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。

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膜电极的生产工艺主要有GDE（gas diffusion electrode，被称为气体扩散电极）、CCM（catalyst coating membrane，催化剂涂层质子膜）和有序化膜电极。

可以看到，有序化膜电极虽说优点很大，但制备难度高，只有少数公司掌握量产技术；GDE法是最早一代制备工艺，但存在催化剂浪费、利用效率低等缺陷。

图 GDE法和CCM法对比

与GDE法相比，CCM法制备出的膜电极催化剂利用率高，催化剂与质子交换粘附力大，不易发生脱落，大幅度降低膜与催化层之间的质子传递阻力，且膜电极寿命较长，因此是当今主流的燃料电池膜电极商业制备方法。

一、CCM三合一膜电极制备工艺

 

主要工艺流程为：催化剂浆料配制——催化剂通过热转印 / 直涂等方法担载到PEM上——密封边框加工——形成MEA

1. 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。

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/cm² 

b.阳极铂载量：0.1 mg/cm²

c.环境控制：无污染物  d.分散搅拌时间：＞1h

e.建议搅拌温度：2摄氏度  f.建议搅拌转速：600~4000rpm

影响品质因素：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、催化剂担载到PEM上

 

目前，已被用来进行催化剂浆料担载的方法有超声喷涂法、电喷雾法、丝网印刷法、转印法、刷涂法、溅射法、电化学沉积法、直接涂布法等。其中转印法、直接涂布被采用较多，比如双面转印、阴极直涂阳极转印、双面直涂等。

热转印CCM法

直涂式CCM法

传送辊的间接涂布式CCM法

CCM双面直涂技术，源自鸿基创能

3、膜电极（MEA）密封边框的加工

 

材料准备：上制程加工好的两面涂有阴阳催化剂的卷料、涂布有接着层的密封边框卷料（材料为PI、PET、PEN等）

设备：传送带、转向辊、定制的模切辊、层压辊、真空模切辊(可以是一种定制设备）。

密封边框加工方式流程示意图

影响品质因素：

a.各辊轴的同向、同轴平行对齐等。（多层料不能跑偏）

b.边框和CCM之间的位置公差。

品质特征：

a.密封边框的精准定位

b.MEA表面无污染

c.密封边框与CCM的连接强度

至此一个完整的MEA卷料就形成了。

二、质子交换膜涂布设备厂商盘点

 

CCM制备膜电极过程，涂布工序是至关重要的，因此下面给大家整理一些质子交换膜涂布设备厂商，注意，所整理的厂商包含直接涂布、超声喷涂等设备，仅供参考。

1、湖南隆深氢能科技有限公司

隆深机器人成立于2013年，专注技术创新与智能制造，引领行业转型升级，是目前我国工业4.0、智能工厂研发及项目实施领域的一家国家高新技术企业。公司以工业机器人系统集成服务、机器人本体研发销售及氢燃料电池设备为核心业务，致力于为客户提供具有市场竞争力、完整的机器人系统及整体自动化解决方案。

网站：http://www.hnrossum.com/

隆深CCM正面涂布

隆深CCM反面涂布

质子交换膜涂布设备

CCM卷料涂布生产线

 

2、无锡先导智能装备股份有限公司

 

无锡先导智能装备股份有限公司，成立于2002年，是领先的新能源装备制造和服务商，业务涵盖锂电池智能装备、光伏智能装备、3C智能装备、智能物流系统、汽车智能产线、氢能智能装备、激光精密加工、机器视觉等八大领域。

网站：https://www.leadchina.cn

质子交换膜涂布设备

设备特性：

• 设备具有整体外罩，保证内部的清洁
• 涂布头安装角度可以灵活调整，适应不同粘度的浆料
• EPTFE料卷具有展开功能，防止物料褶皱
• EPTFE复合角度可调
• 干燥系统多温区，最高可到250℃
• 涂布背辊精度高，跳动≤1.5μm

3、苏州东福来机电科技有限公司

东福来机电科技有限公司专注于能性新材料工艺研发和设备研发，为新材料生产企业提供从实验室到量产化生产的整体解决方案。依据客户要求, 提供各类新材料从实验室到量产化生产的整套工艺及定制设备。

