“PEM電解槽MEA的制備是一個復雜的過程，其中涂布環節最為關鍵。溫度、褶皺、轉印的參與量、厚度的均勻性等，都需要很長時間的摸索?！甭∩顨淠芸偨浝矶┐罕硎?。
在2022（第四屆）高工氫電產業峰會上，隆深氫能總經理丁彥春發表了“PEM電解槽制氫及MEA制程”的主題演講。他著重介紹了PEM電解槽MEA的制備過程，質子交換膜、催化劑以及氣體擴散層等三大關鍵材料的性能及要求，以及隆深氫能的實踐經驗。
PEM電解槽MEA制造核心材料
PEM電解水制氫技術具有工作電流密度高、總體效率更高、產氫純度高、產氣壓力高、動態響應速度快、高負載靈活性等關鍵優勢，因此PEM電解水制氫具有廣闊的發展前景。
在PEM電解水制氫系統中，電解槽是最關鍵的部分， PEM電解槽主要部件由內到外依次是質子交換膜、陰陽極催化層、陰陽極氣體擴散層、陰陽極端板等。其中擴散層、催化層與質子交換膜組成膜電極，是整個水電解槽物料傳輸以及電化學反應的主場所，膜電極特性與結構直接影響PEM水電解槽的性能和壽命。
而PEM電解槽膜電極的制備與質子交換膜、催化劑和氣體擴散層三大核心材料密切相關。
質子交換膜方面，電解水制氫所用質子交換膜多為全氟磺酸膜，制備工藝復雜，如科慕Nafion?系列膜、陶氏XUS-B204膜、旭硝子Flemion?膜、旭化成Aciplex?-S膜等?？颇絅afion?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。國內的企業中，東岳未來氫能和武漢綠動都已經開發出了用于PEM電解槽的質子交換膜。
催化劑方面，理想電催化劑具有抗腐蝕性、良好的比表面積、氣孔率、催化活性、電子導電性、電化學穩定性以及成本低廉、環境友好等特征。PEM電解槽的催化劑陽極和陰極所用的材料有較大的不同，其中陰極析氫（HER）電催化劑主要以Pt、Pd貴金屬及其合金為主；陽極析氧（OER）電催化劑則選用抗氧化、耐腐蝕的Ir、Ru等少數貴金屬或其氧化物。
氣體擴散層方面，陰極通常使用碳材料，如碳紙、碳布和碳氈等，陽極則主要用鈦網、鈦板和鈦氈等鈦材料。
涂布是PEM電解槽MEA制備的關鍵環節
介紹完PEM電解槽MEA的核心材料，丁彥春分析了PEM電解槽MEA制備的流程和關鍵關節，在漿料制備、CCM制備、五合一制備和六合一制備四大環節中，CCM制備最為復雜，對技術和經驗的要求最高，也是影響PEM電解槽品質的核心所在。
“PEM電解槽MEA的制程中，涂布環節最為關鍵。溫度、褶皺、轉印的參與量、厚度的均勻性等，都需要很長時間的摸索?！甭∩顨淠芸偨浝矶┐罕硎?，現階段PEM電解槽MEA制備工藝的不同主要體現在CCM制備上，根據涂布方式的不同，有三者不同工藝可供選擇。
其一是裁切+噴涂+熱壓整平；其二是裁切+狹縫涂布+平板轉??；其三是裁切+狹縫涂布+熱輥轉印。在CCM制備過程中，轉印同樣十分關鍵的，其對轉印膜的要求非常高，同樣要求最后成品的厚度偏差控制在5%以下。
作為一家專業的氫能設備提供商，隆深氫能逐漸不斷在MEA制造領域攀登新的高峰。2019年，隆深氫能國內首條全自動化MEA全制程生產線交付試產，CCM卷對卷雙面涂布生產線交付投產，MEA五層卷材貼合交付生產；2020年，公司MEA高速封裝線(10PPM)交付投產，國內首條CCM卷對卷雙面熱轉印生產線交付試產；2021年，公司CCM高速雙面涂布線突破25m/min，GDL卷對卷全套生產線(疏水、涂布、燒結)交付投產。
隨著技術的進步和經驗的積累，隆深氫能開始把MEA制造的觸角向電解水制氫領域延伸。
現階段，隆深氫能在PEM電解槽MEA制造方面已經取得了較大的進展。公司自2021年成功開發處PEM電解槽涂布、轉印設備之后，已經逐步建立起較為完整的PEM電解槽MEA制造設備矩陣，涵蓋CCM噴涂機、CCM涂布機、六合一封裝線、電堆組堆線等多個關鍵制造環節。
原文始發于微信公眾號（高工氫電）：隆深氫能丁彥春：PEM電解槽MEA制備的核心與難點
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