DC TP-100 膜電極精密壓機(jī)

品名：膜電極精密壓機(jī)

型號(hào)：DC TP-100

廠商：武漢電弛新能源有限公司

產(chǎn)地：中國(guó)

溫控范圍：50 ~ 350 ℃

液壓壓力：10 ton

計(jì)時(shí)器：100 min 倒計(jì)時(shí)

平板尺寸：180 *180 mm

膜電極由質(zhì)子交換膜（PEM）與兩側(cè)催化劑層（CL）、氣體擴(kuò)散層（GDL）組成，在制備膜電極過(guò)程中，有一個(gè)重要工藝步驟——熱壓。

熱壓處理的必要性主要體現(xiàn)在5個(gè)方面：

1，改善催化層與質(zhì)子交換膜的界面接觸特性

通過(guò)熱壓工藝可減少CL、PEM和GDL之間的空隙，使其形成緊密的物理接觸。

例如，通常施加5~15 MPa的壓強(qiáng)，可以迫使催化劑嵌入PEM表面，降低界面阻抗20~40%左右，從而提升質(zhì)子傳導(dǎo)效率，減小電壓損失，提升膜電極的電流密度，有助于高性能燃料電池技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。同時(shí)，通過(guò)120~160℃的熱壓，可使PEM部分軟化，與CL形成一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得催化劑的抗剝離強(qiáng)度提高3~5倍，避免了運(yùn)行中因濕度變化導(dǎo)致的層間分離。

2，調(diào)控孔隙結(jié)構(gòu)，提高傳質(zhì)效率

熱壓工藝可壓縮CL的孔隙率，縮小孔徑分布，使得氣體、質(zhì)子的傳輸路徑更短更均勻。通過(guò)調(diào)整熱壓時(shí)間（通常30-180秒），可形成梯度孔隙結(jié)構(gòu)：CL表層保留較大孔（利于氣體擴(kuò)散），底層形成致密微孔（促進(jìn)質(zhì)子傳導(dǎo)），可避免水淹或膜干涸的問(wèn)題。

3，激活質(zhì)子交換膜性能

PEM在熱壓過(guò)程中，其磺酸基團(tuán)在高溫下可重新排列，形成連續(xù)質(zhì)子通道，從而大幅提高電導(dǎo)率。

4，消除微觀缺陷

通過(guò)熱壓引起CL塑性變形，可迫使CL中存在的納米級(jí)氣泡或裂紋得到填充，消除缺陷。因此，催化劑的利用率也可以得到20%~30%的提升。

5、工藝參數(shù)協(xié)同控制

在熱壓處理過(guò)程中，催化層不可避免會(huì)受到影響，如何更好地優(yōu)化熱壓工藝？目前，學(xué)術(shù)界做了很多探索，圍繞“熱壓溫度T、熱壓壓力P、熱壓時(shí)間t"等關(guān)鍵參數(shù)展開(kāi)研究。膜電極熱壓的關(guān)鍵在于精準(zhǔn)控制溫度、壓力、時(shí)間三要素。

DC TP-100 膜電極精密壓機(jī)

在壓力控制上，DC TP-100膜電極精密壓機(jī)采用四柱平板熱壓設(shè)計(jì)，保證壓力均勻一致，最大可施加10t液壓壓力。這是一個(gè)什么概念呢？我們以5×5cm2 膜電極熱壓處理為例。

10 t=10,000 kg

依牛頓第二定律 F=ma

10,000 kg × 9.8 m/s2 =98,000 N

5×5 cm2=25 cm2=0.0025 m2

98,000 N ÷ 0.0025 m2 = 39,200,000 N/m2 

依國(guó)際單位壓強(qiáng)公式

1Pa=1 N/m2，1MPa=1,000,000 Pa

39,200,000 N/m2 = 39.2 MPa

即：最大可對(duì)膜電極施加39.2MPa壓強(qiáng)

可以看到，DC TP-100膜電極精密壓機(jī)足夠滿(mǎn)足壓力控制需求。當(dāng)然，日常膜電極的熱壓處理一般5MPa就可以了，即施加1.275t的液壓壓力。

在溫度控制上，業(yè)界一般認(rèn)為熱壓溫度100-130℃比較合適，超過(guò)160℃會(huì)造成破壞。DC TP-100膜電極精密壓機(jī)具備上下兩層調(diào)溫，溫控范圍 50-350℃，足夠滿(mǎn)足熱壓處理溫度控制需求。

在時(shí)間控制上，熱壓時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，一般幾十秒到幾分鐘就可以了。DC TP-100膜電極精密壓機(jī)擁有100分鐘的自動(dòng)計(jì)時(shí)功能，足夠滿(mǎn)足時(shí)間控制需求。