En el contexto de una acelerada transición energética global, las pilas de combustible de hidrógeno, como importante vector de energía limpia, están abriendo oportunidades de desarrollo sin precedentes. El conjunto membrana-electrodo (MEA), componente central de una pila de combustible, influye directamente en la eficiencia y la vida útil de todo el sistema. En particular, el proceso de preparación del papel de carbono de la capa de difusión de gas (GDL), especialmente el curado y el moldeo, determina directamente la estructura de porosidad, la conductividad y la resistencia mecánica de la GDL.
Cuatro problemas principales y soluciones en la producción de papel carbón GDL
Para los fabricantes de papel de carbono GDL para pilas de combustible de hidrógeno, la clave del éxito en el mercado reside en su capacidad para producir papel de carbono de alto rendimiento con una excelente consistencia, de forma estable, eficiente y rentable. Los equipos de producción tradicionales (como las prensas planas y las prensas de rodillos) presentan numerosos obstáculos para la producción a gran escala.
Problema 1: Inconsistencia deficiente del producto, bajo rendimiento y dificultad en la entrega a gran escala.
Dilema tradicional: Las prensas planas tradicionales se ven afectadas por la precisión de procesamiento de las placas de la prensa caliente y la deformación térmica de estas tras el calentamiento, lo que genera una gran variabilidad en la uniformidad del espesor del papel carbón curado. Además, el método de prensado intermitente solo permite la producción de hojas de dimensiones específicas, lo que imposibilita ofrecer a los clientes rollos de distintos tamaños. El prensado tradicional con rodillos aplica presión mediante contacto lineal, disminuyendo esta desde el centro de los rodillos hacia los extremos, lo que provoca que el papel carbón quede tenso en el centro y suelto en los bordes. Esto conlleva directamente a un espesor desigual y una distribución inconsistente de los poros. Incluso dentro del mismo lote, o incluso de la misma hoja de papel carbón, el rendimiento puede fluctuar, con rendimientos que rondan el 85 % a largo plazo, lo que supone un alto riesgo para la entrega de pedidos a gran escala.
Solución de presión isostática Mingke: La tecnología isostática logra una presión uniforme de contacto superficial real basada en la ley de Pascal de la mecánica de fluidos. De forma similar a la presión hidrostática en las profundidades marinas, actúa uniformemente sobre cada punto del papel carbón desde todas las direcciones.
ResultadosEfecto:
- Consistencia del espesor:Estabilizar las tolerancias de espesor desde una docena de micras hasta dentro de±3μm.
- Uniformidad de los poros: La porosidad se puede mantener de forma consistente en un alto estándar del 70% ±2%.
- Mejora del rendimiento: La tasa de rendimiento ha aumentado del 85% a más del 99%, lo que permite una entrega estable, a gran escala y de alta calidad.
Punto crítico 2: Baja eficiencia de producción, importantes cuellos de botella en la capacidad y altos costos
Dilema tradicional: La mayoría de los procesos de laminación de alta calidad se basan en lotes, como un horno doméstico que hornea una tanda a la vez. El ritmo de producción es lento, el equipo se enciende y apaga con frecuencia, el consumo de energía es elevado, la dependencia de la mano de obra es alta y la capacidad máxima se alcanza fácilmente.
Solución isostática Mingke: La prensa isostática de doble banda está diseñada esencialmente como un "túnel de alta temperatura y alta presión" de funcionamiento continuo. El sustrato entra por un extremo, pasa por un proceso completo de compactación, curado y enfriamiento, y sale continuamente por el otro extremo.
Efectos de la solución:
- Salto de producción: Permite una producción continua las 24 horas, con velocidades que alcanzan de 0,5 a 2,5 metros por minuto y una producción anual de hasta 1 millón de metros cuadrados por línea de producción, lo que aumenta la eficiencia en más de cinco veces.
