从产业化实践来看，燃料电池电堆及核心材料的制造一直在小步快跑，稳定迭代升级，但业内还是缺乏规模化量产设备的订单需求；电解槽及核心材料的制造则迈出实验室级向小规模中试跃升，制氢相关的单机和产线设备订单开始萌发，并向ALK、PEM、AEM等几大不同制氢技术路线延伸。整体上看，制造设备的热点开始由燃料电池端向制氢端转移。
在绿氢产业快速崛起的背景下，燃料电池制造设备、电解水制氢制造设备都面临着技术变革和升级迭代的压力。在2024高工氢电年会上，科威尔、隆深氢能、嘉拓智能、华工激光、南氢科技、Sydrogen星氢源、安德里茨德国凯撒等自不同细分市场的制造设备和测试设备企业分享了当前燃料电池和电解槽制造领域的新变化。
燃料电池制造设备发展新趋势
在产业快速降本的背景下，下游降本与效率诉求层层传递，需要设备赋能产业制造革新。
隆深氢能总经理丁彦春表示，燃料电池和PEM电解槽MEA在制备过程中，很多地方是相通的，都需要完成浆料制备、CCM制备、五合一制备、伺服热压伺服冷压、六/七合一制备和气密检测等关键步骤，在CCM制备环节，根据涂布方式的不同，有“喷涂+热压整平”、“狭缝涂布+平板转印”和“狭缝涂布+热辊转印”等不同的工艺路线可供选择。
嘉拓智能燃料电池技术经理袁张明则认为，作为电堆生产工艺中最重要一环的膜电极制造需要提升精密度和可靠性能来不断精进膜电极制备工艺。
嘉拓智能的膜电极设备供料系统采用防静电防爆送料系统+预防铁元素含量镀层结构，烘干系统采用预防醇类溶剂聚集全排结构，以保证设施的安全；设备还采用了废料/余料回收系统和管路自动清洗系统，还搭建了湿膜预警系统，有效提升了催化剂的利用率。
涂布作为膜电极制造过程中的重要一环，南氢科技销售副总王庆澳表示，涂布领域内，想要生产优质的产品，基材、浆料配方、产品工艺和高精密的涂布设备四大要素缺一不可，其中高精密涂布设备的作用尤为关键。现阶段，氢能领域的涂布受制于产品工艺的不够成熟，速度和效率难以得到有效发挥，距离其它成熟行业涂布状态有较大距离。
在金属双极板镀膜环节，过滤阴极真空电弧（FCVA）相较于其他普通PVD沉积技术表现出自身的优越性，其可以在室温沉积，具有低界面接触电阻、强耐腐蚀性、低离子析出和疏水角可调的优点。现阶段，Sydrogen星氢源在氢能领域有两大核心优势——真空镀膜技术和真空镀膜设备，并实现镀膜设备和镀膜技术的协同开发。
在国产设备加快产品迭代的过程中，一些优秀的海外设备厂商也开始加紧布局中国市场。安德里茨德国凯撒总裁Mr.Stefan Kaiser表示，安德里茨德国凯撒是全球领先的工厂、设备、系统和服务供应商，坚信中国氢能市场的发展潜力。公司专为氢能技术行业应用的高速冲压成型设备，设备可以生产的双极板尺寸为长度是200~500 mm，宽度是100~200 mm，可以覆盖市面上90%以上的双极板的尺寸，生产线速度能达到60片/分钟。
氢电设备行业目前一个显著的特点是，不少设备提供商开始往制氢设备的方向拓展，开始逐渐建立起从燃料电池到制氢的全链设备解决方案。例如，隆深氢能已建立了从质子交换膜、碳纸、膜电极到燃料电池/PEM/AEM电解槽堆叠的全链条的制造设备矩阵，具备小试/中试/整线设备交付能力；嘉拓智能和南氢科技则是在涂布这个环节实现了从燃料电池到电解槽涂布的覆盖；Sydrogen星氢源则聚焦从电堆到电解槽金属极板的镀膜设备及工艺；安德里茨德国凯撒则同时布局电堆和电解槽的极板冲压。
