CN110611113A - 一种燃料电池膜电极的连续化制备装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池MEA膜电极连续化制备装置及方法，所述装置包括卷状燃料电池CCM膜电极连续化制备装置、和片状燃料电池MEA膜电极连续化制备装置。本发明所述装置和方法通过在质子交换膜的双面涂布电极层，通过表面经过处理的、能够进行多次同步贴合、剥离的自吸附承载膜作为承载体和生产信息记载体来制备连续化CCM膜电极卷材；进一步以自吸附承载膜为承载体，依靠精确输送系统进行气体扩散层贴合、气体密封层贴合的工序制备MEA膜电极单体，同步切割后制备得到符合工业标准的MEA膜电极单体。本发明公开的高效、智能化、一体化、全封闭运行的装置可以大幅度提高产能和大幅度降低膜电极单体成本。

Description

一种燃料电池膜电极的连续化制备装置和方法
技术领域
本发明属于氢能源燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell-PEMFC)技术领域，具体涉及到一种用于制造燃料电池的关键部件——膜电极——的高标准自动化制造工艺技术和装置设备。
背景技术
燃料电池技术是一种多学科交叉的综合技术，是一种通过氢氧化学反应将化学能转换为电能的装置，只要持续供应氢燃料，燃料电池可以不断提供电能，并且可实现无污染、零排放，被全球公认为未来的新能源解决方案。目前世界上主要的发达国家都十分重视燃料电池技术的发展和应用，尤其是一些欧美发达国家和日本等国，通过多年的技术研发和积累，已经在核心材料技术、燃料电池生产技术、相关装备技术、各种应用场景的应用技术等各个方面处于领先地位，燃料电池已经在很多细分领域初步实现商业化。
膜电极是燃料电池中的关键核心部件，其制造技术还涉及到机械工程、材料工程、自动化控制系统工程等领域。膜电极的性能依靠质子交换膜、催化剂以及制造工艺来决定，膜电极的性能(化学能转换电能)是燃料电池的各项性能指标中的基础，因此，膜电极制造的工艺技术和自动化装备成为我国燃料电池行业在这个关键领域实现跨越式突破的绝佳契机，也是让我国的燃料电池行业摆脱国外技术壁垒的为数不多的自主创新的增长空间之一。
中国在这一领域起步较晚，很难在核心材料领域实现超越，如质子交换膜、催化剂、极流板等核心材料领域，即便耗费巨资获得材料技术突破也很难建立成本优势。
如图1所示为常见的CCM膜电极示意图，由“电极层(阳极)/质子交换膜/电极层(阴极)”构成，其中的质子交换膜是CCM膜电极的核心材料，在CCM膜电极的结构中处于中心位置，同时贯穿于CCM膜电极制造的全过程。
如图2所示为常见的MEA膜电极示意图，由“气体密封层/气体扩散层/CCM膜电极/气体扩散层/气体密封层”构成，其中的CCM膜电极在MEA膜电极的结构中处于中心位置，由连续化CCM膜电极进一步加工得到的MEA膜电极单体，可以用于燃料电池动力堆的装堆应用，其中的效能一致性和稳定性将直接决定燃料电池动力堆的性能优劣。在目前的MEA膜电极加工中已经大规模采用商业化的气体扩散层和气体密封层(密封框)，以满足不同的极流板配置和燃料电池动力堆的设计要求。
目前在燃料电池领域主要使用的质子交换膜以全氟磺酸膜为代表，具备较好的氢离子传导能力，化学性能稳定，气体渗透性低，具有一定的机械强度。而随着燃料电池技术不断迭代的需求，质子交换膜的厚度趋向于更薄来获得更好的电化学性能，与之对应的就是机械强度进一步降低，这对于CCM膜电极制备工艺和装备提出了更高的要求。例如，常见的质子交换膜为包含一层底膜的卷状材料，如果直接在这种卷状的质子交换膜上进行电极层涂布时，由于质子交换膜吸收了溶剂以后普遍发生的大范围大幅度溶胀变形，导致进行特定几何参数的电极层涂布非常困难，后续进行压制气体扩散层、贴合气体密封层等操作加工，也极易导致质子交换膜的变形和破损，进而导致制备膜电极的过程耗时费力，损耗率非常高。
