【國產(chǎn)首套】氫能制氫轉(zhuǎn)印工藝重磅進(jìn)階，助力核心材料品質(zhì)升級(jí)

電解水多種路線激烈競爭，怎么實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值？在PEM電解水制氫裝備通過產(chǎn)業(yè)降本增效與規(guī)模化，提升經(jīng)濟(jì)價(jià)值的道路上，PEM電解槽的核心組件——催化劑涂層膜（CCM）的制造工藝成本優(yōu)化尤為關(guān)鍵。傳統(tǒng)工藝面臨效率低、性能差、壽命短、良品率不高等挑戰(zhàn)。第三代液壓等靜壓連續(xù)熱壓轉(zhuǎn)印設(shè)備，以先進(jìn)的均溫均壓熱轉(zhuǎn)印技術(shù)，為大規(guī)模、高質(zhì)量、高效率的CCM生產(chǎn)提供強(qiáng)大裝備支撐！

在PEM電解槽CCM轉(zhuǎn)印中，溫度與壓力均勻性不僅是性能決定因素，更是壽命的剛性約束：

溫度不均直接引發(fā)貴金屬催化劑失活和膜化學(xué)衰減；

壓力不均導(dǎo)致界面失效和氫脆風(fēng)險(xiǎn)，放大高壓運(yùn)行的機(jī)械應(yīng)力；

二者耦合缺陷會(huì)觸發(fā)氫氧互竄、自由基攻擊等連鎖失效。

優(yōu)化核心在于“溫壓協(xié)同控制”：通過高精度設(shè)備、抗氧化材料體系及在線閉環(huán)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)界面微觀結(jié)構(gòu)的均勻構(gòu)筑，以滿足電解槽在高壓、高波動(dòng)工況下的長壽命需求。

第一代熱轉(zhuǎn)印設(shè)備

采用傳統(tǒng)的平板壓機(jī)進(jìn)行

優(yōu)點(diǎn)：簡單便宜。

缺點(diǎn)：1、只有一個(gè)溫度，無法形成預(yù)熱、轉(zhuǎn)印、冷卻三個(gè)溫區(qū)，影響產(chǎn)品性能和壽命；

2、同時(shí)轉(zhuǎn)印面積超過300mm*300mm時(shí)，平面度、平行度、受熱變形很難控制，即便轉(zhuǎn)移膜看上去沒有殘留催化層物料，實(shí)際上也有很多密實(shí)度不一致。

第二代熱轉(zhuǎn)印設(shè)備

隆深第二代熱轉(zhuǎn)印，采用預(yù)熱、轉(zhuǎn)印、冷卻三段控制，但是采用的輥對(duì)輥轉(zhuǎn)印，在實(shí)際轉(zhuǎn)印過程壓力和溫度時(shí)間偏短（線接觸），轉(zhuǎn)印殘余量控制的很好，但是三項(xiàng)界面形成過程中很難調(diào)節(jié)加壓溫度和加熱時(shí)間。

第三代熱轉(zhuǎn)印設(shè)備（液壓等靜壓連續(xù)熱壓機(jī)）

液壓等靜壓連續(xù)熱壓機(jī)設(shè)備一般應(yīng)用在高端復(fù)合材料領(lǐng)域，設(shè)備技術(shù)門檻高且價(jià)格昂貴，所以幾乎被進(jìn)口設(shè)備壟斷，但在可預(yù)見的”十五五“規(guī)劃中，軍工、醫(yī)療、航天航空、新能源行業(yè)勢(shì)必會(huì)迎來高端復(fù)合材料的重大升級(jí)，對(duì)高端壓機(jī)的國產(chǎn)化需求非常急迫。

氫能行業(yè)中燃料電池和電解槽中的關(guān)鍵材料CCM，本質(zhì)就是一種高端復(fù)合材料，隆深氫能用了5年時(shí)間來做技術(shù)儲(chǔ)備，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)到第三代技術(shù)，在與行業(yè)多家頭部膜電極企業(yè)合作驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)，通過該壓機(jī)生產(chǎn)的CCM，從性能到壽命再到生產(chǎn)效率均優(yōu)于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)印方式，可以說是CCM材料綜合提質(zhì)的新方案。

設(shè)備工作原理圖

設(shè)備核心優(yōu)勢(shì)

在PEM電解槽CCM（催化劑涂層膜）轉(zhuǎn)印過程中，采用預(yù)熱→高溫高壓轉(zhuǎn)印→階梯冷卻的三階段工藝，能顯著提升膜電極（MEA）的性能一致性和壽命。以下是分步解析其核心優(yōu)勢(shì)：

預(yù)熱階段

溫度范圍：80-100℃（低于轉(zhuǎn)印溫度，溫度設(shè)定根據(jù)每家配方有差異）

核心作用：消除熱應(yīng)力突變，實(shí)現(xiàn)材料漸變軟化

優(yōu)勢(shì)1：避免膜/催化劑層熱變形

質(zhì)子交換膜（如Nafion?）和離聚物在溫度驟變時(shí)膨脹系數(shù)差異大 → 預(yù)熱使材料均勻膨脹，減少微裂紋產(chǎn)生。

優(yōu)勢(shì)2：溶劑梯度揮發(fā)

