CN109647656B - 一种燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备，包括箱体、气缸、滑轨、第一电加热片、固定板、连接杆、翻转机械手、储料罐、密封管、限位柱、电动喷嘴、托板、支撑架、卡块、L型固定柱、矩形口、导料筒、电磁阀、震板、滑块、电动推杆、第二电加热片、陶瓷导热柱和超声波振子；本发明通过定量的多次重复喷涂及喷涂行进轨迹与第二电加热片的预热作用相结合，使得每次喷涂后的涂层迅速固化，以便连续的进行喷涂工作，而由于电动喷嘴在每次喷涂时的喷出量较少，则不会对极薄的质子交换膜造成损伤或导致其发生溶胀现象，且可保证喷涂的均匀性和细致性，并在实现最大工作效率的同时大大提升了喷涂质量。

Description

一种燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备
技术领域
本发明涉及喷涂设备技术领域，具体涉及一种燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备。
背景技术
膜电极一般是由质子交换膜、催化剂和碳纸的组合。质子交换膜通常是夹在两碳纸之间，催化剂可涂覆在质子交换膜的外部或嵌入在碳纸和质子交换膜之间。且将催化剂涂覆在质子交换膜的外部时，这就对燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备提出了极高的要求。
而在现有的燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备中，存在工作效率低、喷涂质量差的问题。在喷涂过程中，大多为简单轨迹的一次成型喷涂，这使得涂层难以迅速固化，需等待一段时间才可对另一面进行喷涂，喷涂工作不能连续进行，涂层表面易粘附灰尘及杂质，且由于质子交换膜极薄，进而易对质子交换膜造成损伤或导致其发生溶胀现象，同时简单轨迹的一次成型喷涂难以保证喷涂的细致性和均匀性。
针对以上问题，现提供所述解决方案。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备，本发明可通过定量的多次重复喷涂及喷涂行进轨迹与第二电加热片的预热作用相结合，使得每次喷涂后的涂层迅速固化，以便连续的进行喷涂工作且涂层表面不易粘附灰尘及杂质，而由于电动喷嘴在每次喷涂时的喷出量较少，则不会对极薄的质子交换膜造成损伤或导致其发生溶胀现象，且可保证喷涂的均匀性和细致性，并在实现最大工作效率的同时大大提升了喷涂质量。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备，包括箱体、气缸、滑轨、第一电加热片、固定板、连接杆、翻转机械手、储料罐、密封管、限位柱、电动喷嘴、托板、支撑架、卡块、L型固定柱、矩形口、导料筒、电磁阀、震板、滑块、电动推杆、第二电加热片、陶瓷导热柱和超声波振子，所述连接杆的外部安装有翻转机械手，所述连接杆的两端均与箱体通过焊接固定，所述箱体位于连接杆的延长线方向上对应开设有矩形口，所述箱体的底部内壁中心处通过螺栓固定有支撑架，所述支撑架的顶部设置有卡块，所述卡块的顶端通过螺钉固定有托板，所述托板上均匀分布有L型固定柱，所述托板的顶部内壁均匀设置有陶瓷导热柱，且陶瓷导热柱的一端通过粘接固定有第二电加热片，所述箱体的一侧内壁通过螺钉固定有滑轨，所述滑轨的一侧安装有气缸，所述滑轨的内部设置有滑块，所述滑块的一侧通过螺栓固定有电动推杆，所述电动推杆的一端通过螺栓固定有固定板，所述固定板的一侧通过焊接固定有震板，所述震板的顶部内壁均匀分布有超声波振子，所述震板的一侧安装有储料罐，所述储料罐的外部均匀分布有第一电加热片，所述固定板上均匀设置有八个限位柱，且每四个限位柱之间固定有导料筒，所述导料筒的底端安装有电动喷嘴，且电动喷嘴与托板为对应设置，所述导料筒与储料罐之间连接有密封管，所述密封管的外部安装有电磁阀，所述气缸、第一电加热片、翻转机械手、电动喷嘴、电磁阀、电动推杆、第二电加热片和超声波振子均与外部电源电性连接。