电解水制氢制造设备快速崛起
近年来，伴随着绿氢产业发展，国内的电解槽制造也开始由人工为主开始向半自动和全自动的方向升级，这也带来了制造设备需求的增加。
华工激光氢能事业部副总经理李维博士表示，到2035年，预计氢气产量10%来自绿氢（以电解水制氢为主），那么会出现2.2万台（1000Nm³/h为例）的电解槽设备缺口，能带动电解槽相关生产制造设备一次性投资规模达477亿。
碱性电解槽行业发展，给传统加工带来了巨大挑战。包括：操作熟练工人少，安全风险高；手工为主，效率低、一致性差；专机专用，多型号无法匹配；人工点检，无实时数据反馈等。
针对碱性电解槽制造自动化程度不够的问题，华工激光专门为碱性电解槽开发了智能制造解决方案。其全自动化产线在极框的机加工方面，定制极框机加工专机，可为客户节省成本约30%。在组焊区，极框+极板自动组装焊接线，氦气气密性检测30分钟缩短到6分钟。
此外，华工激光的碱性电解槽极网焊接自动化产线，可多孔网状软材的单层全自动抓取、定位与组装焊接；在总装阶段，相较于传统KBK人工上料方案，机器人自动化上料方案可使小室装配效率提升220％，总生产速度提升30％，人工节省超过60%，1GW产能车间节约占地面积约40％。
相比于碱性电解槽快速向自动化的方向升级，PEM和AEM的制造则是更多的沿袭了在燃料电池方面的经验。
隆深氢能自2017年开始布局燃料电池板块生产设备以来，逐渐开始拓展到PEM电解槽板块和AEM电解槽板块，实现了核心材料生产设备、核心组件生产设备、电堆及系统生产设备、电解槽组件生产设备、电解槽系统生产设备等全链覆盖。
AEM的CCM制造与PEM类似，但AEM也可以选择CCS工艺制备，隆深专门开发了CCS工艺的生产设备。在核心组件膜电极工业级制备的过程中，隆深可以提供从制浆、卷材涂布、卷材转印到封装的整体设备解决方案。
PEM电解槽极板的制造难度相比于燃料电池极板提升很大，对于冲压工艺来说是个难题，为解决这方面的工艺难题，安德里茨德国凯撒公司已经针对PEM制氢使用的钛极板，储备新的一代氢能冲压设备技术。
基于多年涂布工艺积累，嘉拓智能推出了一系列氢能生产解决方案的涂布设备，其中包括电解水制氢用涂布机、GDL涂布设备（狭缝/刮刀/浸涂），碱性隔膜涂布设备等，提供氢电涂布一站式解决方案。例如，现阶段，嘉拓智能的PEM电解槽膜电极狭缝挤压涂布机可以实现涂宽600mm，实现兼容间涂/连涂/斑马形式等多种模式，并配备在线检测系统。
检测环节，燃料电池相关的检测体系已经基本健全了，但关于电解槽相关的检测标准还需要继续完善，为此，部分国内的检测设备企业开始结合国外认可的检测标准进行了探索。
科威尔氢能事业部副总经理阚宏伟表示，在电解槽测试环节，从材料的测评方法来看，电解水的单池测试方法存在一定的标准缺失。在这方面，科威尔做了一些自己的尝试，比如CV、LSV特定的一些方法，做了对比测试认证。
目前，科威尔是参照JRC欧盟协同测试协议，主要覆盖了单池短堆原位测试，包括性能、耐久和加速耐久的一些测试。基于这个标准，科威尔开发了多通道的电解水单池的测试台架，初期是为了满足PEM的技术路线，经过扩展升级后也可以满足AEM和ALK的测试需要。
声明
高工氢电聚合氢能产业有志之士，打造产业信息交流平台，有意加入交流群者请添加微信：13148781614，敬请注明您所在公司及主营业务，并附名片。