为了避免在质子交换膜制备CCM膜电极和MEA膜电极的过程中出现质量缺陷，现有技术中通常采用分段、单面涂布电极层的方式，当完成A面电极层涂布后再进行B面电极层涂布，由于质子交换膜的厚度非常薄，目前主流的质子交换膜厚度仅10～20微米，这种分段、单面的涂布工艺难以解决质子交换膜在运行和加工过程的溶胀变形和累计误差。因此带来如下的问题：
■生产效率低。由于燃料电池膜电极采用的质子交换膜厚度很小难以操控，在分段、单面的制备工艺中，必然产生多次加工并结合收放卷操作，生产效率低下，需要配置大量熟练技术工程人员进行制备加工，生产成本极高，产出率非常低；
■由于燃料电池膜电极采用的质子交换膜和电极层材料成本非常高，分段、单面的制备工艺无法将所有材料和辅助材料置于一个封闭的运行环境中，直接造成了一定程度的物理损伤、半成品和成品污染等各种损耗，导致成品率很低，无法满足规模化量产需求，低出产率也造成了膜电极的生产成本进一步增加；
■现有的制备工艺技术都没有实现真正意义上的“卷对卷”方式制备连续化CCM膜电极，也就无法实现后续的连续化MEA膜电极的高效制备和质量检测，无法形成一个流畅完整的工艺循环，也就无法实现产业化、规模化；
■现有的膜电极制备的技术装备不具备全程可追溯的生产信息管理系统，无法实现对每一个MEA膜电极单体建立生产档案和质量管理，因此难以实现膜电极制造领域的高效高品质商业化生产体系，燃料电池膜电极的成本存在显著的规模化效益瓶颈，由于膜电极成本占据了电料电池动力堆成本的一半以上，其高昂的制造成本大大制约了整个燃料电池产业的发展。
发明内容
为了从根本上解决现有膜电极制备技术无法在CCM膜电极加工中有效控制质子交换膜的运行和加工，导致的现有技术的效率低下、成品率低，对成本高昂的质子交换膜和电极层等材料造成了巨大的浪费等问题，本发明提供一种制备连续化CCM膜电极并可进一步加工为MEA膜电极单体的工艺方法和装置，所述方法和装置通过在质子交换膜的双面涂布电极层，通过一种表面经过处理的、能够进行多次同步贴合、剥离的自吸附承载膜作为承载体和生产信息记载体，通过精确输送系统来制备连续化CCM膜电极卷材，同时通过电极层检测系统进行CCM膜电极的质量控制，并可进一步通过自吸附承载膜为承载体，依靠精确输送系统进行气体扩散层贴合、气体密封层贴合的工序制备MEA膜电极单体，通过可靠性检测进行MEA膜电极的质量管理，同步切割后制备得到符合工业标准的MEA膜电极单体。
本发明提出了一种燃料电池MEA膜电极连续化制备装置，所述装置包括卷状燃料电池CCM膜电极连续化制备装置、以及片状燃料电池MEA膜电极连续化制备装置；其中，
(1)所述卷状燃料电池CCM膜电极连续化制备装置包括：
原料放卷装置，用于对质子交换膜进行速度和张力可控的释放；
原始底膜P剥离装置，设置于所述原料放卷装置下游，用于剥离所述质子交换膜的原始底膜；
自吸附承载膜S1贴合装置，设置于所述原始底膜P剥离装置下游，将自吸附承载膜S1贴合到完成原始底膜剥离的质子交换膜的B面；
电极层A涂布和烘干装置，设置于所述自吸附承载膜S1贴合装置下游，用于在质子交换膜的A面涂布电极层A；
电极层涂布质量检测装置MVS-1，设置在所述电极层A涂布和烘干装置的下游，用于对完成A面电极层涂布的CCM膜电极进行检测；
自吸附承载膜S2贴合装置，设置于所述电极层涂布质量检测装置MVS-1下游，用于将自吸附承载膜S2贴合到完成电极层A涂布的质子交换膜的A面；
生产信息码打印装置a，设置于所述自吸附承载膜S2贴合装置下游，用于在自吸附承载膜S2上打印电极层A的生产信息码；
自吸附承载膜S1剥离装置，设置于所述生产信息码打印装置的下游，用于将自吸附承载膜S1剥离；
电极层B涂布和烘干装置，设置于自吸附承载膜S1剥离装置的下游，用于在质子交换膜的B面涂布电极层B；
电极层涂布质量检测装置MVS-2，设置在所述电极层B涂布和烘干装置的下游，用于对完成B面电极层涂布的CCM膜电极进行检测；
生产信息码打印装置b，设置于所述电极层涂布质量检测装置MVS-2的下游，用于在自吸附承载膜S2上打印电极层B的生产信息码；
连续化CCM膜电极卷材收卷装置，设置在生产信息码打印装置b的下游，对完成检测的连续化CCM膜电极进行收卷；
