設(shè)備概況

氫燃料電池的膜電極是進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域，作為核心部件占據(jù)了電池60%的成本，它由二層碳紙和質(zhì)子交換膜組成。本項(xiàng)目作為國(guó)產(chǎn)膜電極封裝測(cè)試產(chǎn)線，包含GDL沖切機(jī)（生成GDL片材）、五合一貼合機(jī)（生成5-MEA基材）、七合一貼合機(jī)（GDL片材+基材→膜電極）、膜電極氣密檢測(cè)（密封性檢測(cè)）等設(shè)備。

課題

1. 如何保證GDL卷膜張力的穩(wěn)定控制在20N±1N？

2. 如何保證七合一壓合時(shí)的壓力恒定，壓力波動(dòng)≤2%？

解決方案

張力控制：

a) 為保證張力穩(wěn)定，采用雙PID閉環(huán)反饋的控制方式，擺桿角度變化修正放卷速度，傳感器檢測(cè)的張力變化修正擺桿氣壓。

b) 在設(shè)備的加減速階段，會(huì)帶來卷膜張力的變化；根據(jù)張力變化，對(duì)擺桿氣壓進(jìn)行補(bǔ)償，從而保證加減速段卷膜張力恒定。

c) 針對(duì)放卷卷徑值（傳感器測(cè)量）跳動(dòng)，帶來張力波動(dòng)的課題；使用二階低通濾波算法，對(duì)放卷卷徑進(jìn)行干擾濾除，減少擾動(dòng)。

壓力控制：

a) 將當(dāng)前壓力與設(shè)定壓力進(jìn)行閉環(huán)控制，將輸出值MV換算成電缸的周期同步運(yùn)行速度。

b) 在前期，電缸以位置模式快速下壓，確保節(jié)拍和效率；然后切換成速度模式，低速接觸；當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值的50%，再開啟PID控制。

c) 作為柔性產(chǎn)線，以配方PID或模糊PID的方式，設(shè)定壓力值，兼容不同規(guī)格的產(chǎn)品。

系統(tǒng)配置

實(shí)現(xiàn)價(jià)值

1. GDL沖切機(jī)：張力穩(wěn)定在20N±1N，裁切精度330mm±0.1mm，速度100mm/s。

2. 五合一貼合機(jī)：5-MEA片材精度±0.2mm、貼合錯(cuò)位精度±0.2mm，節(jié)拍6片/分鐘。

3. 七合一貼合機(jī)：GDL與5-MEA中心錯(cuò)位±0.3mm、陰陽極GDL錯(cuò)位±0.3mm，MEA精度±0.2mm。

【經(jīng)營(yíng)層】

■ 推進(jìn)單設(shè)備控制技術(shù)向整線系統(tǒng)的能力延伸，分階段探索規(guī)模化應(yīng)用的工程化路徑。

【業(yè)務(wù)層】

■ 開展產(chǎn)品良率穩(wěn)定性優(yōu)化與設(shè)備多機(jī)型適配能力建設(shè)，協(xié)同推進(jìn)制造系統(tǒng)兼容性升級(jí)實(shí)踐，服務(wù)柔性化生產(chǎn)需求。

【現(xiàn)場(chǎng)層】

■ 通過NJ系統(tǒng)張力及壓力的控制，將MEA膜電極精度由±0.3提升至±0.2mm。

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