- CostoDiluciónEl efecto de escala de producción continua reduce significativamente la depreciación, los costos de energía y mano de obra por metro cuadrado.Las mediciones hanespectáculonque los costes totales de producción pueden reducirse en un 30%.
- Ahorro de mano de obra: El alto nivel de automatización permite una reducción del 67% en el número de operarios por turno.
Punto débil 3: Ventana de proceso estrecha, altos costos de depuración por ensayo y error e innovación limitada.
Dilema tradicional: El rendimiento del papel carbón GDL es extremadamente sensible a las curvas de temperatura y presión. Los equipos tradicionales no permiten un control preciso de la temperatura y solo ofrecen una curva de presión fija, lo que dificulta la reproducción exacta del proceso óptimo de laboratorio. ¿Desea probar una nueva fórmula o estructura? El proceso de depuración es largo, la tasa de defectos es alta y el coste de las pruebas y errores es prohibitivo.
Solución de presión estática de Mingke: Proporciona una plataforma de proceso altamente flexible y controlable con precisión.
Efectos de la solución:
- Control preciso de la temperatura: Control de temperatura independiente multizona con una precisión de hasta ±0,5 ℃, lo que garantiza un curado perfecto de la resina.
- Presión ajustable: La presión se puede ajustar y mantener con precisión dentro del rango de 0 a 12 bar para una uniformidad óptima.
- ProcesoResurgimientoUna vez encontrados los parámetros óptimos, se pueden “bloquear” con un solo clic en el sistema, logrando una reproducibilidad del proceso del 100% y garantizando un rendimiento estable del producto.
- Impulsando la I+D: Nanjing Mingke cuenta actualmente con dos centros de I+D.dobleLas máquinas de ensayo de prensado isostático de banda ofrecen una plataforma de ensayo fiable y de nivel de producción para la investigación y el desarrollo de nuevos materiales y estructuras, reduciendo considerablemente las barreras y los riesgos de la innovación. Asimismo, para las empresas emergentes con capital inicial limitado y dificultades para adquirir equipos, se ofrecen servicios de fabricación por contrato de lotes pequeños, con una duración de entre una semana y un mes, para mejorar la capacidad de entrega de productos de papel carbón, facilitar la puesta en marcha de la producción piloto preliminar y reducir la gran inversión inicial en equipos.reducirriesgos.
Punto de dolor 4:Residuo de desbordamiento de adhesivo de curado de resina fenólica, alta pérdida de papel antiadherente o material auxiliar del agente antiadherentes.
Problema tradicional: Tras el curado de la resina fenólica, resulta difícil separarla de la plancha de prensado o la cinta de acero. Tradicionalmente, las empresas utilizan agentes o papel desmoldante para facilitar el desmoldeo, pero estos productos de alta calidad son costosos y su elevado consumo durante la producción incrementa el coste de fabricación del papel carbón, lo que dificulta la competitividad de los precios en el mercado.
Solución isostática Mingke: La prensa isostática de doble banda de acero de Mingke permite a los clientes elegir bandas de acero de prensado cromadas.
Efecto de la solución: Mediante pruebas internas realizadas en la fábrica de Mingke con bandas de acero cromado sobre papel carbón para curado, se observó que, en comparación con las bandas de acero tradicionales, las bandas de acero cromado ofrecen un mejor curado de la resina y un mejor rendimiento de desmoldeo. El exceso de residuos de adhesivo se elimina con mayor facilidad y, al utilizar un cepillo de limpieza portátil, se puede eliminar fácilmente el adhesivo restante en la superficie de la banda, lo que ayuda a los clientes a reducir los costos de agentes y papel desmoldantes. La capa de cromo en la superficie de la banda mejora significativamente su dureza y resistencia al desgaste. Además, la densa película de óxido que forma la capa de cromo en la superficie de la banda bloquea eficazmente la erosión causada por el oxígeno, el agua y otros elementos corrosivos, lo que prolonga su vida útil.