作为本发明的进一步方案，所述L型固定柱的数量共有八个，且每四个为一组并构成喷涂区，所述L型固定柱为一种橡胶材质的构件。
作为本发明的进一步方案，所述固定板与八个限位柱之间均为嵌入式安装，且每四个相邻的限位柱为一组并与导料筒为配合结构，且每组中的斜对角方向上的两个限位柱与水平方向的夹角为45度。
作为本发明的进一步方案，具体喷涂操作如下：
A1：先将待喷涂的含铂催化剂均导入两个箱体上的储料罐中，同时开启第一电加热片和超声波振子，并经超声震荡、加热后待用，进而使得含铂催化剂的分散性更佳，再通过外部抓夹机构来对两个待喷涂的质子交换膜进行夹取，并置于任一箱体中的托板上的喷涂区内，且使其氢面与电动喷嘴相对应，并开启该箱体内的第二电加热片来对质子交换膜进行预热；
A2：先开启该箱体中的电磁阀，以将储料罐中待喷涂的含铂催化剂经密封管导入导料筒内，待导料筒中的喷涂量为M时，关闭电磁阀并同时开启该箱体中的气缸、电动喷嘴和电动推杆，且电动推杆带动固定板上的电动喷嘴向外及向内运动，而气缸带动滑块滑动，进而带动固定板上的电动喷嘴向左及向右运动，以使电动喷嘴沿着质子交换膜氢面的任一拐角处，并顺着其外侧边缘螺旋向内喷涂至中心点，且重复喷涂3-5次，以得到厚度为0.2微米的涂层，而M表示厚度为0.2微米的涂层所需的含铂催化剂量，且将所需的含铂催化剂量全部导入导料筒内，便于严格的控制喷涂量，以免出现意外情况；
A3：先通过翻转机械手将A2中的两个质子交换膜进行夹取、翻转，并置于另一箱体中的托板上的喷涂区内，且使其氧面与电动喷嘴相对应，并开启该箱体内的第二电加热片来对质子交换膜进行预热；
A4：先开启该箱体中的电磁阀，以将储料罐中待喷涂的含铂催化剂经密封管导入导料筒内，待导料筒中的喷涂量为2M时，关闭电磁阀并同时开启该箱体中的气缸、电动喷嘴和电动推杆，且电动推杆带动固定板上的电动喷嘴向外及向内运动，而气缸带动滑块滑动，进而带动固定板上的电动喷嘴向左及向右运动，以使电动喷嘴沿着质子交换膜氧面的任一拐角处，并顺着其外侧边缘螺旋向内喷涂至中心点，且重复喷涂6-10次，以得到厚度为0.4微米的涂层，而2M表示厚度为0.4微米的涂层所需的含铂催化剂量，最后将成型的质子交换膜经由外部抓夹机构取出并移至放置区，且喷涂过程中的此种行进轨迹，在大大提升了喷涂细致性和均匀性的同时，可配合第二电加热片的预热作用，使得每次喷涂后的涂层立即固化，进而喷涂工作可连续进行且涂层表面不易粘附灰尘及杂质，并在保证最大工作效率的同时，可有效地避免因喷涂流量过大，而对极薄的质子交换膜造成损伤或导致其发生溶胀现象，大大提升了喷涂质量。
本发明的有益效果：本发明通过先将待喷涂的含铂催化剂经超声震荡、加热后待用，进而使得含铂催化剂的分散性更佳，更易附着在质子交换膜上，再将喷涂质子交换膜氢面及氧面所需的含铂催化剂量全部导入各自的导料筒内，进而严格的控制喷涂量，且按定量的来对质子交换膜氢面及氧面分别进行3-5次、6-10次的重复喷涂，而喷涂行进轨迹为沿着质子交换膜氢面及氧面的任一拐角处，并顺着其外侧边缘螺旋向内直至中心点，此种定量的多次重复喷涂及喷涂行进轨迹与第二电加热片的预热作用相结合，可使每次喷涂后的涂层迅速固化，以便连续的进行喷涂工作且涂层表面不易粘附灰尘及杂质，而由于电动喷嘴在每次喷涂时的喷出量较少，则不会对极薄的质子交换膜造成损伤或导致其发生溶胀现象，且可保证喷涂的均匀性和细致性，并在实现最大工作效率的同时大大提升了喷涂质量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中的整体结构示意图；