緩慢升溫促使催化劑層中溶劑（水/醇類）均勻蒸發(fā) → 防止后續(xù)高壓階段因溶劑快速揮發(fā)導(dǎo)致孔隙塌陷或離聚物遷移。

優(yōu)勢(shì)3：預(yù)激活界面

軟化離聚物初步浸潤催化劑顆粒→ 為高溫高壓階段形成連續(xù)質(zhì)子通道奠定基礎(chǔ)。

高溫高壓轉(zhuǎn)印階段

參數(shù)范圍：130-170℃ 1-2MPa（溫度和壓力設(shè)定根據(jù)配方有差異）

核心作用：構(gòu)筑穩(wěn)固的三相界面與致密結(jié)構(gòu)

優(yōu)勢(shì)1：離聚物網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

高溫使離聚物充分流動(dòng)→ 均勻包覆IrO?/Pt催化劑顆粒 → 形成高效質(zhì)子-電子-反應(yīng)物（H?O）三相反應(yīng)界面，降低活化過電勢(shì)。

優(yōu)勢(shì)2：界面無縫結(jié)合

高壓迫使催化劑層與膜、多孔傳輸層（PTL）緊密貼合 → 接觸電阻降低30-50%（實(shí)測值），減少歐姆損失。

優(yōu)勢(shì)3：孔隙結(jié)構(gòu)定向調(diào)控

高溫高壓協(xié)同控制孔隙分布→ 陽極形成微米級(jí)親水孔（水傳輸）與納米級(jí)疏水孔（O?排出），緩解氣體阻塞。

階梯冷卻階段

冷卻策略：階梯降溫至50℃后再卸壓（溫度和壓力設(shè)定根據(jù)配方有差異）

核心作用：鎖定微觀結(jié)構(gòu)，消除殘余應(yīng)力

優(yōu)勢(shì)1：抑制離聚物回縮

緩慢冷卻使離聚物網(wǎng)絡(luò)逐步固化→ 避免因快速收縮產(chǎn)生界面微裂紋（高壓運(yùn)行中氫氧互竄的主要誘因）。

優(yōu)勢(shì)2：釋放熱機(jī)械應(yīng)力

階梯降溫匹配材料收縮率→ 減少膜與催化劑層間的剪切應(yīng)力，防止分層（電解槽高壓差下分層風(fēng)險(xiǎn)＞燃料電池）。

優(yōu)勢(shì)3：維持催化劑穩(wěn)定性

避免高溫驟冷導(dǎo)致Ir催化劑晶格畸變 → 降低陽極析氧反應(yīng)（OER）工況下的溶解速率（延長壽命≥20%）。

某知名外企PEM電解槽CCM轉(zhuǎn)印不同情況對(duì)比

功能特點(diǎn)

連續(xù)等靜壓力分布

采用特殊的壓力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保在整個(gè)轉(zhuǎn)印幅面上施加均勻、穩(wěn)定的壓力，消除局部應(yīng)力不均，保障轉(zhuǎn)印層厚度與活性的一致性和可靠性

分區(qū)控溫加熱系統(tǒng)

加熱模塊支持多區(qū)域獨(dú)立精準(zhǔn)溫控，可根據(jù)工藝需求靈活設(shè)定不同區(qū)域的溫度，實(shí)現(xiàn)熱壓溫度的精確管理，優(yōu)化轉(zhuǎn)印效果，適應(yīng)不同材料特性。

高效連續(xù)轉(zhuǎn)印

摒棄單張間歇式生產(chǎn)，采用連續(xù)生產(chǎn)方式，顯著提升轉(zhuǎn)印效率，大幅降低單位生產(chǎn)成本，為大規(guī)模量產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

集成預(yù)處理功能

轉(zhuǎn)印前具備專業(yè)的熱處理模塊，可對(duì)質(zhì)子交換膜進(jìn)行精確預(yù)熱處理，優(yōu)化膜的狀態(tài)，提升其與催化劑的結(jié)合性能及轉(zhuǎn)印效果。

抗拉伸特殊放卷系統(tǒng)

針對(duì)質(zhì)子交換膜易拉伸變形的特性，設(shè)計(jì)了特殊的低張力、高穩(wěn)定性放卷系統(tǒng)，最大程度減少膜的拉伸變形，保護(hù)基材完整性。

防皺平整收卷系統(tǒng)

采用特殊設(shè)計(jì)的收卷系統(tǒng)，配合精密張力控制，確保轉(zhuǎn)印完成的CCM卷材能夠平整、無褶皺地收卷，方便后續(xù)儲(chǔ)存、運(yùn)輸和裁切。

技術(shù)參數(shù)

實(shí)施設(shè)備及案例

為何選擇隆深氫能熱轉(zhuǎn)印設(shè)備？

提升效率：連續(xù)卷材轉(zhuǎn)印生產(chǎn)，摒棄傳統(tǒng)間歇式工藝低速度的缺點(diǎn)。

保障質(zhì)量：均勻壓力、精準(zhǔn)溫控、智能糾偏確保CCM高一致性與高合格率。

降低成本：高效率、高良率、高材料利用率顯著降低單件生產(chǎn)制造成本。

穩(wěn)定可靠：進(jìn)口核心部件與精密設(shè)計(jì)保障設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。

面向量產(chǎn)：已通過多家客戶真料驗(yàn)證，具備滿足PEM電解槽大規(guī)模生產(chǎn)需求。