科创中国
燃料电池/PEM电解水膜电极研发、生产和制造
发布时间: 2023-07-27
来源: 科创项目库
基本信息
合作方式：
股权融资
成果类型：
发明专利,实用新型专利,新技术
行业领域：
新能源及节能技术,核能及氢能
成果介绍
项目实施过程中所涉及的核心技术主要包括高性能低铂载量催化层开发、高节拍、高良品率、低成本的膜电极制备和工程技术服务。此三项核心技术均为亿氢自主研发，居于行业领先水平。以上技术的水平和特点如下：
（1） 高性能低铂载量催化层开发。亿氢科技自主研发的膜电极技术，采用目前主流的CCM（catalyst coated membrane）技术路线。PEM电解水膜电极性能亦为行业领先指标。膜电极催化层通过浆料配方的优化，提高三相界面的反应效率、降低传质损失，提升膜电极的极化性能。
（2） 高节拍、高良品率、低成本的膜电极制备。亿氢科技自主开发的卷对卷全自动化膜电极生产线可以实现快速、高一致性的催化剂浆料涂布、CCM热转印、封框、GDL贴合和产品检测，在实现高生产节拍的同时达到>98%的良品率，自动化产线的建设成本为竞品的1/3到1/5。涂布过程的贵金属载量均一性为±***，浆料厚度差异小于***μm，由此制备的催化剂层外观指标（如粗糙度、裂纹数量）优于竞品。阴阳极同步窗口CCM热转印技术为业内首创，通过高适应高分子膜，实现高温不同湿度下涂布膜的尺寸均一。
成果亮点
亿氢科技已经具备全国产化组件批量生产膜电极的能力，为实现国产材料的性能突破，采取如下实施路径：
（1） 全面评测国内头部膜电极材料供应商，建立数据库，择优进行膜电极的制备和测试。
（2） 与国产催化剂厂商进行深度合作，采取国产合金催化剂和介孔碳载体组合方案，进一步提高国产催化剂性能，使国产催化剂性能从与国外持平到超越进口催化剂性能。
（3） 与国产质子交换膜厂商进行深度合作，通过多轮技术迭代改善质子膜的稳定性和批次一致性，尤其在耐久性上达到世界先进指标。
（4） 与国产多孔扩散层（GDL）厂商进行深度合作，细致调研碳纸/微孔层（MPL）的孔隙结构和表面亲疏水性对燃料电池传热传质的影响，改善燃料电池在大电流密度下的极化性能。
（5） 通过改善浆料制作工艺，提升对催化层组分材料的混合及分散控制，全面优化催化层三项界面，提高气体、质子、电子、水及热的传质及传导，从而提高膜电极性能。
（6） 通过与膜电极下游应用企业的交流与沟通，掌握膜电极参数与极板及应用工况的适配性，优化膜电极的应用操作窗口，提高膜电极的应用效率及使用寿命。
团队介绍
Duarte Sousa，亿氢科技总工程师。为前巴拉德首席工程师，拥有超过20年膜电极生产经验。在巴拉德期间负责巴拉德膜电极连续生产、自动化产线及完整的质量检控体系，并主持建立世界第一条主流膜电极路线（CCM）的生产线，为行业发展做出重大贡献。主导和参与建设亿氢科技的膜电极手工线、片对片柔性自动化生产线和卷对卷自动化生产线，目前产能50万片/年，预计2024年产能达到250万片/年。
赵冠雷博士，亿氢科技副总经理、水电解技术负责人、清华大学博士、加拿大多伦多大学本科和硕士。领导和参与多项燃料电池和PEM电解水的开发项目。主持开发的特种燃料电池双极板和电堆项目，首创极板的新型设计制造理念并取得了先进的电堆性能。主持开发的PEM电解水膜电极在设计、测试和制造工艺方面都取得突破，膜电极产品性能国内领先。
专家点评
“科创中国”技术路演——氢能与燃料电池（中关村）专场活动 | 2023-07-25
成果资料
路演文件
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”中关村产业技术联盟专业科技服务团 (中关村产业技术联盟联合会) 评价时间：2023-11-24
杨一图
中关村产业技术联盟联合会
副秘书长、助理研究员
综合评价
该项目实施过程中所涉及的核心技术主要包括高性能低铂载量催化层开发、高节拍、高良品率、低成本的膜电极制备和工程技术服务，核心技术居于行业领先水平。
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于民
北京亿华通科技股份有限公司—常务副总经理