行业应用

值得信赖的高质量工业泵供应商

氢燃料电池热管理方案-JONSN精密级微型磁力齿轮泵

PEM 浆料 → 催化剂油墨 → GDL 疏水 → 测试台 → 加氢站 制氢端之外的另一半拼图,JONSN 精密流体控制全链贯通

▼  行业背景
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氢燃料电池


氢能产业的完整拼图分"制-储-运-加-用"五环。此前 JONSN 已在制氢端(电解槽进料、电解液循环、氢气纯化等)提供了完整的精密流体控制方案。而在产业链另一端——燃料电池制造与应用——从核心材料制备(PEM 浆料、催化剂油墨)到电堆组装与测试、再到终端加氢站,每一环同样依赖精密泵送的可靠性。

燃料电池的功率密度、耐久性与成本三大核心指标,与浆料涂布均匀性、催化剂载量精度、测试台供气/供水稳定性以及加氢站安全加注悉数相关。JONSN 以 MPG/MRA/DP 三大系列覆盖氢燃料电池全链——从实验室毫克级喷涂到加氢站 70 MPa 级液驱增压回路,一套产品矩阵打通。



▼  行业痛点
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催化剂油墨微量涂布,铂载量关系生死
催化剂涂覆膜(CCM)是燃料电池的"心脏",铂载量每降低 0.01 mg/cm² 都会影响功率密度与耐久性。油墨由 Pt/C 催化剂、离聚物溶液与溶剂混合而成,固含量高、易沉降,供料过程中任何脉动或沉淀都会导致涂布面密度不均,直接反映为单片电池电压离散与整堆一致性劣化。传统蠕动泵脉动大、注射泵容量有限,难以兼顾连续性与精度。

高粘浆料死腔残留 = 贵金属损失
PEM 浆料与催化剂油墨含 Nafion 离聚物与铂基催化剂,粘度数百至数千 mPa·s,且每毫升成本极高。泵内死腔过大导致换料/换型时残留浆料难以回收,一次清洗浪费的铂可能高达数十毫克——对于毫克级定量的场景,这即是利润黑洞。

GDL 疏水处理溶剂苛刻,全氟体系耐受是门槛
气体扩散层(GDL)疏水处理常用 PTFE 乳液或氟碳树脂溶液,含全氟化合物及有机溶剂。普通泵密封件在氟碳溶剂中快速溶胀,机械密封滴漏导致氟化物外泄——既损害 GDL 疏水一致性,又触及 PFAS 环保敏感红线。

加氢站液驱增压,安全与精度缺一不可
70 MPa 加氢站采用液驱增压方案时,液压油回路的流量控制精度直接影响增压比的稳定性与加注速率的可控性。压力波动导致加注中断甚至超压——对于涉氢场景,安全没有容错空间。


▼  JONSN 方案:五环全链,一套泵矩阵
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第一环 ▸ PEM 浆料制备与输送
质子交换膜浆料(Nafion/DMF 体系,粘度数百 mPa·s)在流延成膜前需精确供料至涂布头。DP 系列高精度齿轮计量泵(0.2–100 cc/r)专为中高粘物料设计,正位移原理保障浆料流量不随罐内液位变化而衰减;死腔极小,换型清洗时 Nafion 残留量降至最低。可选 DLC 涂层齿轮,应对浆料中可能的颗粒磨蚀。

· 推荐:DP 系列(0.2–100 cc/r,可选 DLC 涂层)

第二环 ▸ 催化剂油墨涂布供料
CCM 生产的主流工艺——狭缝涂布(Slot-Die)与超声喷涂——均要求油墨以无脉动、恒流量方式输送至涂布头。JONSN MPG 系列(1–280 ml/min,排量 40–80 μl/r)配合伺服闭环驱动,实现连续无脉动供料,面密度波动 < ±1%,Pt 载量 CV < 3%。PEEK + 氧化锆陶瓷流道对醇/水混合溶剂与离聚物溶液全惰性,无溶胀、无吸附,确保催化剂浆料化学组分不变。

· 推荐:MPG 系列(1–280 ml/min,±0.2% 重复精度)

