枡水科技：制氫膜電極制造技術的創新之路

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枡水科技公司成立于2019年，是與中國科學技術大學和中國科學院合作成立的。目前，枡水科技在合肥和上海臨港設有研發和生產中心。

枡水科技公司主要業務分為兩大方向：氫氣的制取和應用。在氫氣制取方面，枡水科技專注于PEM和AEM電解水制氫技術，主要進行催化劑與膜電極的研發及生產。在氫燃料電池應用方面，枡水科技專注于催化劑的開發。目前，枡水科技的產品已經被國內外60多家頂尖企業采用，并獲得積極反饋。

在制氫膜電極的制造領域，枡水科技已經從最初的超聲噴涂單片膜電極發展到現在的卷對卷漿料涂布技術，展現了其在技術創新和生產效率提升方面的不懈追求。枡水科技主要采用的決定性涂布工藝，除非客戶特別要求使用噴涂技術或需要較大面積的產品，這一策略確保了其產品能夠滿足不同客戶的多樣化需求。

一、技術創新亮點

枡水科技在制氫膜電極制造技術上的關鍵創新包括：

枡水的膜電極制備工藝已經從最初的超聲噴涂單片膜電極發展到現在的卷對卷漿料涂布技術。枡水科技公司在制作膜電極方面主要采用決定性涂布工藝，除非客戶特別要求使用噴涂技術或需要較大面積的產品。目前，枡水科技的月產能達到500平米，年產能約為6000平米。枡水科技已經能夠實現卷對卷涂布工藝的小規模量產。

從噴涂到卷對卷涂布的轉變是一個復雜的過程，需要解決許多問題。這個轉變過程與燃料電池技術的發展路徑相似，枡水科技公司也在這一轉變中做了大量工作。

二、量產工藝關鍵點：

1.減少催化劑漿料的沉降問題

1.1漿料配方優化：通過調整水純比、使用的分散劑量以及其他添加劑，來提高漿料的分散性，從而減少沉降。這意味著通過精確控制配方中的成分，可以改善漿料的整體性能。

1.2催化劑表面改性：催化劑的表面狀態對于漿料穩定性至關重要。因此，對催化劑表面進行科學的改性，以在不損害其穩定性和活性的前提下，增強漿料的分散效果，是另一個關鍵點。

簡而言之，通過優化漿料配方和對催化劑表面進行精細化改性，可以顯著提升漿料的分散性，從而有效減少沉降問題。

2.降低膜溶脹率

枡水科技專注于解決質子交換膜在涂布過程中遇到的溶脹問題，特別是針對117、115等電解水膜，這些膜的厚度通常超過100微米，溶脹成為了一個主要難題。枡水科技對國內外各種質子交換膜，無論是均質膜還是增強膜，都進行了廣泛的研究和實驗。通過發展特定的處理工藝和漿料配方改進，枡水科技已經成功地控制了質子交換膜的溶脹問題。這一成就為膜電極的加工提供了強有力的保障，顯著提升了膜的加工性能和漿料的附著效果，為生產高性能膜電極奠定了堅實的基礎。

3.使用CCM封邊工藝

為了簡化裝配過程并增強膜電極的穩定性與機械強度，枡水科技響應客戶需求，對膜電極進行了封邊處理。在這個過程中，枡水科技嘗試了多種封邊材料，包括PA（聚酰胺）、PI（聚酰亞胺）和PPS（聚苯硫醚）。實驗發現，封邊材料中膠層與質子交換膜的附著力是最為關鍵的因素。鑒于此，枡水科技與多個上游材料供應商合作，共同研發了更為穩定的膠層材料，以實現對質子交換膜的高效密封。這種新型膠層不僅提升了封邊的質量和效果，還確保了膜電極在使用過程中的穩定性和耐用性，為客戶提供了更為可靠的產品解決方案。

枡水科技在降低膜電極制造成本和提升制造效率方面采用了多種策略，包括通過超聲噴涂和絕電涂布技術優化封邊設計。此外，枡水科技還專注于減少貴金屬催化劑的使用量。目前，枡水科技的產品貴金屬載量穩定在1.0㎎/c㎡，枡水科技的目標是將這一數值降低到0.3㎎/c㎡。這樣的降低可以使膜電極的成本最多減少50%，具體節省程度與膜電極的尺寸和活性面積直接相關。通過這些措施，枡水科技旨在實現成本的顯著降低，同時保持產品的高性能。

目前，國內氫能行業在質子交換膜方面完全依賴進口，主要是科慕和福馬品牌的產品，這不僅成本高昂，而且供應穩定性存在不確定性，成為制約國內氫能發展的重要障礙。因此，推動質子交換膜國產化變得迫切必要。國產化與膜材料的簡薄化將是未來發展的兩大方向，預計可實現成本降低達60%。枡水科技公司作為膜電極制造商，與國內質子交換膜生產商保持緊密合作，積極參與新型膜材的測試和應用研發，對未來國內質子交換膜的發展持樂觀態度。

目前，鈦板制造主要依賴刻蝕技術，這種方法效率低且成本高。若未來能采用沖壓技術，鈦板的生產成本有望降低50%。同時，膜電極的發展趨勢是朝向大電流和高壓方向進展，通過使用增強膜，單位電流密度效率可提升2到3倍，目標是實現2到4安的電流密度。這將使得在相同產氣量條件下，電解槽體積至少減半，進而使電解槽的成本在相同條件下最高可降低60%。

通過實施上述技術更新和轉變，枡水科技預計到2025年，質子交換膜（PEM）的成本可能降至堿性電解槽（ALK）的1.5倍。考慮到PEM自身的眾多優勢，其發展和推廣將會更加順暢。然而，規模化生產面臨的挑戰不容忽視。

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來源：根據枡水科技在艾邦電解水制氫產業論壇發表的演講報告所整理

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