图2是本发明中的电动推杆安装示意图；
图3是本发明中的L型固定柱安装示意图；
图4是本发明中的托板内部结构示意图；
图5是本发明中的震板内部结构示意图；
图中：1、箱体；2、气缸；3、滑轨；4、第一电加热片；5、固定板；6、连接杆；7、翻转机械手；8、储料罐；9、密封管；10、限位柱；11、电动喷嘴；12、托板；13、支撑架；14、卡块；15、L型固定柱；16、矩形口；17、导料筒；18、电磁阀；19、震板；20、滑块；21、电动推杆；22、第二电加热片；23、陶瓷导热柱；24、超声波振子。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备，包括箱体1、气缸2、滑轨3、第一电加热片4、固定板5、连接杆6、翻转机械手7、储料罐8、密封管9、限位柱10、电动喷嘴11、托板12、支撑架13、卡块14、L型固定柱15、矩形口16、导料筒17、电磁阀18、震板19、滑块20、电动推杆21、第二电加热片22、陶瓷导热柱23和超声波振子24，连接杆6的外部安装有翻转机械手7，连接杆6的两端均与箱体1通过焊接固定，箱体1位于连接杆6的延长线方向上对应开设有矩形口16，箱体1的底部内壁中心处通过螺栓固定有支撑架13，支撑架13的顶部设置有卡块14，卡块14的顶端通过螺钉固定有托板12，托板12上均匀分布有L型固定柱15，L型固定柱15的数量共有八个，且每四个为一组并构成喷涂区，L型固定柱15为一种橡胶材质的构件，以免质子交换膜在喷涂时发生偏移，进而影响喷涂质量及使得质子交换膜受到损伤，托板12的顶部内壁均匀设置有陶瓷导热柱23，且陶瓷导热柱23的一端通过粘接固定有第二电加热片22，箱体1的一侧内壁通过螺钉固定有滑轨3，滑轨3的一侧安装有气缸2，滑轨3的内部设置有滑块20，滑块20的一侧通过螺栓固定有电动推杆21，电动推杆21的一端通过螺栓固定有固定板5，固定板5的一侧通过焊接固定有震板19，震板19的顶部内壁均匀分布有超声波振子24，震板19的一侧安装有储料罐8，储料罐8的外部均匀分布有第一电加热片4，固定板5上均匀设置有八个限位柱10，且每四个限位柱10之间固定有导料筒17，固定板5与八个限位柱10之间均为嵌入式安装，且每四个相邻的限位柱10为一组并与导料筒17为配合结构，且每组中的斜对角方向上的两个限位柱10与水平方向的夹角为45度，以提高对导料筒17的固定效果，以免其发生轻微晃动或脱落而影响正常喷涂操作，导料筒17的底端安装有电动喷嘴11，且电动喷嘴11与托板12为对应设置，导料筒17与储料罐8之间连接有密封管9，密封管9的外部安装有电磁阀18，气缸2、第一电加热片4、翻转机械手7、电动喷嘴11、电磁阀18、电动推杆21、第二电加热片22和超声波振子24均与外部电源电性连接。
其中，具体喷涂操作如下：
A1：先将待喷涂的含铂催化剂均导入两个箱体1上的储料罐8中，同时开启第一电加热片4和超声波振子24，并经超声震荡、加热后待用，进而使得含铂催化剂的分散性更佳，再通过外部抓夹机构来对两个待喷涂的质子交换膜进行夹取，并置于任一箱体1中的托板12上的喷涂区内，且使其氢面与电动喷嘴11相对应，并开启该箱体1内的第二电加热片22来对质子交换膜进行预热；