(2)所述片状燃料电池MEA膜电极连续化制备装置包括：
连续化CCM膜电极卷材放卷装置，用于将连续化CCM膜电极卷材进行速度和张力可控的释放；
生产信息码读取装置-1，设置于所述放卷装置下游，用于对电极层B的生产信息码进行读取并输出读码数据到中央控制系统；
电极层修补烘干装置-1，设置于所述生产信息码读取装置-1的下游，根据中央控制系统的工作指令对存在电极层涂布瑕疵的特定区域进行修补和烘干；
气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置，设置于所述电极层修补烘干装置-1的下游，用于在连续化CCM膜电极的B面贴合气体扩散层B1和气体密封层B2；
生产信息码读取装置-2，设置于所述气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置的下游，用于读取电极层A的生产信息码并输出读码数据到中央控制系统；
自吸附承载膜S2剥离装置，设置于所述生产信息码读取装置-2的下游，用于将自吸附承载膜S2从连续化CCM膜电极卷材上分离；
电极层修补烘干装置-2，设置于所述自吸附承载膜S2剥离装置下游，根据中央控制系统的工作指令对存在电极层涂布瑕疵的特定区域进行修补和烘干；
气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置，设置于所述电极层修补烘干装置-2的下游，用于在连续化CCM膜电极的A面贴合气体扩散层A1和气体密封层A2；
喷码和同步切割装置，设置在所述气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置的下游，用于在连续化MEA膜电极单体的指定位置打印产品识别码，同时将连续化MEA膜电极裁切为指定形状的单体。
基于以上装置，本发明还提出了一种燃料电池MEA膜电极连续化制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：在质子交换膜的B面剥离原始底膜P，然后在所述B面贴合自吸附承载膜S1；
步骤二：在所述质子交换膜的A面涂布电极层A；
步骤三：对所述A面进行电极层检测，在中央控制系统数据库中记录生产数据和检测结果；
步骤四：在所述A面贴合自吸附承载膜S2，然后在所述自吸附承载膜S2上打印电极层A的生产信息码；
步骤五：剥离所述自吸附承载膜S1，将所述质子交换膜进行翻转输送；
步骤六：在所述B面涂布电极层B；
步骤七：对所述B面进行电极层检测，在中央控制系统数据库中记录生产数据和检测结果，同时在自吸附承载膜S2上打印电极层B的生产信息码；
步骤八：将完成检测的、双面涂布电极层的质子交换膜收卷，得到连续化的卷状燃料电池CCM膜电极；
步骤九：将连续化的卷状燃料电池CCM膜电极进行输送，通过生产信息码读取装置-1获取电极层B的检测信息并进行修补和再次烘干，然后通过气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置把气体扩散层B1和气体密封层B2定位并贴合到电极层B；
步骤十：将完成气体扩散层B1和气体密封层B2贴合的CCM膜电极进行输送，同时剥离附着于CCM膜电极B面的自吸附承载膜S2，通过生产信息码读取装置-2获取电极层A的检测信息并进行修补和再次烘干，然后通过气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置把气体扩散层A1和气体密封层A2定位并贴合到电极层A；
步骤十一：完成双面气体扩散层和气体密封层贴合后，得到连续化的MEA膜电极；
步骤十二：通过FCT燃料电池工况模拟测试装置对所述MEA膜电极进行加载测试，将测试数据传输到中央控制系统数据库，同时对不合格的MEA膜电极单体进行标注；
步骤十三：通过喷码装置在MEA膜电极指定位置打印产品识别码，将完成检测和产品识别码打印的连续化MEA膜电极进行切割，得到片状的成品燃料电池MEA膜电极。
本发明提出了一种燃料电池CCM膜电极连续化制备装置，包括：