涉及的新材料种类有：1、金属箔类材料。 2、特殊金属材料。3、先进高分子材料。4、新型无机非金属材料。5、高性能复合材料。6、石墨烯等前沿新材料。涉及两大核心工艺的涂布机、压延机获得七十多项国家专利。 

可向客户提供：石墨烯导热膜精密涂布机、石墨烯导热膜精密压延机、导热硅胶垫涂布压延机、PCM导热相变化材料精密压延机、屏蔽吸波材料精密涂布机、高频柔性覆铜板热复合机、干法电极片压延机、固态硅胶/橡胶精密压延机等涂布/压延设备。

诞生于东福来的部分全球/中国“第一” ：

• 中国第一条液态硅胶泡棉生产线
• 全球第一条石墨烯规模化生产线
• 中国首台超高精度金属丝网压延机等

网址：http://www.dongfulai.com/

 

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发、设计、生产高精度涂布、复合、分切、辊压设备的处于国际领导地位的国家级高新技术新能源环保服务商。

网站：http://www.szhaoneng.com

质子交换膜涂布设备

5、东莞市嘉拓自动化技术有限公司

 

成立于2020年的东莞嘉拓是集技术研发、制造生产及销售服务于一体的高端智能装备供应商，是江苏中关村嘉拓新能源设备有限公司子公司。东莞嘉拓主要产品包括锂电芯制造专用成套自动化装备，以及燃料电池等新兴行业领域的自动化装备。 

网站：http://www.katop.cn/

东莞嘉拓的CCM涂布机

东莞嘉拓已经成功研发了斑马间歇涂布设备产品，这款产品有效涂宽达到500mm，涂布速度为5m/min。该CCM涂布机还配备有尺寸瑕疵检测，铂载量检测并针对NG产品进行打标。

6、西安航天华阳机电装备有限公司

 

西安航天华阳机电装备有限公司是一家柔版印刷装备、精密涂布装备、凹版印刷装备、新材料新能源装备、智能化装备制造等五大系列高端装备的制造商和技术服务商。

网站：http://www.huayang-ppm.com/

氢燃料电池质子交换膜精密涂布复合机

7、北京东方金荣超声电器有限公司

 

东方金荣全心致力于为全球客户提供基于超声波及压电技术的产品和全方位定制化的解决方案，覆盖了生物医疗、新能源、微电子及半导体、纳米材料、环境保护、玻璃制造等各种应用领域。

网站：https://cn.siansonic.com/

Siansonic（东方金荣）超声波喷涂系统可在燃料电池和质子交换膜（PEM）电解槽（如Nafion）的电解过程中产生高度耐用、均匀的碳基催化剂涂层，而不会使膜发生溶胀变形。

超声喷涂制备的燃料电池膜电极

Siansonic（东方金荣）于2021年与国家电投集团氢能科技发展有限公司、北京化工大学联合承担了北京市科技计划《碳纸及其关键基材制备技术的研发》的项目课题。

从研发、中试到大规模生产，Siansonic（东方金荣）提供各种相应型号的超声波喷涂系统，包括台式超声波喷涂系统UC320、UC330、UC340、工业级超声波喷涂系统UC360c、以及带有多喷嘴装置和自动真空加热板的UC360L。

搭载4组超声波喷头单元的喷涂系统可提供每小时约0.8平方米的催化剂喷涂速率，相当于年产12万片膜电极（以250cm²/片计算）。独特的真空加热系统可使质子交换膜保持良好固定和延展，防止质子交换膜在喷涂过程中发生溶胀。超声波分散供液系统可以7天24小时不间断连续分散和输送催化剂浆料。

8、杭州驰飞超声波设备有限公司

Cheersonic杭州驰飞超声波设备有限公司创立于1998年，专注于研发超声波核心喷涂系统。公司位于浙江杭州，我们不断创新，使我们的超声波喷涂设备为从研发到批量生产的众多全球行业中的复杂性和多样化的燃料电池MEA提供了完整的解决方案。

网站：https://www.cheersonic-liquid.cn/

杭州驰飞的燃料电池催化剂涂层系统可产生高度均匀，可重复和耐用的涂层，特别适合这些挑

战性应用。从研发到生产，我们的防堵塞技术可以更好地控制涂层属性，显著减少原材料用量，并减少维护和停机时间。

原文始发于微信公众号（艾邦氢科技网）：膜电极涂布设备厂商10强