A2：先开启该箱体1中的电磁阀18，以将储料罐8中待喷涂的含铂催化剂经密封管9导入导料筒17内，待导料筒17中的喷涂量为M时，关闭电磁阀18并同时开启该箱体1中的气缸2、电动喷嘴11和电动推杆21，且电动推杆21带动固定板5上的电动喷嘴11向外及向内运动，而气缸2带动滑块20滑动，进而带动固定板5上的电动喷嘴11向左及向右运动，以使电动喷嘴11沿着质子交换膜氢面的任一拐角处，并顺着其外侧边缘螺旋向内喷涂至中心点，且重复喷涂3-5次，以得到厚度为0.2微米的涂层，而M表示厚度为0.2微米的涂层所需的含铂催化剂量，且将所需的含铂催化剂量全部导入导料筒17内，便于严格的控制喷涂量，以免出现意外情况；
A3：先通过翻转机械手7将A2中的两个质子交换膜进行夹取、翻转，并置于另一箱体1中的托板12上的喷涂区内，且使其氧面与电动喷嘴11相对应，并开启该箱体1内的第二电加热片22来对质子交换膜进行预热；
A4：先开启该箱体1中的电磁阀18，以将储料罐8中待喷涂的含铂催化剂经密封管9导入导料筒17内，待导料筒17中的喷涂量为2M时，关闭电磁阀18并同时开启该箱体1中的气缸2、电动喷嘴11和电动推杆21，且电动推杆21带动固定板5上的电动喷嘴11向外及向内运动，而气缸2带动滑块20滑动，进而带动固定板5上的电动喷嘴11向左及向右运动，以使电动喷嘴11沿着质子交换膜氧面的任一拐角处，并顺着其外侧边缘螺旋向内喷涂至中心点，且重复喷涂6-10次，以得到厚度为0.4微米的涂层，而2M表示厚度为0.4微米的涂层所需的含铂催化剂量，最后将成型的质子交换膜经由外部抓夹机构取出并移至放置区，且喷涂过程中的此种行进轨迹，在大大提升了喷涂细致性和均匀性的同时，可配合第二电加热片22的预热作用，使得每次喷涂后的涂层立即固化，进而喷涂工作可连续进行且涂层表面不易粘附灰尘及杂质，并在保证最大工作效率的同时，可有效地避免因喷涂流量过大，而对极薄的质子交换膜造成损伤或导致其发生溶胀现象，大大提升了喷涂质量。
工作原理：先将待喷涂的含铂催化剂经超声震荡、加热后待用，进而使得含铂催化剂的分散性更佳，更易附着在质子交换膜上，再将喷涂质子交换膜氢面及氧面所需的含铂催化剂量全部导入各自的导料筒17内，进而严格的控制喷涂量，且按定量的来对质子交换膜氢面及氧面分别进行3-5次、6-10次的重复喷涂，而喷涂行进轨迹为沿着质子交换膜氢面及氧面的任一拐角处，并顺着其外侧边缘螺旋向内直至中心点，此种定量的多次重复喷涂及喷涂行进轨迹与第二电加热片22的预热作用相结合，可使每次喷涂后的涂层迅速固化，以便连续的进行喷涂工作且涂层表面不易粘附灰尘及杂质，而由于电动喷嘴11在每次喷涂时的喷出量较少，则不会对极薄的质子交换膜造成损伤或导致其发生溶胀现象，且可保证喷涂的均匀性和细致性，并在实现最大工作效率的同时大大提升了喷涂质量。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备，包括箱体(1)、气缸(2)、滑轨(3)、第一电加热片(4)、固定板(5)、连接杆(6)、翻转机械手(7)、储料罐(8)、密封管(9)、限位柱(10)、电动喷嘴(11)、托板(12)、支撑架(13)、卡块(14)、L型固定柱(15)、矩形口(16)、导料筒(17)、电磁阀(18)、震板(19)、滑块(20)、电动推杆(21)、第二电加热片(22)、陶瓷导热柱(23)和超声波振子(24)，其特征在于，所述连接杆(6)的外部安装有翻转机械手(7)，所述连接杆(6)的两端与两个箱体(1)分别通过焊接固定，所述箱体(1)位于连接杆(6)的延长线方向上对应开设有矩形口(16)，所述箱体(1)的底部内壁中心处通过螺栓固定有支撑架(13)，所述支撑架(13)的顶部设置有卡块(14)，所述卡块(14)的顶端通过螺钉固定有托板(12)，所述托板(12)上均匀分布有L型固定柱(15)，所述托板(12)的顶部内壁均匀设置有陶瓷导热柱(23)，且陶瓷导热柱(23)的一端通过粘接固定有第二电加热片(22)，所述箱体(1)的一侧内壁通过螺钉