一、制氢电解槽常见种类
我国主流的电解槽按水电解技术可分为 ALK、PEM、AEM、SOEC 四种类型,在产业成熟度方面,ALK 水电解技术已经完成商业化,产业链整体比较成熟,PEM 技术目前处于商业化初期,受益于各地政策规划未来行业规模与产业链国产化趋势有望进一步加强: SOEC 与AEM 技术目前大部分处于研发与示范阶段,仅有少量产品试点商业化。
1.碱性电解槽
碱性制氢电解槽的结构,主要有隔膜、正/负极网、极板、极框、垫片、紧固螺杆与螺母、端板等。
从结构上看,碱性电解槽的组装跟氢燃料电池电堆类似,在端板的基础上,逐一装配极板、支撑网、负极网、隔膜、正极网、支撑网、极框、垫片,再以此重复,最后装上另一端的端板,用紧固螺杆固定。
另外,极框在经过粗、精立车后与极板焊接,再与镍丝网焊接,而隔膜、极板、镍网、垫片均需切割后组装。
电极、隔膜和密封垫片是碱性电解槽的关键材料。电极通常采用镍网或泡沫镍,其性能对电流密度和电解效率有决定性影响,其成本约占系统成本的28%;隔膜用于将两极隔离开,要求保障气密性的同时,降低电阻以减少电能损耗;密封垫片用于解决极片之间的绝缘问题,其绝缘性能对电解效率、安全、系统使用寿命均有影响。
2.PEM电解槽
电解槽是电解反应制氢的核心装置,PEM电解槽采用质子交换膜作为电解质,结构和性能具有一定优势。PEM电解槽同样由多个电解单元堆叠而成,每个单元均由质子交换膜、催化剂、气体扩散层和双极板构成。
PEM电解槽使用质子交换膜作为固体电解质,替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态电解质(KOH溶液),内阻更小、内部结构更为紧凑,电解效率大幅提高,规模选择也更为灵活。
三、 制氢电解槽产线厂商介绍:
据悉,目前已经有不少设备厂商在做制氢电解槽产线,如PEM电解槽相关的设备商有世椿新能源、隆深氢能、氢导智能、魔方氢能源、嘉拓智能、航天华阳、格锐特机械等;碱性电解槽相关的设备商有博辉特、华工激光、苏州华氢汇、新松机器人、苏州晨华智能装备等。
1.世椿新能源
苏州世椿新能源技术有限公司成立于2020年,是深圳市世椿智能装备股份有限公司专业从事新能源行业智能装备的研发、生产、销售与服务的全资子公司。公司于2014年开始进入氢能燃料电池设备领域。
经过多年摸索研发,结合燃料电池行业工艺特征,成功研发并销售了应用于PEMFC双极板密封自动点胶机及封装产线、膜电极封装设备及产线、装堆机、气密测试机、瑕疵检测机、电堆系统组装生产线等设备。
在今年前三季度再次取得了优异成绩:公司30PPM的膜电极生产线已开发完成,6PPM的双极板生产线已规划完成,PEM电解槽核心部件生产设备也开发验证完成,并实现可观的销售额。此外,公司还交付了国内首条具有自主知识产权的SOFC电堆自动生产线,年产能可达100MW,填补了行业空白,助力SOEC电堆生产“智”造升级。
2.隆深氢能
湖南隆深氢能科技有限公司,成立于2017年,是一家专业从事燃料电池和PEM电解槽专用设备及产线的研发、生产与销售的国家高新技术企业。
隆深氢能在电解水制氢设备方面做了针对性的开发,2023年以来,公司推出一系列PEM电解槽膜电极相关的设备,建立起PEM电解槽从材料到成堆装配的全链装备矩阵,并完成AEM电解槽膜电极CCS和CCM两种制备工艺的小试设备的交付。
隆深的PEM电解槽全自动化大面积自动封装线
隆深的大宽幅卷材狭缝挤压涂布设备
在产线建设方面,隆深氢能完成了500多平方万级洁净厂房建设,里面包含CCM浆料制备、浆料分析设备,CCM涂布设备、CCM转印设备,五合一设备、六合一设备、七合一设备,用于给客户提供燃料电池、PEM电解槽、AEM电解槽膜电极打样平台、小批量生产平台。同时,产线中还包含石墨双极板打样设备,比如膨胀石墨板模压设备,浸渗设备、点胶设备等