原料放卷装置，用于对质子交换膜进行速度和张力可控的释放；
原始底膜P剥离装置，设置于所述原料放卷装置下游，用于剥离所述质子交换膜的原始底膜；
自吸附承载膜S1贴合装置，设置于所述原始底膜P剥离装置下游，将自吸附承载膜S1贴合到完成原始底膜剥离的质子交换膜的B面；
电极层A涂布和烘干装置，设置于所述自吸附承载膜S1贴合装置下游，用于在质子交换膜的A面涂布电极层A；
电极层涂布质量检测装置MVS-1，设置在所述电极层A涂布和烘干装置的下游，用于对完成A面电极层涂布的CCM膜电极进行检测；
自吸附承载膜S2贴合装置，设置于所述电极层涂布质量检测装置MVS-1的下游，用于将自吸附承载膜S2贴合到完成电极层A涂布的质子交换膜的A面；
生产信息码打印装置a，设置于所述自吸附承载膜S2贴合装置下游，用于在自吸附承载膜S2上打印电极层A的生产信息码；
自吸附承载膜S1剥离装置，设置于所述生产信息码打印装置的下游，用于将自吸附承载膜S1剥离；
电极层B涂布和烘干装置，设置于自吸附承载膜S1剥离装置的下游，用于在质子交换膜的B面涂布电极层B；
电极层涂布质量检测装置MVS-2，设置在所述电极层B涂布和烘干装置的下游，用于对完成B面电极层涂布的CCM膜电极进行检测；
生产信息码打印装置b，设置于电极层涂布质量检测装置MVS-2的下游，用于在自吸附承载膜S2上打印电极层B的生产信息码；
连续化CCM膜电极卷材收卷装置，设置在生产信息码打印装置b的下游，对完成检测的连续化CCM膜电极进行收卷。
基于以上装置，本发明还提出了一种燃料电池CCM膜电极连续化制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：在质子交换膜的B面剥离原始底膜P，然后在所述B面贴合自吸附承载膜S1；
步骤二：在所述质子交换膜的A面涂布电极层A；
步骤三：对所述A面进行电极层检测，在中央控制系统数据库中记录生产数据和检测结果；
步骤四：在所述A面贴合自吸附承载膜S2，然后在所述自吸附承载膜S2上打印电极层A的生产信息码；
步骤五：剥离所述自吸附承载膜S1，将所述质子交换膜进行翻转输送；
步骤六：在所述B面涂布电极层B；
步骤七：对所述B面进行电极层检测，在中央控制系统数据库中记录生产数据和检测结果，同时在自吸附承载膜S2上打印电极层B的生产信息码；
步骤八：将完成检测的、双面涂布电极层的质子交换膜收卷，得到连续化的卷状燃料电池CCM膜电极。
本发明提出了一种片状燃料电池MEA膜电极连续化制备装置，所述装置包括：
连续化CCM膜电极卷材放卷装置，用于将连续化CCM膜电极卷材进行速度和张力可控的释放；
生产信息码读取装置-1，设置于所述放卷装置下游，用于对电极层B的生产信息码进行读取并输出读码数据到中央控制系统；
电极层修补烘干装置-1，设置于所述生产信息码读取装置-1下游，根据中央控制系统的工作指令对存在电极层涂布瑕疵的特定区域进行修补和烘干；
气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置，设置于所述电极层修补烘干装置-1的下游，用于在连续化CCM膜电极的B面贴合气体扩散层B1和气体密封层B2；
生产信息码读取装置-2，设置于所述气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置的下游，用于读取电极层A的生产信息码并输出读码数据到中央控制系统；
自吸附承载膜S2剥离装置，设置于所述生产信息码读取装置-2的下游，用于将自吸附承载膜S2从连续化CCM膜电极卷材上分离；
电极层修补烘干装置-2，设置于所述自吸附承载膜S2剥离装置下游，根据中央控制系统的工作指令对存在电极层涂布瑕疵的特定区域进行修补和烘干；
气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置，设置于所述电极层修补烘干装置-2的下游，用于在连续化CCM膜电极的A面贴合气体扩散层A1和气体密封层A2；