第三环 ▸ GDL 疏水处理液输送
GDL 疏水处理需将 PTFE 乳液或氟碳树脂溶液精确施加至碳纸/碳布表面。处理液中含全氟化合物及酮/酯类溶剂,对泵的接液材质要求苛刻。JONSN MRA 系列(100–2000 ml/min)可选全 PEEK 流道 + 全氟醚(FFKM)O 型圈,彻底杜绝金属离子溶出与密封件溶胀。全磁力驱动零泄漏,PTFE 乳液密闭输送无滴漏、车间无氟污染。

· 推荐:MRA 系列(100–2000 ml/min,全 PEEK + FFKM)

第四环 ▸ 燃料电池测试台
燃料电池测试台需要精确控制阳极氢气和阴极空气的加湿水温、冷却液循环以及反应生成水的排放。MPG 系列用于加湿水精密供给(流量精度 ±0.2%,保障露点温度可控 ±1°C),MRA 系列(100–2000 ml/min)用于冷却液循环与生成水排放。多通道并行测试时,8–16 台 MPG 泵可紧凑排布,占地仅标准 19 英寸机箱一层。

· 推荐:MPG 系列(加湿水 ±0.2%)+ MRA 系列(冷却液循环)

第五环 ▸ 加氢站液驱增压回路
70 MPa 加氢站采用液驱增压方案时,液压油回路由 MRB/MRC 系列驱动,精确控制增压缸往复速率。耐压 4–6 MPa 适应液压回路高压工况,正位移原理确保流量不受负载变化影响,增压比稳定。全磁力密封零液压油泄漏,杜绝油气混合——在涉氢环境中,一滴液压油泄漏都可能构成安全隐患。MRB(400–4800 ml/min)适配商用车 35/70 MPa 加氢站,MRC(0.8–14 L/min)适配大流量加氢站。

· 推荐:MRB 系列(400–4800 ml/min)+ MRC 系列(0.8–14 L/min)


▼  产品选型速查
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应用环节

介质/物料

推荐产品

核心指标

PEM 浆料输送

Nafion/DMF 浆料(数百 mPa·s)

DP 系列

0.2–100 cc/r,DLC 涂层

催化剂油墨涂布

Pt/C + 离聚物 + 醇/水

MPG 系列

1–280 ml/min,Pt 载量 CV < 3%

GDL 疏水处理

PTFE 乳液 / 氟碳树脂溶液

MRA 系列

100–2000 ml/min,全 PEEK + FFKM

测试台加湿供水

去离子水 / 纯水

MPG 系列

1–280 ml/min,露点 ±1°C

测试台冷却循环

去离子水 / 乙二醇

MRA 系列

100–2000 ml/min,耐压 4 MPa

加氢站液驱回路

液压油

MRB / MRC

0.4–14 L/min,耐压 6 MPa

加氢站冷却循环

冷却液

MRE 系列

4–48 L/min,零泄漏


▼  核心价值
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制氢→用氢,JONSN 覆盖完整氢能拼图
电解水制氢(ALK/PEM/AEM 电解槽进料、循环、纯化)与燃料电池(浆料、油墨、GDL、测试、加氢)——JONSN 是少数同时打通氢能上下游精密泵送链路的企业。氢能设备商两大业务线,一个泵供应商,选型维护双倍效率。

±0.2% 涂布精度,Pt 载量偏差可控
连续无脉动供料,面密度波动 < ±1%,片间催化剂载量 CV < 3%。在每降低 0.01 mg/cm² Pt 载量即影响功率密度的燃料电池行业,0.2% 的重复精度就是 0.01 mg 的工艺窗口。

全惰性 PEEK 流道,浆料化学组分零干扰
PEEK + 氧化锆陶瓷 + FFKM 全氟醚密封——无金属溶出、无离聚物吸附、无溶剂溶胀。催化剂油墨和 Nafion 浆料的化学完整性从泵出口到涂布头丝毫无损。

超低死腔,贵金属损耗降至极限
泵头死腔 < 0.5 ml,换料清洗仅需数毫升溶剂。以每毫升油墨含数十毫克铂计,一次换型清洗节省的贵金属即远超泵本身成本。

全磁力零泄漏,涉氢场景本质安全
加氢站液压油回路、GDL PTFE 处理液——全磁力密封无滴漏、无挥发。涉氢危险区 + 全氟敏感区双重安全合规,不妥协。

深度定制,无缝集成
支持 VCR/NPT/快插/卡盘等任意接口;0°/90°/180° 进出口方向;Modbus/CANopen/EtherCAT 控制反馈;可定制多泵集成模组——即插即用的泵送子模块。