，可以顯著提升漿料的分散性，從而有效減少沉降問題。

2.降低膜溶脹率

枡水科技專注于解決質(zhì)子交換膜在涂布過程中遇到的溶脹問題，特別是針對(duì)117、115等電解水膜，這些膜的厚度通常超過100微米，溶脹成為了一個(gè)主要難題。枡水科技對(duì)國(guó)內(nèi)外各種質(zhì)子交換膜，無論是均質(zhì)膜還是增強(qiáng)膜，都進(jìn)行了廣泛的研究和實(shí)驗(yàn)。通過發(fā)展特定的處理工藝和漿料配方改進(jìn)，枡水科技已經(jīng)成功地控制了質(zhì)子交換膜的溶脹問題。這一成就為膜電極的加工提供了強(qiáng)有力的保障，顯著提升了膜的加工性能和漿料的附著效果，為生產(chǎn)高性能膜電極奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.使用CCM封邊工藝

為了簡(jiǎn)化裝配過程并增強(qiáng)膜電極的穩(wěn)定性與機(jī)械強(qiáng)度，枡水科技響應(yīng)客戶需求，對(duì)膜電極進(jìn)行了封邊處理。在這個(gè)過程中，枡水科技嘗試了多種封邊材料，包括PA（聚酰胺）、PI（聚酰亞胺）和PPS（聚苯硫醚）。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，封邊材料中膠層與質(zhì)子交換膜的附著力是最為關(guān)鍵的因素。鑒于此，枡水科技與多個(gè)上游材料供應(yīng)商合作，共同研發(fā)了更為穩(wěn)定的膠層材料，以實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)子交換膜的高效密封。這種新型膠層不僅提升了封邊的質(zhì)量和效果，還確保了膜電極在使用過程中的穩(wěn)定性和耐用性，為客戶提供了更為可靠的產(chǎn)品解決方案。

枡水科技在降低膜電極制造成本和提升制造效率方面采用了多種策略，包括通過超聲噴涂和絕電涂布技術(shù)優(yōu)化封邊設(shè)計(jì)。此外，枡水科技還專注于減少貴金屬催化劑的使用量。目前，枡水科技的產(chǎn)品貴金屬載量穩(wěn)定在1.0㎎/c㎡，枡水科技的目標(biāo)是將這一數(shù)值降低到0.3㎎/c㎡。這樣的降低可以使膜電極的成本最多減少50%，具體節(jié)省程度與膜電極的尺寸和活性面積直接相關(guān)。通過這些措施，枡水科技旨在實(shí)現(xiàn)成本的顯著降低，同時(shí)保持產(chǎn)品的高性能。

目前，國(guó)內(nèi)氫能行業(yè)在質(zhì)子交換膜方面完全依賴進(jìn)口，主要是科慕和福馬品牌的產(chǎn)品，這不僅成本高昂，而且供應(yīng)穩(wěn)定性存在不確定性，成為制約國(guó)內(nèi)氫能發(fā)展的重要障礙。因此，推動(dòng)質(zhì)子交換膜國(guó)產(chǎn)化變得迫切必要。國(guó)產(chǎn)化與膜材料的簡(jiǎn)薄化將是未來發(fā)展的兩大方向，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)成本降低達(dá)60%。枡水科技公司作為膜電極制造商，與國(guó)內(nèi)質(zhì)子交換膜生產(chǎn)商保持緊密合作，積極參與新型膜材的測(cè)試和應(yīng)用研發(fā)，對(duì)未來國(guó)內(nèi)質(zhì)子交換膜的發(fā)展持樂觀態(tài)度。

目前，鈦板制造主要依賴刻蝕技術(shù)，這種方法效率低且成本高。若未來能采用沖壓技術(shù)，鈦板的生產(chǎn)成本有望降低50%。同時(shí)，膜電極的發(fā)展趨勢(shì)是朝向大電流和高壓方向進(jìn)展，通過使用增強(qiáng)膜，單位電流密度效率可提升2到3倍，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)2到4安的電流密度。這將使得在相同產(chǎn)氣量條件下，電解槽體積至少減半，進(jìn)而使電解槽的成本在相同條件下最高可降低60%。

通過實(shí)施上述技術(shù)更新和轉(zhuǎn)變，枡水科技預(yù)計(jì)到2025年，質(zhì)子交換膜（PEM）的成本可能降至堿性電解槽（ALK）的1.5倍。考慮到PEM自身的眾多優(yōu)勢(shì)，其發(fā)展和推廣將會(huì)更加順暢。然而，規(guī)模化生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)不容忽視。

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來源：根據(jù)枡水科技在艾邦電解水制氫產(chǎn)業(yè)論壇發(fā)表的演講報(bào)告所整理

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