氫能被譽(yù)為二十一世紀(jì)的“終極能源”,代表著清潔能源的發(fā)展方向,已上升為中國(guó)以及世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家的國(guó)家能源戰(zhàn)略。
氫能可實(shí)現(xiàn)真正意義上零排放,是已知最安全、高效的清潔能源。
燃料電池是氫能利用的核心,而膜電極則是燃料電池的“芯片”,也是整個(gè)系統(tǒng)中技術(shù)含量最高的一個(gè)環(huán)節(jié)。
氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈
氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、儲(chǔ)氫、加氫、燃料電池系統(tǒng)(含系統(tǒng)輔件)以及其下游應(yīng)用環(huán)節(jié),整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈可以簡(jiǎn)單圖示如下:
氫燃料電池工作原理
氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應(yīng),把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極,氫通過陽(yáng)極擴(kuò)散,在催化劑作用下釋放電子,電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極,而不含電子的氫原子(質(zhì)子)則透過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極后與氧原子結(jié)合生產(chǎn)水。
作為燃料電池“芯片”的膜電極,主要包括質(zhì)子交換膜、催化劑和氣體擴(kuò)散層(碳布)。性能上,膜電極需要具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)如下:
膜電極的復(fù)合
膜電極復(fù)合前,需要將陽(yáng)極和陰極催化劑分別涂布到離型膜上(即CCM涂布)。采用狹縫涂布方式,可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)精密調(diào)節(jié);并采用精密張力控制系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)最小張力2N,涂布精度可控制在±1.5%。
主要工藝說明及參數(shù):
采用狹縫涂布方式,涂布與背輥間隙可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)精密調(diào)節(jié)
采用精密張力控制系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)最小張力2N
基材幅寬:≤600mm
涂布速度:2~10m/min
涂布張力范圍:2N(min.)
涂布厚度:10~30μm
涂布精度:±1.5%
烘箱溫度:50~150℃
烘箱溫度精度:±2℃
采用五合一連續(xù)卷對(duì)卷生產(chǎn)線,先將涂布在離型膜上的陰極和陽(yáng)極催化劑分別以轉(zhuǎn)印的方式復(fù)合到質(zhì)子交換膜,然后再?gòu)?fù)合擴(kuò)散層(碳布),之后直接分切成需要的尺寸。
主要工藝說明及參數(shù):
生產(chǎn)線速度:1~10m/min
基材寬度:≤600mm
張力范圍:2N(min.)
復(fù)合輥溫度:≤250℃
溫度精度:±1℃
復(fù)合輥機(jī)械精度:±0.001mm(@RT),±0.005mm(@PT)