固定有滑轨(3)，所述滑轨(3)的一侧安装有气缸(2)，所述滑轨(3)的内部设置有滑块(20)，所述滑块(20)的一侧通过螺栓固定有电动推杆(21)，所述电动推杆(21)的一端通过螺栓固定有固定板(5)，所述固定板(5)的一侧通过焊接固定有震板(19)，所述震板(19)的顶部内壁均匀分布有超声波振子(24)，所述震板(19)的一侧安装有储料罐(8)，所述储料罐(8)的外部均匀分布有第一电加热片(4)，所述固定板(5)上均匀设置有八个限位柱(10)，且每四个限位柱(10)之间固定有导料筒(17)，所述导料筒(17)的底端安装有电动喷嘴(11)，且电动喷嘴(11)与托板(12)为对应设置，所述导料筒(17)与储料罐(8)之间连接有密封管(9)，所述密封管(9)的外部安装有电磁阀(18)，所述气缸(2)、第一电加热片(4)、翻转机械手(7)、电动喷嘴(11)、电磁阀(18)、电动推杆(21)、第二电加热片(22)和超声波振子(24)均与外部电源电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备，其特征在于，所述L型固定柱(15)的数量共有八个，且每四个为一组并构成喷涂区，所述L型固定柱(15)为一种橡胶材质的构件。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备，其特征在于，所述固定板(5)与八个限位柱(10)之间均为嵌入式安装，且每四个相邻的限位柱(10)为一组并与导料筒(17)为配合结构，且每组中的斜对角方向上的两个限位柱(10)与水平方向的夹角为45度。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池膜电极生产用催化剂喷涂设备，其特征在于，具体喷涂操作如下：
A1：先将待喷涂的含铂催化剂均导入两个箱体(1)上的储料罐(8)中，同时开启第一电加热片(4)和超声波振子(24)，并经超声震荡、加热后待用，再通过外部抓夹机构来对两个待喷涂的质子交换膜进行夹取，并置于任一箱体(1)中的托板(12)上的喷涂区内，且使其氢面与电动喷嘴(11)相对应，并开启该箱体(1)内的第二电加热片(22)来对质子交换膜进行预热；
A2：先开启该箱体(1)中的电磁阀(18)，以将储料罐(8)中待喷涂的含铂催化剂经密封管(9)导入导料筒(17)内，待导料筒(17)中的喷涂量为M时，关闭电磁阀(18)并同时开启该箱体(1)中的气缸(2)、电动喷嘴(11)和电动推杆(21)，以使电动喷嘴(11)沿着质子交换膜氢面的任一拐角处，并顺着其外侧边缘螺旋向内喷涂至中心点，且重复喷涂3-5次，以得到厚度为0.2微米的涂层，而M表示厚度为0.2微米的涂层所需的含铂催化剂量；
A3：先通过翻转机械手(7)将A2中的两个质子交换膜进行夹取、翻转，并置于另一箱体(1)中的托板(12)上的喷涂区内，且使其氧面与电动喷嘴(11)相对应，并开启该箱体(1)内的第二电加热片(22)来对质子交换膜进行预热；
A4：先开启该箱体(1)中的电磁阀(18)，以将储料罐(8)中待喷涂的含铂催化剂经密封管(9)导入导料筒(17)内，待导料筒(17)中的喷涂量为2M时，关闭电磁阀(18)并同时开启该箱体(1)中的气缸(2)、电动喷嘴(11)和电动推杆(21)，以使电动喷嘴(11)沿着质子交换膜氧面的任一拐角处，并顺着其外侧边缘螺旋向内喷涂至中心点，且重复喷涂6-10次，以得到厚度为0.4微米的涂层，而2M表示厚度为0.4微米的涂层所需的含铂催化剂量，最后将成型的质子交换膜经由外部抓夹机构取出并移至放置区。
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