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上海治臻：PEM電解槽雙極板上的創(chuàng)新

治臻本身是以燃料電池雙極板的設(shè)計(jì)、制備進(jìn)入氫能領(lǐng)域。在六年與行業(yè)成長的歲月中，治臻逐步落成了“一個(gè)中心＋一個(gè)基地”產(chǎn)業(yè)布局。

其中，臨港基地作為研發(fā)中心，形成了面向氫能產(chǎn)業(yè)“產(chǎn)品構(gòu)型設(shè)計(jì)”、“新型材料開發(fā)”、“精密工藝論證”及“裝備自主制造”的四大技術(shù)平臺(tái)。

常熟量產(chǎn)基地以工業(yè)4．0為建設(shè)目標(biāo)，建成了“自動(dòng)化柔性制造系統(tǒng)”、“工藝－質(zhì)量信息自主交付系統(tǒng)”及“基于數(shù)據(jù)庫比對(duì)的質(zhì)量控制系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)批量化、一致性制造。

今后，治臻也將基于上述平臺(tái)，繼續(xù)深耕氫能領(lǐng)域，為氫能新型產(chǎn)品研發(fā)及量產(chǎn)做出貢獻(xiàn)。

PEM電解槽運(yùn)行電壓高、環(huán)境酸度大、耐高壓需求強(qiáng)，并且規(guī)�；瘧�(yīng)用成本需求日益凸顯。其中，對(duì)于雙極板而言，同樣面臨三大困境：

1）高電位涂層耐蝕性能差，耐高壓密封泄露風(fēng)險(xiǎn)大，材料體系缺口明顯

2）未突破沖壓對(duì)偶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用銑削、蝕刻制備，材料利用率低，成本高

3）電解槽運(yùn)行壓力、溫度作用下機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，影響安全運(yùn)行

圍繞上述材料需求，治臻開展了高硬度三元乙丙材料體系開發(fā)，并利用多道次、變截面構(gòu)型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高壓密封；對(duì)于高電壓下涂層因團(tuán)聚喪失界面導(dǎo)電現(xiàn)象，引入釘扎型元素，形成合金化涂層，有效抑制高電位下涂層團(tuán)聚現(xiàn)象，延長涂層使用壽命。

圍繞上述構(gòu)型設(shè)計(jì)，治臻通過“一板兩場(chǎng)”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分利用沖壓工藝形成的對(duì)偶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電解槽極板薄板化，提升材料利用率的同時(shí)，顯著降低工藝成本。

此外，治臻對(duì)于PEM電解槽工質(zhì)、溫度均勻性分布進(jìn)行了系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)調(diào)整，提升了PEM電解槽使用效率及安全性。

治臻為PEM電解槽發(fā)展規(guī)劃了兩個(gè)方向。PEM電解槽大型化方向，主要解決穩(wěn)定性及長壽命，將來用于兆瓦級(jí)制氫場(chǎng)合。這個(gè)過程中，治臻主要側(cè)重極板－鈦氈－CCM之間均勻傳質(zhì)的聯(lián)合設(shè)計(jì)，以及表面涂層材料體系的耐久性提升。另一個(gè)方向就是小型化，面向氫健康等方向，主要提升安全性及反應(yīng)效率，這個(gè)方向上，治臻通過新型密封材料體系設(shè)計(jì)及流場(chǎng)、鈦氈等結(jié)構(gòu)的有序化開發(fā)進(jìn)行攻堅(jiān)。

在常熟基地，公司正在建設(shè)一個(gè)“太陽能屋頂＋PEM電解制氫”示范項(xiàng)目，產(chǎn)生的氫氣可用于氫能AGV移栽車或氫能叉車，過程中產(chǎn)生的熱能可以供給日常生活使用，這便構(gòu)成了一個(gè)小型的“氫能社會(huì)”，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程無排放無污染的社會(huì)活動(dòng)。

治臻還擁有獨(dú)創(chuàng)密封材料杜絕外漏和串漏。

密封泄露途徑有兩個(gè)，一個(gè)是本體泄露，一個(gè)是界面泄露。對(duì)于材料本體泄露，治臻通過全碳鏈高分子材料體系開發(fā)，通過提升內(nèi)部碳鏈排列密度，降低本體泄露風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于界面泄露，通過“多峰－變截面”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，逐步卸載氣體逃逸壓力，提升了高壓下界面密封的可靠性。

有關(guān)極板上貴金屬的涂覆情況。高電壓下涂層發(fā)生團(tuán)聚行為，降低界面并聯(lián)導(dǎo)電的能力，從而使得接觸電阻上升。通過引入“釘扎型”元素，對(duì)本體導(dǎo)電薄膜形成釘扎、固定，有效減少導(dǎo)電材料的“自卷曲”效應(yīng)，抑制高電位下涂層團(tuán)聚現(xiàn)象，延長涂層使用壽命。