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DC TP-100 膜電極精密壓機(jī)

2025-05-20

產(chǎn)      地:
湖北省武漢市江夏區(qū)咸寧(武漢)離岸科創(chuàng)園實驗樓302
所在地區(qū):
湖北武漢市
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DC TP-100 膜電極精密壓機(jī)


DC TP-100 膜電極精密壓機(jī)

品名:膜電極精密壓機(jī)

型號:DC TP-100

廠商:武漢電弛新能源有限公司

產(chǎn)地:中國


溫控范圍:50 ~ 350 ℃

液壓壓力:10 ton

計時器:100 min 倒計時

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,在制備膜電極過程中,有一個重要工藝步驟——熱壓。


熱壓處理的必要性主要體現(xiàn)在5個方面:

1,改善催化層與質(zhì)子交換膜的界面接觸特性

通過熱壓工藝可減少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)開發(fā)應(yīng)用。同時,通過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。通過調(diào)整熱壓時間(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題。


3,激活質(zhì)子交換膜性能

PEM在熱壓過程中,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

通過熱壓引起CL塑性變形,可迫使CL中存在的納米級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

在熱壓處理過程中,催化層不可避免會受到影響,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、熱壓時間t”等關(guān)鍵參數(shù)展開研究。膜電極熱壓的關(guān)鍵在于精準(zhǔn)控制溫度、壓力、時間三要素。


DC TP-100 膜電極精密壓機(jī)


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,保證壓力均勻一致,最大可施加10t液壓壓力。這是一個什么概念呢?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160℃會造成破壞。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℃,足夠滿足熱壓處理溫度控制需求。


在時間控制上,熱壓時間不能過長,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分鐘的自動計時功能,足夠滿足時間控制需求。




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