艾邦智造：氢燃料电池产业链报告之膜电极（77页）.pdf

1、1、膜电极组件(MEA)概述膜电极组件(MEA)是质子交换膜(PEM)燃料电池的核心。它包含促进燃料通过电化学过程转化为电能所必需的物质。它由两侧配有电极的聚合物电极膜组成。氢气从一侧（阳极）进入，与催化剂反应后分离为质子和电子。质子穿过膜到达另一个电极（阴极）。在这里与氧气合成，并在催化剂的作用下生成水。无法穿过质子交换膜的电子会从燃料电池中流出，用于产生电能。图源明天氢能科技官网与原电池和二次电池不同的是，燃料电池发电需要有一相对复杂的系统。典型的燃料电池发电系统组成如图所示，除了燃料电池电堆外，还包括燃料供应子系统、氧化剂供应子系统、水热管理子系统及电管理与控制子系统等，其主要系统部件包

2、括空压机、增湿器、氢气循环泵、高压氢瓶等，这些子系统与燃料电池电堆（或模块）组成了燃料电池发电系统。燃料电池系统的复杂性给运行的可靠性带来了挑战。燃料电池电堆生产流程主要包含膜电极组件制备、双极板制备和电堆装配三大环节。从膜电极生产流程来看，主要涉及搅拌、涂布、贴合、热压和模切等生产工序。2、膜电极组件(MEA)生产工艺加工流程工艺总述 以热转印法为例进行工艺介绍：2、三合一的膜电极（MEA）生产工艺催化剂浆料配置催化剂涂布到承载体聚合物膜上热转印到PEM上去除承接催化剂的聚合膜密封边框加工形成MEA分工艺说明 催化剂浆料配制物料准备阳极浆料：重量比约15%的Pt-C催化剂、重量比约40%的去

3、离子水和40%的甲醇类有机溶剂、约5%的聚离体溶液做粘合剂。阴极浆料：重量比约20%的Pt-C催化剂、重量比约35%的去离子水和35%的甲醇类有机溶剂、约10%的聚离体溶液做粘合剂。浆料分散设备说明：分散设备可以用浆式搅拌机、球式搅拌机、超声波分散机等设备。2、三合一的膜电极（MEA）生产工艺分工艺说明 催化剂浆料配制催化剂浆料配制分散搅拌，浆料混合均匀。（阴阳极的成份差异需要分别配制加工）配制过程参数控制：a.阴极铂载量：0.4 mg/cm b.阳极铂载量：0.1 mg/cmc.环境控制：无污染物 d.分散搅拌时间：1he.建议搅拌温度：2摄氏度 f.建议搅拌转速：6004000rpm影响品

4、质因素搅拌分散时间、温度，环境品质特征多孔性、粘度、铂分布的均匀性2、三合一的膜电极（MEA）生产工艺识别二维码关注公众号回复：“20220602”可下载工艺英文版介绍分工艺说明 催化剂浆料的涂布和干燥催化剂浆料的涂布和干燥材料准备：配制好的催化剂浆料、一种聚合物膜设备：浆料喷枪或其他替代设备（如转辊式丝网印刷、喷墨印刷、刮刀涂布等等）、加热传送带、IR/DC在线监测设备。将阴阳极催化剂浆料分别涂布到载体（一种离型膜）上并固化2、三合一的膜电极（MEA）生产工艺分工艺说明 催化剂浆料的涂布和干燥催化剂浆料的涂布和干燥过程参数和要求a.阳极膜厚：315m；阴极膜厚：1030m b.供料速度：0.

5、1 1 m/minc.干燥时间：约4分钟 d.干燥温度：加热气流约3070度;加热辊设定约120160度2、三合一的膜电极（MEA）生产工艺识别二维码关注公众号回复：“20220602”可下载工艺英文版介绍影响品质因素a.催化剂浆料粘度 b.使用的工具或设备 c.干燥设备温度品质特征a.涂层均匀一致性 b.涂层厚度 c.涂层干燥度 d.粒径大小分工艺说明 将固化的催化剂层热转印到将固化的催化剂层热转印到PEMPEM上上材料准备：加工好的分别附着在聚合物（膜）表面的阴阳极催化剂、质子交换膜卷料（PEM）。设备：传送带、热压辊、去除废料聚合物膜的转辊。（一种定制设备）。过程参数和要求a.线性拉力：

6、150-250 N/cm。b.热压辊温度：100-170。将固化的催化剂层热转印到PEM上2、三合一的膜电极（MEA）生产工艺分工艺说明 将固化的催化剂层热转印到将固化的催化剂层热转印到PEMPEM上上影响品质因素a.承接催化剂层的聚合物膜的品质（离型效果，催化层能不能正常剥离）。b.供料速度和辊子压力以及温度的组合。（决定催化层和PEM的接着效果）。c.压力持续时间。品质特征a.聚合物膜无残留。b.聚合物膜层对催化剂层没有损坏。c.催化剂层在PEM上的良好附着。2、三合一的膜电极（MEA）生产工艺识别二维码关注公众号回复：“20220602”可下载工艺英文版介绍分工艺说明 膜电极（膜电极（M