喷喷码和同步切割装置，设置在所述气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置的下游，用于在连续化MEA膜电极单体的指定位置打印产品识别码，同时将连续化MEA膜电极裁切为指定形状的单体。
基于以上装置，本发明还提出了一种片状燃料电池MEA膜电极连续化制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤I：将连续化的卷状燃料电池CCM膜电极进行输送，通过生产信息码读取装置-1获取电极层B的检测信息并进行修补和再次烘干，然后通过气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置把气体扩散层B1和气体密封层B2定位并贴合到电极层B；
步骤II：将完成气体扩散层B1和气体密封层B2贴合的CCM膜电极进行输送，同时剥离附着于CCM膜电极B面的自吸附承载膜S2，通过生产信息码读取装置-2获取电极层A的检测信息并进行修补和再次烘干，然后通过气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置把气体扩散层A1和气体密封层A2定位并贴合到电极层A；
步骤III：完成双面气体扩散层和气体密封层贴合后，得到连续化的MEA膜电极；
步骤IV：通过FCT燃料电池工况模拟测试装置对所述MEA膜电极进行加载测试，将测试数据传输到中央控制系统数据库，同时对不合格的MEA膜电极单体进行标注；
步骤V：通过喷码装置在MEA膜电极指定位置打印产品识别码，将完成检测和产品识别码打印的连续化MEA膜电极进行切割，得到片状的成品燃料电池MEA膜电极。
本发明提出的装置中进一步包括：FCT燃料电池工况模拟测试装置，设置于所述气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置的下游，用于对连续化的MEA膜电极单体进行加载测试，获得最终的质量数据。
本发明提出的方法中，在制备得到连续化的卷状燃料电池CCM膜电极后，还进一步包括以下步骤：
将连续化的卷状燃料电池CCM膜电极进行分拣，根据所述生产信息码读取结果进行修复，并将无法修复的膜电极单体进行标识以便于剔除；
将修复后的连续化的卷状燃料电池CCM膜电极用于制备MEA膜电极后，通过FCT燃料电池工况模拟测试装置进行复检，确保修复结果的可靠性和可追溯性。
本发明提出的方法中，所述电极层涂布的方法为刮刀涂布、丝网印刷、凹版印刷或喷涂。
本发明提出的方法中，在质子交换膜贴合自吸附承载膜的步骤中，包括以下：
通过传感器检测质子交换膜的运行状态和位置；
对所述自吸附承载膜加载静电，通过贴合装置与质子交换膜进行贴合。
本发明提出的方法中，所述自吸附承载膜通过静电加载装置输出高压电场，将质子交换膜吸附于自吸附承载膜上，根据制备工艺调整电压、电流强度和输出极性，所述电压调整范围为20KV～50KV，所述电流调整强度为500mA～1000mA，所述输出极性为正极或负极。
本发明提出的方法中，在所述质子交换膜的A/B面涂布电极层A/B的步骤中，包括：
通过精确输送系统控制自吸附承载膜S1/S2的运行状态，将所述吸附于自吸附承载膜S1/S2的质子交换膜输送到电极层涂布装置，通过中央控制系统管理运行状态，同时通过光电传感器检测和校正传动系统误差值；
在设定尺寸范围内根据中央控制系统的指令进行电极层的涂布操作。
本发明提出的方法中，所述在质子交换膜的双面完成电极层涂布后，进行电极层检测的步骤，包括：
通过电极层检测装置对电极层涂布区域进行图像采集，将亮度信号转换为数字信号，通过中央控制系统内预设的软件进行判别；
对电极层涂布存在缺陷的CCM膜电极进行生成数据系统标注，同时记录到可视的信息码中；
完成电极层检测装置检测后得到连续化CCM膜电极卷材。
本发明提出的方法中，所述自吸附承载膜S1/S2通过表面活化处理、物理加工处理、化学方法处理中的至少一种，使其进行表面净化并且保持透明/接近透明的性状，去除胶黏剂和能导致粘连、污染的物质。
本发明提出的方法中，所述自吸附承载膜S1/S2的两侧设置有宽度10mm-30mm的功能区域，用于打印可视化的生产信息码。
