氫燃料電池MEA膜電極生産工藝詳解
2021-12-13 00:00
MEA膜電極是氫燃料電池或系統的核心八大部件之一，國産化MEA膜電極對整個燃料電池降本至關重要。當然，國内已經有一些代表性的企業在建立自己的半自動或全自動生産線。本文以外部資料的生産工藝為基礎，對大家進行了分析和介紹，更加容易理解。
一，MEA膜電極加工工藝技術概述。
以熱電公司方法為例進行工藝介紹。
催化劑組成——催化劑DOPO負載體聚合物膜——熱電公司PEM上去除——催化劑聚合膜——密封邊界處理——形成MEA
二、MEA膜電極子進程說明
1.催化劑漿料的制備
1)材料準備
正極材料：重量約為15%的Pt-C催化劑、重量約為40%的去離子水、40%的甲醇類有機溶劑和約5%的聚離子溶液用作粘合劑。
負極材料：重量約為20%的Pt-C催化劑、重量約為35%的去離子水、35%的甲醇類有機溶劑和約10%的聚離子溶液用作粘合劑。
2)漿料分散設備
說明：分布式設備可以使用全式攪拌機、球式攪拌機、超聲波分散器等。
3)分散攪拌，漿料混合均勻。(陰陽兩極的成分差異需要單獨加工)
4)準備過程參數控制：
A.陰極鉑負載：0.4mg/cm
B.陽極鉑負載：0.1毫米/厘米
C.分散混合時間：1h或更高
E.建議的攪拌溫度：攝氏2度
F.建議攪拌速度：600~4000rpm
5)影響質量的因素
請攪拌分散的時間、溫度、環境
6)質量特性
孔隙度、粘度、鉑分布的均勻性
催化漿料塗層與幹燥
将陰陽極催化劑漿料分别塗在載體(離膜)上并固化
1)MEA膜電極材料準備：
制備的催化漿料、聚合物薄膜
2)設備：漿料噴槍或其他替代設備(如滾筒絲網印刷、噴墨印刷、刮刀塗層等)、加熱傳送帶、IR/DC在線監測設備。
3)流程參數和要求
A.陽極膜厚度：3 ~ 15m陰極膜厚度：10~30米
B.供給速度：0.1至1m/分鐘
C.幹燥時間：約4分鐘
D.幹燥溫度：加熱氣流約為30~70度。加熱輥設置約為120~160度
4)影響質量的因素
A.催化劑漿粘度
B.使用的工具或設備
C.幹燥設備溫度
5)質量特性
A.塗層均勻一緻性
B.塗層厚度
C.塗層幹燥度
D.粒子大小
3、固化在PEM上的催化層熱電公司
用PEM熱轉印固化催化劑層
1)材料準備：
分别附着在加工的聚合物(膜)表面的陰陽極催化劑、質子交換膜卷(PEM)。
2)設備：傳送帶、熱壓滾筒、消除廢物聚合物膜的滾筒。(用戶定義的設備)。
3)流程參數和要求
A.線性張力：150-250 N/cm。
B.熱輥溫度：100-170
4)影響質量的因素
A.擔任催化劑層的聚合物膜的質量(脫離效果，催化劑層是否能正常剝離)。
B.供給速度與滾子壓力和溫度的組合(決定催化層和PEM的後續效果)。
C.壓力期。
5)MEA膜電極質量特性
A.高分子膜沒有殘留。
B.高分子膜層對催化劑層沒有損害。
C.PEM上附着了很好的催化層。
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