Para los usuarios que durante mucho tiempo han dependido de equipos importados, Nanjing Mingke, como empresa nacional, ofrece una mejor solución:
- Sustitución nacional: Romper el monopolio de las importaciones, con ventajas en la compra de equipos y en los costes de mantenimiento.
- Respuesta de servicio inmediata: soporte técnico las 24 horas, ingenieros en sitio en 48 horas, solucionando por completo la lenta respuesta posventa y los largos ciclos de repuestos de los equipos importados.
Resultados reales de la aplicación: creación de un valor significativo para los clientes
Tras la adopción por parte de una conocida empresa de pilas de combustible de hidrógeno de la prensa isostática de doble banda de acero Minke, se lograron resultados notables en la producción de papel de carbono GDL.
- Mejora significativa del rendimiento del producto: aumentó del 85% en los procesos tradicionales a más del 99%.
- Mejora notable de la eficiencia de producción: la capacidad de producción diaria alcanza los 3.000 metros cuadrados.
- Reducción del consumo energético: el consumo energético total disminuyó un 35%.
Optimización del rendimiento del producto:
- Uniformidad de porosidad: 70% ± 2%
- Resistividad en el plano: < 5 mΩ·cm
- Resistividad transversal: < 8 mΩ·cm²
- Resistencia a la tracción: > 20 MPa - Uniformidad del espesor: ±3 μm
Completosistema de servicio y soporte técnico
Nankín MingkeProcesoSystems Co., Ltd. ofrece a sus clientes un servicio de asistencia técnica integral:
1. Apoyo al desarrollo de procesos
AUn equipo técnico profesional ayuda a los clientes a optimizar los parámetros del proceso y a ajustar los equipos, asegurando que estos cumplan con los requisitos específicos del proceso de producción.
2. Servicios de equipos personalizados
Ofrecemos servicios de equipamiento personalizados según las necesidades específicas de cada cliente, incluyendo tamaños especiales, configuraciones especiales, etc.
3. Servicios de instalación y puesta en marcha
Un equipo de ingenieros experimentados proporciona servicios de instalación y puesta en marcha in situ para garantizar que los equipos puedan entrar en producción rápidamente.
4. Formación técnica
Ofrecemos capacitación completa sobre operación y mantenimiento para garantizar que los clientes puedan operar y mantener el equipo de manera eficiente.
5. Soporte postventa
Establecer un mecanismo de respuesta rápida las 24 horas para brindar un servicio posventa y soporte técnico oportuno, garantizando así la continuidad de la producción.
El sector tiene amplias perspectivas de aplicación.
La prensa isostática estática de doble banda de acero Mingke no solo es adecuada para la producción de papeles de carbono GDL para pilas de combustible de hidrógeno, sino que también puede aplicarse ampliamente en múltiples campos:
- Pilas de combustible: papel de carbono GDL, preparación de la capa catalítica;
- Baterías de estado sólido: compactación de láminas de electrodos y molmuerto;
- Materiales compuestos: preparación de preimpregnados de fibra de carbono;
- Papel especial: compactación y moldeo de alta densidad;
- Nuevos materiales energéticos: preparación de diversos materiales funcionales de película delgada.
Ventajas de la prensa isostática de doble banda de acero Mingke:
Nanjing Mingke lleva diez años perfeccionando su tecnología y continúa invirtiendo en la investigación y el desarrollo de prensas isostáticas de doble banda de acero. Actualmente, cuentan con prensas de alta temperatura que alcanzan los 400 °C con una precisión de presión controlada dentro del ±2 %. Gracias a esta experiencia tecnológica, Mingke es la mejor opción para prensas de curado de papel carbón si se busca una buena relación calidad-precio y un riesgo mínimo. Hoy en día, la mayoría de las empresas nacionales de curado de papel carbón rollo a rollo eligen a Nanjing Mingke como socio.
Fecha de publicación: 9 de octubre de 2025