本发明属于质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell-PEMFC)技术领域，公开了一种可以针对卷状质子交换膜进行批处理制备燃料电池CCM膜电极和MEA膜电极的方法，在质子交换膜上涂布电极层，实现卷对卷的连续化CCM膜电极和MEA膜电极制备。采用可以多次贴合、剥离的自吸附承载膜作为承载和输送系统，制备得到连续化卷状CCM膜电极。进一步能够实现连续化贴合气体扩散层、气体密封层得到连续化MEA膜电极。本发明还公开了一种用于制备所述燃料电池CCM膜电极和MEA膜电极的装置，通过感应装置、信号采集装置、电极层检测系统(机器视觉系统MVS)、FCT燃料电池工况模拟测试装置为中央控制系统提供运行状态信号和生产数据信息，以程序化指令管理所述装置的运行状态，实现自动化高效制造过程。本发明中采用精确输送系统，以在输送中可以达到高精度的纵向、横向运行控制。
本发明中制备连续化CCM膜电极和MEA膜电极的具体方法中采用自吸附承载膜为载体和生产信息记载体，所述自吸附承载膜为一种经过改性处理的、具有一定强度的薄膜，在本发明所述的制备过程中的吸附强度可调节。该自吸附承载膜不含有任何胶黏剂成份，表面摩擦系数极低，对质子交换膜、电极层等不会产生机械性损伤和化学物质污染。
本发明用于制备连续化CCM膜电极和进一步制备MEA膜电极的装置，通过分布于整个系统每个工位的传感器和信号采集装置，以及机器视觉识别系统MVS、FCT燃料电池工况模拟测试装置，为中央控制系统提供运行状态信号和参数，以程序化指令管理这套装置的运行状态，实现膜电极的自动化、高效制备过程；所述的制备过程采用精确输送系统，该输送系统在输送过程中可以达到高精度的纵向、横向运行控制。
本发明的制备方法和装置能够适应厚度极薄、接近物理性能极限的质子交换膜的运行控制和管理，进而满足连续化CCM膜电极的制备，以及进一步加工为MEA膜电极单体的制备过程。
本发明能够实现国内质子交换膜燃料电池领域在核心零部件和关键装备技术上的自主创新，突破批量制造中的技术瓶颈，降低制造成本，从而提升该产业的发展节奏。
本发明创造性地采用了一种不含任何胶黏成分的自吸附薄膜作为承载体和生产数据记载媒介，结合精确的运行控制系统，以该自吸附承载膜为可靠输送载体，从而实现从原始卷状的质子交换膜到卷状的燃料电池CCM膜电极的制备，同时能够在自吸附承载膜的指定区域通过喷码装置写入每一个膜电极单体的生产数据，实现高品质生产管理。进一步加工后可得到连续化MEA膜电极单体的整个制造过程，实现燃料电池膜电极的规模化、高效化制造。
本发明具有技术上的高兼容性。由于质子交换膜材料技术的不断迭代更新，未来的质子交换膜燃料电池逐步采用厚度接近物理极限的质子交换膜。基于自吸附承载膜的精确输送体系可以满足接近极限厚度、材料属性不断革新的质子交换膜的输送和加工过程，可以适应更高技术标准的燃料电池膜电极的制造需求，从而降低燃料电池的研发、制造和装备升级迭代成本，尽快实现质子交换膜燃料电池的大规模产业应用。
本发明具有技术上的前瞻性，通过自主研发的中央控制系统软件，实现了电极层涂布阶段的模块化管理，能够适应各种涂布手段(包括但不限于刮刀涂布、丝网印刷、凹版印刷、喷涂)在质子交换膜的2侧表面的涂布加工。
本发明具有技术上的可靠性，采用机器视觉识别系统MVS、FCT燃料电池工况模拟测试装置进行电极层在线检测和生产数据管理，实现零缺陷生产过程。
本发明基于一种创新性的自吸附承载膜系统，具备对各种材质和各种厚度的质子交换膜的高兼容性，且具备一定的前瞻性，可以适应未来接近物理极限厚度的质子交换膜的加工过程。本发明同时提出了一种连续化CCM膜电极和MEA膜电极的制备方法和装置，结合自主知识产权的中央控制系统软件和成熟的自动化控制技术，实现连续可靠的CCM膜电极制备，并可进一步连续化加工MEA膜电极单体。