3. 氢导智能
江苏氢导智能装备有限公司成立于2021年,是无锡先导智能装备股份有限公司全资子公司,致力于氢燃料电池和PEM电解槽生产线整体解决方案,努力推动全球燃料电池产业化进程,氢导智能针对PEM电解槽MEA制备制浆研磨、涂布、封装和电堆堆叠技术特点和难点,研发了专为电解水涂布开发制浆-研磨一体机、桌面狭缝涂布机、阳极涂布机、高兼容度双面转印设备、成品裁切设备、电解槽组装产线、电解槽测试设备等。 世椿新能源针对电解槽生产工艺提供电解槽点胶机、电解槽膜电极封装机、电解槽电堆组装压机和电解槽电堆组装生产线等。
氢导依托强大的研发、生产制造以及综合服务配套能力,能够为客户提供生产工艺论证及燃料电池和PEM电解槽的小试、中试、量产设备,目前已经为多家国内外知名企业提供燃料电池、PEM电解槽自动生产线及氢能测试设备
4.魔方氢能源
魔方氢能源科技 (江苏) 有限公司,成立于2015年,致力于氢能燃料电池膜电极、双极板、电堆、发动机等全系列生产线装备与增湿器、巡检器等辅助系统关键部件的研发、生产与技术服务。
公司现拥有江苏无锡和湖北武汉 (全资子公司) 两大研发生产基地,厂房总面积约12500㎡。
魔方自研CVM电压巡检器产品2019年开始批量出货,已经为国内30多家氢能企业提供产品服务。2020年CVM内阻检测电压巡检器,是国内首家研发成功并进行批量生产销售的,是北京冬奥会核心零部件供应商之一,市场占有率持续保持国内领先。
魔方自研的第二代增湿器产品,核心增湿膜管和封装工艺自主研发生产,已经具备完全自主国产化,具备低离子析出,低“干湿”串漏,抗冲击耐高温,体积小,成本低等特点。
魔方氢能源已经开发出PEM电解槽产线装备,并在今年向客户实现交付。相信这在未来将是公司一大重要的业绩增长点。
5.嘉拓智能
嘉拓智能专注于新能源产业,开发和构建创新、高效的生产解决方案:从实验室、中试、小批量生产到标准化制造,再到大规模生产的核心设备交钥匙工程。
从技术上,嘉拓智能经历了中国锂电从无到有,再到高速发展的产业化历程,积累了规模化产线设计经验。其产品涵盖双面高速高精度极片涂布机、隔膜涂布机、凹版底涂机等明星涂布系列设备,是国内较早实现涂布设备国际化的企业之一。同时,嘉拓智能已实现注液机、化成分容、叠片、卷绕、分切等环节核心锂电设备的批量稳定供货。
嘉拓智能以涂覆专业为主,一方面研发了水电解制氢CCM狭缝直涂设备,另一方面突破碱性隔膜涂布设备技术,应用领先。
6.航天华阳
西安航天华阳机电装备有限公司成立于1999年,隶属于中国航天科技集团,现有员工1000余人,建筑面积6万余平方米。公司以航天光机电技术转化应用为基础,依托航天精密加工制造能力,致力于印刷包装装备、精密涂布装备、特种机电装备的研制,主要产品包括:印刷装备、精密涂布装备、新能源新材料生产线、水处理膜材料成套生产线、装饰材料成套生产线、智能产线以及精密加工业务。
航天华阳经过二十余载的发展和技术创新,拥有张力系统耦合建模与解耦控制技术、装备智能控制技术、精密涂布复合技术、高速高清印刷技术、涂层固化及溶剂残留控制技术、多材料适应卷绕技术等核心技术群。
航天华阳研究开发出了气体扩散层、膜电极、碱水制氢隔膜等关键材料生产装备技术解决方案,并达到量产功能。在燃料电池膜、水电解制氢膜、液流电池膜均有量产线的案例,同时可以提供AEM膜、均质膜等生产线。
7.格锐特机械
佛山市格锐特机械设备有限公司是一家集研发,生产和销售于一体的新材料装备企业,多年来致力于功能性薄膜涂布装备的研发和生产,产品主要有各种光学级涂布复合设备、水处理膜涂布设备、氢燃料电池及锂电池涂布设备、智能标签涂布复合设备、装饰及建材涂布复合设备、汽车保护及装饰涂布复合设备、高速分切、复卷品检设备等,公司取得多项国家专利,并被授予国家高新技术企业,同时建立自己的涂布装备实验室!
