DC TP-100 膜電極精密壓機

品名：膜電極精密壓機

型號：DC TP-100

廠商：武漢電弛新能源有限公司

產地：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

膜電極由質子交換膜（PEM）與兩側催化劑層（CL）、氣體擴散層（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在5個方面：

1，改善催化層與質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，可以迫使催化劑嵌入PEM表面，降低界面阻抗20~40%左右，從而提升質子傳導效率，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開發應用。同時，通過120~160℃的熱壓，可使PEM部分軟化，與CL形成一定的網絡結構，使得催化劑的抗剝離強度提高3~5倍，避免了運行中因濕度變化導致的層間分離。

2，調控孔隙結構，提高傳質效率

熱壓工藝可壓縮CL的孔隙率，縮小孔徑分布，使得氣體、質子的傳輸路徑更短更均勻。通過調整熱壓時間（通常30-180秒），可形成梯度孔隙結構：CL表層保留較大孔（利于氣體擴散），底層形成致密微孔（促進質子傳導），可避免水淹或膜干涸的問題。

3，激活質子交換膜性能

PEM在熱壓過程中，其磺酸基團在高溫下可重新排列，形成連續質子通道，從而大幅提高電導率。

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、工藝參數協同控制

在熱壓處理過程中，催化層不可避免會受到影響，如何更好地優化熱壓工藝？目前，學術界做了很多探索，圍繞“熱壓溫度T、熱壓壓力P、熱壓時間t”等關鍵參數展開研究。膜電極熱壓的關鍵在于精準控制溫度、壓力、時間三要素。

DC TP-100 膜電極精密壓機

在壓力控制上，DC TP-100膜電極精密壓機采用四柱平板熱壓設計，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

可以看到，DC TP-100膜電極精密壓機足夠滿足壓力控制需求。當然，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，業界一般認為熱壓溫度100-130℃比較合適，超過160℃會造成破壞。DC TP-100膜電極精密壓機具備上下兩層調溫，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膜電極精密壓機擁有100分鐘的自動計時功能，足夠滿足時間控制需求。