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膜電極的生產(chǎn)工藝主要有GDE（gas diffusion electrode，被稱為氣體擴(kuò)散電極）、CCM（catalyst coating membrane，催化劑涂層質(zhì)子膜）和有序化膜電極。
可以看到，有序化膜電極雖說優(yōu)點(diǎn)很大，但制備難度高，只有少數(shù)公司掌握量產(chǎn)技術(shù)；GDE法是最早一代制備工藝，但存在催化劑浪費(fèi)、利用效率低等缺陷。
圖 GDE法和CCM法對(duì)比
與GDE法相比，CCM法制備出的膜電極催化劑利用率高，催化劑與質(zhì)子交換粘附力大，不易發(fā)生脫落，大幅度降低膜與催化層之間的質(zhì)子傳遞阻力，且膜電極壽命較長(zhǎng)，因此是當(dāng)今主流的燃料電池膜電極商業(yè)制備方法。
一、CCM三合一膜電極制備工藝
主要工藝流程為：催化劑漿料配制——催化劑通過熱轉(zhuǎn)印 / 直涂等方法擔(dān)載到PEM上——密封邊框加工——形成MEA
催化劑漿料配制
物料準(zhǔn)備
陽極漿料：重量比約15%的Pt-C催化劑、重量比約40%的去離子水和40%的甲醇類有機(jī)溶劑、約5%的聚離體溶液做粘合劑。
陰極漿料：重量比約20%的Pt-C催化劑、重量比約35%的去離子水和35%的甲醇類有機(jī)溶劑、約10%的聚離體溶液做粘合劑。
漿料分散設(shè)備
說明：分散設(shè)備可以用漿式攪拌機(jī)、球式攪拌機(jī)、超聲波分散機(jī)等設(shè)備。
分散攪拌，漿料混合均勻。（陰陽極的成份差異需要分別配制加工）
配制過程參數(shù)控制：
e.建議攪拌溫度：2攝氏度? f.建議攪拌轉(zhuǎn)速：600~4000rpm
影響品質(zhì)因素：攪拌分散時(shí)間、溫度，環(huán)境
品質(zhì)特征：多孔性、粘度、鉑分布的均勻性
2、催化劑擔(dān)載到PEM上
目前，已被用來進(jìn)行催化劑漿料擔(dān)載的方法有超聲噴涂法、電噴霧法、絲網(wǎng)印刷法、轉(zhuǎn)印法、刷涂法、濺射法、電化學(xué)沉積法、直接涂布法等。其中轉(zhuǎn)印法、直接涂布被采用較多，比如雙面轉(zhuǎn)印、陰極直涂陽極轉(zhuǎn)印、雙面直涂等。
熱轉(zhuǎn)印CCM法
直涂式CCM法
傳送輥的間接涂布式CCM法
CCM雙面直涂技術(shù)，源自鴻基創(chuàng)能
3、膜電極（MEA）密封邊框的加工
材料準(zhǔn)備：上制程加工好的兩面涂有陰陽催化劑的卷料、涂布有接著層的密封邊框卷料（材料為PI、PET、PEN等）
設(shè)備：傳送帶、轉(zhuǎn)向輥、定制的模切輥、層壓輥、真空模切輥(可以是一種定制設(shè)備）。
密封邊框加工方式流程示意圖
影響品質(zhì)因素：
a.各輥軸的同向、同軸平行對(duì)齊等。（多層料不能跑偏）
品質(zhì)特征：
c.密封邊框與CCM的連接強(qiáng)度
至此一個(gè)完整的MEA卷料就形成了。
二、質(zhì)子交換膜涂布設(shè)備廠商盤點(diǎn)
CCM制備膜電極過程，涂布工序是至關(guān)重要的，因此下面給大家整理一些質(zhì)子交換膜涂布設(shè)備廠商，注意，所整理的廠商包含直接涂布、超聲噴涂等設(shè)備，僅供參考。
1、湖南隆深氫能科技有限公司
隆深機(jī)器人成立于2013年，專注技術(shù)創(chuàng)新與智能制造，引領(lǐng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，是目前我國(guó)工業(yè)4.0、智能工廠研發(fā)及項(xiàng)目實(shí)施領(lǐng)域的一家國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。公司以工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成服務(wù)、機(jī)器人本體研發(fā)銷售及氫燃料電池設(shè)備為核心業(yè)務(wù)，致力于為客戶提供具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、完整的機(jī)器人系統(tǒng)及整體自動(dòng)化解決方案。
