Em um contexto de transição energética global acelerada, as células a combustível de hidrogênio, como importante vetor de energia limpa, estão inaugurando oportunidades de desenvolvimento sem precedentes. O conjunto membrana-eletrodo (MEA), componente central de uma célula a combustível, afeta diretamente a eficiência e a vida útil de todo o sistema. Dentre esses fatores, o processo de preparação do papel de carbono da camada de difusão de gás (GDL), em particular os processos de cura e moldagem, determina diretamente a estrutura de porosidade, a condutividade e a resistência mecânica da GDL.
Quatro principais problemas e soluções na produção de papel carbono GDL
Para os fabricantes de papel carbono GDL para células de combustível de hidrogênio, a chave para conquistar o mercado reside na capacidade de produzir papel carbono de alto desempenho com excelente consistência de forma estável, eficiente e com boa relação custo-benefício. Os equipamentos de produção tradicionais (como prensas planas e prensas de rolos) apresentam inúmeros obstáculos para a produção em larga escala.
Problema 1: Baixa consistência do produto, baixo rendimento e dificuldade na entrega em massa.
Dilema Tradicional: As prensas planas tradicionais são afetadas pela precisão de processamento das placas de prensagem a quente e pela deformação térmica das placas após o aquecimento, resultando em um alto desvio na uniformidade da espessura do papel carbono curado. Além disso, o método de prensagem intermitente permite apenas a produção de folhas com dimensões específicas, impossibilitando o fornecimento de rolos de tamanhos variados aos clientes. A prensagem tradicional por rolos aplica pressão por contato linear, com a pressão diminuindo do centro dos rolos para as extremidades, fazendo com que o papel carbono fique compactado no meio e frouxo nas bordas. Isso leva diretamente a uma espessura irregular e distribuição inconsistente dos poros. Mesmo dentro do mesmo lote, ou até mesmo na mesma folha de papel carbono, o desempenho pode oscilar, com rendimentos em torno de 85% a longo prazo, representando um alto risco para a entrega de pedidos em larga escala.
Solução de pressão isostática Mingke: A tecnologia isostática alcança uma pressão uniforme de "contato superficial" verdadeira, baseada na lei de Pascal da mecânica dos fluidos. Semelhante à pressão hidrostática em águas profundas, ela atua uniformemente em todos os pontos do papel carbono, em todas as direções.
ResultadosEfeito:
- Consistência da espessura:Estabilizar as tolerâncias de espessura de uma dúzia de mícrons para dentro de±3μm.
- Uniformidade dos poros: A porosidade pode ser mantida de forma consistente em um alto padrão de 70% ±2%.
- Melhoria da produtividade: A taxa de produtividade aumentou de 85% para mais de 99%, possibilitando entregas estáveis, em larga escala e de alta qualidade.
Problema 2: Baixa eficiência de produção, gargalos de capacidade significativos e custos elevados.
Dilema tradicional: A maioria dos processos de laminação de alta qualidade são "em lotes", como um forno doméstico, assando um lote de cada vez. O ritmo de produção é lento, os equipamentos são ligados e desligados com frequência, o consumo de energia é alto, a dependência de mão de obra é grande e a capacidade máxima é facilmente atingida.
Solução Isostática Mingke: A prensa isostática de correia dupla é essencialmente projetada como um 'túnel de alta temperatura e alta pressão' de operação contínua. O substrato entra por uma extremidade, passa por um processo completo de compactação, cura e resfriamento, e é continuamente retirado pela outra extremidade.
Efeitos da solução:
- Salto na Produção: Permite produção contínua 24 horas por dia, com velocidades que chegam a 0,5-2,5 metros por minuto e uma produção anual de até 1 milhão de metros quadrados por linha de produção, aumentando a eficiência em mais de cinco vezes.
- CustoDiluiçãoO efeito de escala da produção contínua reduz significativamente os custos de depreciação, energia e mão de obra por metro quadrado.As medições têmmostrarnque os custos totais de produção podem ser reduzidos em 30%.
- Economia de mão de obra: O alto nível de automação permite uma redução de 67% no número de operadores por turno.
Problema 3: Janela de processo estreita, altos custos de depuração por tentativa e erro e inovação limitada.
Dilema tradicional: O desempenho do papel carbono GDL é extremamente sensível às curvas de temperatura e pressão. Os equipamentos tradicionais não conseguem controlar a temperatura com precisão e possuem uma única curva de pressão, o que dificulta a replicação exata do processo ideal em laboratório. Deseja testar uma nova fórmula ou estrutura? O ciclo de depuração é longo, a taxa de defeitos é alta e o custo das tentativas e erros é exorbitante.
Solução de pressão estática da Mingke: Oferece uma plataforma de processo altamente flexível e precisamente controlável.
Efeitos da solução:
- Controle preciso de temperatura: Controle de temperatura independente em múltiplas zonas com precisão de até ±0,5℃, garantindo a cura perfeita da resina.
- Pressão ajustável: A pressão pode ser definida e mantida com precisão na faixa de 0 a 12 bar para máxima uniformidade.
- ProcessoResgateUma vez encontrados os parâmetros ideais, eles podem ser "bloqueados" com um único clique no sistema, alcançando 100% de reprodutibilidade do processo e garantindo um desempenho estável do produto.
- Fortalecimento da P&D: A Nanjing Mingke atualmente possui dois departamentos de P&D.duploAs máquinas de teste de prensa isostática de correia oferecem uma plataforma de teste confiável e de nível de produção para a pesquisa e o desenvolvimento de novos materiais e novas estruturas, reduzindo significativamente as barreiras e os riscos à inovação. Ao mesmo tempo, para startups com capital inicial limitado e dificuldade na aquisição de equipamentos, podem ser oferecidos serviços de fabricação por contrato em pequenos lotes, com duração de uma semana a um mês, para melhorar a capacidade de entrega de produtos de papel carbono, ajudar as empresas a executar produções piloto preliminares, reduzir grandes investimentos iniciais em equipamentos ereduzirriscos.