在氢能领域,格锐特机械成立的南氢(广东)新能源科技有限公司在今年已成功推出氢能领域涂布的相关所有设备,并已得到客户认证,主要产品有:氢燃料电池GDL、PEM、MPL、CCM阳极、CCM阴极等精密涂布复合装备、转印装备,结晶装备、石墨化装备,测试装备等;电解水膜电极喷涂机、碱性电解水隔离膜涂布机等;光伏涂布装备及测试装备;陶瓷基板制成装备、结晶装备及测试装备;钙钛矿涂布装备、新型显示装备等。
8.华工激光
华工激光是中国激光工业化应用的开创者、引领者,全球激光加工解决方案权威提供商。我们全面布局激光智能装备、量测与自动化产线、智慧工厂建设,为智能制造提供整体解决方案。
为各行业提供包括全功率系列的激光切割系统、激光焊接系统、激光打标系列、激光毛化成套设备、激光热处理系统、激光打孔机、激光器及各类配套器件、激光加工专用设备及等离子切割设备,及自动化产线、智慧工厂建设整体方案。
华工激光围绕氢燃料的“制储运加用”挖掘行业需求,在电解水制氢的新领域,开发了碱性电解槽焊接装备、碱性电解槽切割装备再到碱性电解槽智造车间,充分发挥激光加工优势,为制氢环节带来整体解决方案。
目前,华工激光已完成氢能行业关键环节卡位布局,产品涵盖燃料电池金属双极板、碱性电解槽和PEM电解槽的生产加工,推出了2套智能工厂、3条核心零部件自动化产线、16款行业领先专机和1套智能物流系统解决方案。
碱性电解槽智造车间
碱性电解槽智能制造整体解决方案
9.博辉特
深圳市博辉特科技有限公司成立于2005年,集团整体占地面积30000平方米(其中总部占地2万4000平米,苏州分公司占地6000平米),现有人员1000余人,其中研发团队300人。总部位于广东省深圳市龙华区,在华东苏州、华北烟台、西南成都、华中郑州及美国加州均有分公司或者办事处。
公司立足3C工业产业,专注于智能制造,以关键技术创新为核心,精准服务客户,致力于为客户提供智能工厂的整体解决方案。应用工业自动化设备、自动化生产线、智能物流、工装夹治具到系统集成,涵盖消费类电子、汽车、新能源、医疗等领域。
公司设有工程研发中心1000平方、是智能工厂整体解决方案商。成立17年来,博辉特为新能源行业提供了众多智能工厂案例。其中公司氢能源装备包括水电解制氢自动化生产线、车用氢气罐量产自动化配套设备、氢燃料电池电堆产品组装线、车用燃料电池系统组装自动化生产线等。
水电解制氢设备自动化智能生产线主要构成设备有:数控立车、数控龙门铣床、数控激光焊接、自动上下料机器人、自动密封检测设备、自动测量装置、重载AGV小车、产线MES系统等。
产能:年产能50套-500套,1000Nm3/h水电解槽.
10.苏州华氢汇
苏州华氢汇智能科技有限公司成立于2016年,是一家主营以制作氢电解槽自动化解决方案、燃料电池双极板和膜电极自动化装备等为核心的自动化高新技术企业,致力于为客户提供先进的自动化解决方案高效率的自动化制氢解决方案。
华氢汇公司核心产品为ALK制氢电解槽生产配套相关设备,主要有液压升降平台,隔膜半自动裁切机,双工位极板自动激光焊接机,支撑网电阻电焊机,镍丝网激光焊接机,极板&镍丝网半自动焊接线,液压螺栓锁紧伺服装置,隔膜气密检测机,隔膜面电阻测试机,焊缝成型检测机等。
11.新松机器人
沈阳新松机器人自动化股份有限公司(以下简称“新松”)成立于2000年,是一家以机器人技术和智能制造解决方案为核心的高科技上市公司。
新松拥有自主知识产权的工业机器人、移动机器人、特种机器人三大类核心产品,以及焊接自动化、装配自动化、物流自动化三大应用技术方向,同时面向国家主导产业及战略新兴产业,持续孵化汽车工业、电子工业、半导体、新能源、智慧城市、智慧康养等N+个具有高度竞争力和良好成长性的优势战略业务,构建了健康科学可持续的产业体系。
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作者:吴梦晗 胡静