網(wǎng)站：http://www.hnrossum.com/
隆深CCM正面涂布
隆深CCM反面涂布
質(zhì)子交換膜涂布設(shè)備
2、無錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司
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無錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司，成立于2002年，是領(lǐng)先的新能源裝備制造和服務(wù)商，業(yè)務(wù)涵蓋鋰電池智能裝備、光伏智能裝備、3C智能裝備、智能物流系統(tǒng)、汽車智能產(chǎn)線、氫能智能裝備、激光精密加工、機(jī)器視覺等八大領(lǐng)域。
網(wǎng)站：https://www.leadchina.cn
質(zhì)子交換膜涂布設(shè)備
設(shè)備特性：
- 設(shè)備具有整體外罩，保證內(nèi)部的清潔
- 涂布頭安裝角度可以靈活調(diào)整，適應(yīng)不同粘度的漿料
- EPTFE料卷具有展開功能，防止物料褶皺
- EPTFE復(fù)合角度可調(diào)
- 干燥系統(tǒng)多溫區(qū)，最高可到250℃
涂布背輥精度高，跳動(dòng)≤1.5μm
3、蘇州東福來機(jī)電科技有限公司
東福來機(jī)電科技有限公司專注于能性新材料工藝研發(fā)和設(shè)備研發(fā)，為新材料生產(chǎn)企業(yè)提供從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)化生產(chǎn)的整體解決方案。依據(jù)客戶要求, 提供各類新材料從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)化生產(chǎn)的整套工藝及定制設(shè)備。
涉及的新材料種類有：1、金屬箔類材料。 2、特殊金屬材料。3、先進(jìn)高分子材料。4、新型無機(jī)非金屬材料。5、高性能復(fù)合材料。6、石墨烯等前沿新材料。涉及兩大核心工藝的涂布機(jī)、壓延機(jī)獲得七十多項(xiàng)國(guó)家專利。?
可向客戶提供：石墨烯導(dǎo)熱膜精密涂布機(jī)、石墨烯導(dǎo)熱膜精密壓延機(jī)、導(dǎo)熱硅膠墊涂布?jí)貉訖C(jī)、PCM導(dǎo)熱相變化材料精密壓延機(jī)、屏蔽吸波材料精密涂布機(jī)、高頻柔性覆銅板熱復(fù)合機(jī)、干法電極片壓延機(jī)、固態(tài)硅膠/橡膠精密壓延機(jī)等涂布/壓延設(shè)備。
中國(guó)第一條液態(tài)硅膠泡棉生產(chǎn)線 全球第一條石墨烯規(guī)模化生產(chǎn)線 中國(guó)首臺(tái)超高精度金屬絲網(wǎng)壓延機(jī)等
4、深圳市浩能科技有限公司
深圳市浩能科技有限公司是一家以研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)高精度涂布、復(fù)合、分切、輥壓設(shè)備的處于國(guó)際領(lǐng)導(dǎo)地位的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)新能源環(huán)保服務(wù)商。
網(wǎng)站：http://www.szhaoneng.com
質(zhì)子交換膜涂布設(shè)備
5、東莞市嘉拓自動(dòng)化技術(shù)有限公司
成立于2020年的東莞嘉拓是集技術(shù)研發(fā)、制造生產(chǎn)及銷售服務(wù)于一體的高端智能裝備供應(yīng)商，是江蘇中關(guān)村嘉拓新能源設(shè)備有限公司子公司。東莞嘉拓主要產(chǎn)品包括鋰電芯制造專用成套自動(dòng)化裝備，以及燃料電池等新興行業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)化裝備。?
