日本开发自动实验系统提升燃料电池触媒混合效率百倍

日本堀场制作所联合东京大学及金泽大学，正式启动了一项旨在优化燃料电池触媒层关键制造工序的自动实验与自律探索系统研发项目。该项目聚焦于决定燃料电池性能的核心环节——触媒墨水的混合分散工艺，计划通过引入物理ai技术，实现生产技术开发效率100倍以上的飞跃。相关成果将于2026年3月17日至19日在东京国际展览中心举办的“智能能源周”上首次公开。

该项目隶属于日本新能源产业技术综合开发机构（nedo）推进的“面向氢能利用扩大的共同基础强化研发事业”。项目核心是开发名为“混合分散ropes"的系统，即“机器人与人类协作的过程探索系统”。该系统将自动且自律地探索触媒墨水混合分散过程中的工艺条件。其中，东京大学负责系统构想及工艺要素技术开发，金泽大学专注于解析混合分散的物理机制，而堀场制作所则发挥其独有的多设备与软件集成技术优势，负责构建整体系统。此举旨在加速生产技术的升级与效率提升，推动燃料电池的大规模普及。

燃料电池触媒层的制造过程极为复杂，涉及触媒墨水的调配、涂布、干燥等多个环节。正如制作“御好烧”时，即便使用相同的食材，搅拌方式和火候不同也会导致zui终口感的巨大差异，触媒层的性能同样高度依赖于材料混合比例、混合方式、干燥温度及时间等条件的精准匹配。过去，这一探索过程主要依赖大型生产线的人工试错，不仅消耗大量材料，且耗时耗资，成为制约技术迭代的瓶颈。

为突破这一局限，项目组此前已于2025年3月成功开发了专注于涂布与干燥工艺的“涂布干燥ropes”系统。该系统体积小巧，可放入普通电梯，利用少量材料即可通过ai自动探索zui优条件，将探索效率提升至人工操作的100倍以上。本次启动的“混合分散ropes”项目，则是基于前序经验，将技术触角延伸至对zui终性能影响更为关键的混合分散环节。

新系统将致力于在小型实验线上复现大型生产线的复杂现象，并整合堀场制作所的粒径分布测定装置等多种分析仪器，对触媒墨水的粒子分散状态进行高精度评估。基于评估数据，系统将自动优化混合分散工艺参数，目标是将该环节的开发效率再次提升100倍以上。未来，项目计划将“涂布干燥ropes"与“混合分散ropes”整合，构建覆盖燃料电池触媒层制造全流程的优化系统，进一步加速技术成熟度。