本发明借鉴了传统薄膜行业的加工技术和高分子材料改性技术，采用了成熟的机器视觉识别技术等进行质量管理和控制，同时开发出一套自主知识产权的FCT(Fuel CellTest)燃料电池工况模拟测试装置和中央控制系统软件实行全程数据管理和生产控制，从而提供一种高效、智能化、一体化、全封闭运行的连续化CCM膜电极制备和MEA膜电极制备方法，同时可以大幅度提高产能，同时极大程度上减少了技术工程人员的需求，提供单机年产能15万平方米以上膜电极单体的理论产能。
FCT燃料电池工况模拟测试是利用未切断的连续化MEA的状态，联机进行双面密封加压，同时输入氢气和氧气引发电化学反应，基于这种电化学反应的启动速度非常快，一般几秒之后就能录得电流和电压数据，1-2米长度的测试平台和测试模具(双极板)可以满足10到20片膜电极单体的测试，配合以本发明卷材输送协同机制的作用，可以达到在线实测膜电极单体的效果。
本发明确立了高兼容性(质子交换膜适用性)、高度模块化(电极层涂布工艺可定制)、高可靠性(全程质量可追溯)、高产出率(年产15万平方米以上膜电极)的膜电极制备工艺和装置的技术路线，由此可以突破困扰燃料电池行业规模化瓶颈，实现核心技术装备的自主知识产权和实际应用。
附图说明
图1是本发明燃料电池CCM膜电极连续化制备的装置的结构示意图。
图2是本发明燃料电池CCM膜电极的进一步连续化制备MEA膜电极的装置的结构示意图。
图3a是本发明连续化CCM膜电极示意图。
图3b是本发明连续化CCM膜电极A面示意图。
图3c是本发明连续化CCM膜电极B面示意图。
图4a是本发明CCM膜电极单体示意图。
图4b是本发明MEA膜电极单体示意图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
图1中，1-1：原料放卷装置；1-2：原始底膜P剥离装置；1-3：自吸附承载膜S1贴合装置；1-4、1-5：电极层A涂布和烘干装置；1-6：电极层涂布质量检测装置MVS-1；1-7：自吸附承载膜S2贴合装置；1-8：生产信息码打印装置a；1-9：自吸附承载膜S1剥离装置；1-11、1-12：电极层B涂布和烘干装置；1-13：电极层涂布质量检测装置MVS-2；1-14：生产信息码打印装置b；1-15：连续化CCM膜电极卷材收卷装置。
图2中，2-1：连续化CCM膜电极卷材放卷装置；2-2：生产信息码读取装置-1；2-3、2-4：电极层修补烘干装置-1；2-5：气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置；2-7：生产信息码读取装置-2；2-8：自吸附承载膜S2剥离装置；2-9、2-10：电极层修补烘干装置-2；2-11：气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置；2-12：FCT燃料电池工况模拟测试装置；2-13、2-14：喷码和同步切割装置。
本发明提出了一种燃料电池CCM膜电极的制备方法，在原始状态为卷状的质子交换膜的双面涂布电极层，采用表面经过处理的、可多次同步贴合、剥离的高强度自吸附承载膜作为承载和输送系统，并经过电极层检测系统(机器视觉系统MVS)的检测和数据记录，在自吸附承载膜的指定位置记录电极层涂布加工过程中的生产数据信息，批处理后得到卷状燃料电池CCM膜电极，得到质量可控的连续化CCM膜电极卷材。进一步贴合气体扩散层、气体密封层后可得到质量可控的连续化MEA膜电极，进一步经过同步切割，得到片状MEA膜电极。
本发明提出的燃料电池CCM膜电极的制备方法，包括以下步骤：
可以适应各种材质的质子交换膜的连续化卷对卷加工，其加工过程涵盖双面预处理、涂布、检测、贴合、质量控制、切割等工序；
可以适应各种厚度的质子交换膜的连续化卷对卷加工，包括厚度极薄、机械性能接近极限的质子交换膜的连续化卷对卷加工，其加工过程涵盖双面预处理、涂布、检测、贴合、质量控制、切割等工序；
其连续化卷对卷加工的全过程中，以一种自吸附承载膜作为承载输送系统和生产数据记录媒介，达到连续化卷对卷加工过程的精准控制和全程质量管理；
以一种自吸附承载膜作为承载输送系统时，能够进行多次同步贴合、无损剥离，实现连续化卷对卷加工的全过程；