網(wǎng)站：http://www.katop.cn/
東莞嘉拓的CCM涂布機(jī)
東莞嘉拓已經(jīng)成功研發(fā)了斑馬間歇涂布設(shè)備產(chǎn)品，這款產(chǎn)品有效涂寬達(dá)到500mm，涂布速度為5m/min。該CCM涂布機(jī)還配備有尺寸瑕疵檢測(cè)，鉑載量檢測(cè)并針對(duì)NG產(chǎn)品進(jìn)行打標(biāo)。
6、西安航天華陽機(jī)電裝備有限公司
西安航天華陽機(jī)電裝備有限公司是一家柔版印刷裝備、精密涂布裝備、凹版印刷裝備、新材料新能源裝備、智能化裝備制造等五大系列高端裝備的制造商和技術(shù)服務(wù)商。
網(wǎng)站：http://www.huayang-ppm.com/
7、北京東方金榮超聲電器有限公司
東方金榮全心致力于為全球客戶提供基于超聲波及壓電技術(shù)的產(chǎn)品和全方位定制化的解決方案，覆蓋了生物醫(yī)療、新能源、微電子及半導(dǎo)體、納米材料、環(huán)境保護(hù)、玻璃制造等各種應(yīng)用領(lǐng)域。
網(wǎng)站：https://cn.siansonic.com/
Siansonic（東方金榮）超聲波噴涂系統(tǒng)可在燃料電池和質(zhì)子交換膜（PEM）電解槽（如Nafion）的電解過程中產(chǎn)生高度耐用、均勻的碳基催化劑涂層，而不會(huì)使膜發(fā)生溶脹變形。
超聲噴涂制備的燃料電池膜電極
Siansonic（東方金榮）于2021年與國(guó)家電投集團(tuán)氫能科技發(fā)展有限公司、北京化工大學(xué)聯(lián)合承擔(dān)了北京市科技計(jì)劃《碳紙及其關(guān)鍵基材制備技術(shù)的研發(fā)》的項(xiàng)目課題。
從研發(fā)、中試到大規(guī)模生產(chǎn)，Siansonic（東方金榮）提供各種相應(yīng)型號(hào)的超聲波噴涂系統(tǒng)，包括臺(tái)式超聲波噴涂系統(tǒng)UC320、UC330、UC340、工業(yè)級(jí)超聲波噴涂系統(tǒng)UC360c、以及帶有多噴嘴裝置和自動(dòng)真空加熱板的UC360L。
搭載4組超聲波噴頭單元的噴涂系統(tǒng)可提供每小時(shí)約0.8平方米的催化劑噴涂速率，相當(dāng)于年產(chǎn)12萬片膜電極（以250cm2/片計(jì)算）。獨(dú)特的真空加熱系統(tǒng)可使質(zhì)子交換膜保持良好固定和延展，防止質(zhì)子交換膜在噴涂過程中發(fā)生溶脹。超聲波分散供液系統(tǒng)可以7天24小時(shí)不間斷連續(xù)分散和輸送催化劑漿料。
8、杭州馳飛超聲波設(shè)備有限公司
Cheersonic杭州馳飛超聲波設(shè)備有限公司創(chuàng)立于1998年，專注于研發(fā)超聲波核心噴涂系統(tǒng)。公司位于浙江杭州，我們不斷創(chuàng)新，使我們的超聲波噴涂設(shè)備為從研發(fā)到批量生產(chǎn)的眾多全球行業(yè)中的復(fù)雜性和多樣化的燃料電池MEA提供了完整的解決方案。
網(wǎng)站：https://www.cheersonic-liquid.cn/
杭州馳飛的燃料電池催化劑涂層系統(tǒng)可產(chǎn)生高度均勻，可重復(fù)和耐用的涂層，特別適合這些挑
戰(zhàn)性應(yīng)用。從研發(fā)到生產(chǎn)，我們的防堵塞技術(shù)可以更好地控制涂層屬性，顯著減少原材料用量，并減少維護(hù)和停機(jī)時(shí)間。
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