Ponto problemático 4:Resíduos de cola em excesso durante a cura da resina fenólica, alta perda de papel antiaderente ou material auxiliar antiaderentes.
Dilema tradicional: Após a cura da resina fenólica, é difícil separá-la da placa de prensagem ou da correia de aço. As empresas tradicionais geralmente utilizam agentes desmoldantes ou papel antiaderente para facilitar o processo de desmoldagem, mas agentes desmoldantes ou papéis antiaderentes de alta qualidade são caros e o alto consumo durante o processo de produção aumenta o custo de fabricação do papel antiaderente, o que não contribui para a competitividade dos preços do produto no mercado.
Solução Isostática Mingke: A prensa isostática de dupla correia de aço da Mingke permite que os clientes escolham correias de aço cromadas.
Efeito da Solução: Através de testes internos realizados na Fábrica Mingke, utilizando correias de aço cromadas em papel carbono para cura, constatou-se que, em comparação com as correias de aço prensadas tradicionais, as correias de aço cromadas proporcionam melhor cura e desmoldagem da resina. O excesso de resíduos de cola é mais fácil de remover e, quando utilizado com uma escova de limpeza móvel, a cola remanescente na superfície da correia de aço pode ser facilmente eliminada, ajudando os clientes a reduzir custos com agentes desmoldantes e papel antiaderente. A camada de cromo na superfície da correia de aço melhora significativamente a dureza e a resistência ao desgaste da correia. Além disso, a densa película de óxido formada pela camada de cromo na superfície da correia de aço bloqueia eficazmente a erosão causada por oxigênio, água e outros elementos corrosivos, prolongando assim a vida útil da correia de aço.
Para usuários que há muito dependem de equipamentos importados, a Nanjing Mingke, como empresa nacional, oferece uma solução melhor:
- Substituição interna: Quebrar o monopólio das importações, com vantagens na aquisição de equipamentos e nos custos de manutenção.
- Atendimento rápido: suporte técnico 24 horas, engenheiros no local em até 48 horas, solucionando completamente a lentidão no atendimento pós-venda e os longos ciclos de peças de reposição de equipamentos importados.
Resultados práticos da aplicação: gerando valor significativo para os clientes.
Após uma conhecida empresa de células de combustível de hidrogênio adotar a prensa isostática de dupla correia de aço da Minke, ela obteve resultados notáveis na produção de papel carbono GDL.
- Melhoria significativa no rendimento do produto: aumentou de 85% nos processos tradicionais para mais de 99%.
- Aumento significativo na eficiência da produção: a capacidade de produção diária atinge 3.000 metros quadrados.
- Redução do consumo de energia: o consumo total de energia diminuiu em 35%.
Otimização do desempenho do produto:
Uniformidade da porosidade: 70% ± 2%
- Resistividade no plano: < 5 mΩ·cm
- Resistividade através do plano: < 8 mΩ·cm²
- Resistência à tração: > 20 MPa - Uniformidade da espessura: ±3 μm
Completosistema de serviço e suporte técnico
Nanquim MingkeProcessoA Systems Co., Ltd. oferece aos seus clientes suporte técnico completo:
1. Suporte ao Desenvolvimento de Processos
AUma equipe técnica profissional auxilia os clientes na otimização dos parâmetros do processo e no ajuste dos equipamentos, garantindo que estes atendam aos requisitos específicos do processo de produção.
2. Serviços de Equipamentos Personalizados
Oferecemos serviços de equipamentos personalizados de acordo com as necessidades específicas dos clientes, incluindo tamanhos especiais, configurações especiais, etc.
3. Serviços de Instalação e Comissionamento
Uma equipe de engenharia experiente fornece serviços de instalação e comissionamento no local para garantir que os equipamentos possam ser colocados em produção rapidamente.
4. Treinamento Técnico
Oferecer treinamento completo em operação e manutenção para garantir que os clientes possam operar e manter o equipamento com proficiência.
5. Suporte pós-venda
Estabelecer um mecanismo de resposta rápida 24 horas por dia para fornecer serviço pós-venda e suporte técnico em tempo hábil, garantindo a produção ininterrupta.
O setor possui amplas perspectivas de aplicação.
A prensa isostática estática de correia dupla de aço da Mingke não é apenas adequada para a produção de papéis de carbono GDL para células de combustível de hidrogênio, mas também pode ser amplamente aplicada em diversos campos:
- Células de combustível: papel de carbono GDL, preparação da camada catalítica;
- Baterias de estado sólido: compactação da folha do eletrodo e molded;
- Materiais compósitos: preparação de pré-impregnados de fibra de carbono;
- Papel especial: compactação e moldagem de alta densidade;
- Novos materiais energéticos: preparação de diversos materiais funcionais em película fina.
Vantagens da prensa isostática de correia dupla de aço Mingke:
A Nanjing Mingke dedicou dez anos ao aprimoramento de sua tecnologia e continua investindo em pesquisa e desenvolvimento de prensas isostáticas de dupla correia de aço. Atualmente, a empresa possui prensas de alta temperatura que atingem 400 °C com precisão de pressão controlada em ±2%. Graças a essa expertise tecnológica, a Mingke é a melhor opção em prensas de cura de papel carbono quando se considera o custo-benefício e o risco mínimo. Hoje em dia, a maioria das empresas nacionais de cura de papel carbono em rolo escolhe a Nanjing Mingke como parceira.
Data da publicação: 09/10/2025