以一种自吸附承载膜作为生产数据记录媒介时，能够全程记录每一个膜电极单体的生产数据和质量检测结果，从而实现后续加工过程的零损耗目标；
一种连续化卷对卷生产燃料电池CCM膜电极的装置，完成连续化燃料电池CCM膜电极的加工全过程，涵盖了双面预处理、涂布、贴合、质量控制、切割等工序；
在质子交换膜的B面剥离原始底膜P，然后同步贴合自吸附承载膜S1；
在质子交换膜的A面涂布电极层A，涂布的方法为刮刀涂布、丝网印刷、凹版印刷、喷涂中的一种；
在完成电极层A涂布的质子交换膜的A面进行电极层检测，在中央控制系统数据库中记录生产数据和检测结果；
在完成电极层A涂布的质子交换膜的A面同步贴合自吸附承载膜S2，然后在自吸附承载膜S2的指定位置打印电极层A的生产信息码
剥离质子交换膜的B面的自吸附承载膜S1，然后通过精确输送系统将质子交换膜进行翻转输送；
在质子交换膜的B面涂布电极层B，涂布的方法为刮刀涂布、丝网印刷、凹版印刷、喷涂中的一种；
在完成电极层B涂布的质子交换膜的B面进行电极层检测，在中央控制系统数据库中记录生产数据和检测结果，同时在自吸附承载膜S2的指定位置打印电极层B的生产信息码；
将完成检测的、双面涂布电极层的质子交换膜收卷，得到连续化的卷状燃料电池CCM膜电极，其中的每一个CCM膜电极单体的生产数据和检测结果可以通过信息码读取，也可以从中央控制系统中读取。
本发明进一步包括以下步骤：
将连续化的卷状燃料电池CCM膜电极的B面进行分拣，根据信息码读取结果进行修复，修复的方法为刮刀涂布、丝网印刷、凹版印刷、喷涂中的一种，将无法修复的电极层B进行标识以便于剔除，确保后续工序中的零瑕疵率；
将修复后的连续化的卷状燃料电池CCM膜电极进行输送，通过贴合装置把商业化气体扩散层B1和气体密封层B2精确定位并贴合到电极层B；
将完成气体扩散层B1和气体密封层B2贴合的CCM膜电极进行输送，对连续化的卷状燃料电池CCM膜电极的A面进行分拣，根据信息码读取结果进行修复，修复的方法为刮刀涂布、丝网印刷、凹版印刷、喷涂中的一种，将无法修复的电极层A进行标识以便于剔除，确保后续工序中的零瑕疵率；
将修复后的连续化的卷状燃料电池CCM膜电极进行输送，通过贴合装置把商业化气体扩散层A1和气体密封层A2精确定位并贴合到电极层A；
完成双面气体扩散层(A1,B1)和气体密封层(A2,B2)后即得到连续化的MEA膜电极，通过FCT燃料电池工况模拟测试装置进行联机检测，将不良品进行标注并记录到生产数据系统；
将连续化MEA膜电极进行产品识别码打印并同步切割，得到片状的成品MEA膜电极；
自吸附承载膜S1/S2的运行采用精确输送系统，该输送系统在输送中可以达到高精度的纵向、横向运行控制；
该精确输送系统使用自吸附承载膜S1/S2为载体，其吸附强度可调节，自吸附承载膜S1/S2不含有任何胶粘剂，对质子交换膜、电极层等不产生机械损伤和化学物质污染；
自吸附承载膜S1/S2的2侧预留生产信息码的记录位置，通过喷码装置实时记录膜电极单体的生产数据和检测结果。
本发明自吸附承载膜S1/S2通过静电加载装置输出电场，可以将质子交换膜吸附于自吸附承载膜S1/S2上，根据不同的制备工艺要求调整电压、电流强度和输出极性，电压调整范围为20KV～50KV，电流调整强度为500mA～1000mA，输出极性为正极或负极。
本发明通过精确输送系统完成对自吸附承载膜S1/S2的输送控制，其中的精确输送系统对于自吸附承载膜S1/S2的运行精度控制为：±0.1mm/step。
本发明所使用的自吸附承载膜S1/S2通过表面活化处理、物理加工处理、化学方法处理中的至少一种，使其进行表面净化并且保持透明/接近透明的性状，不含有任何胶黏剂和其他导致粘连、污染的物质。
本发明在剥离质子交换膜的原始底膜P后，同步在质子交换膜的B面贴合自吸附承载膜S1的步骤中，必须包括：
通过传感器检测质子交换膜的运行状态和位置；
对自吸附承载膜S1加载静电，通过贴合装置与质子交换膜B面进行贴合，形成有效支撑，贴合效果达到平整不起翘，贴合后在输送过程中保持整体性，不会松动侧移。
本发明在质子交换膜的A面涂布电极层A的步骤中，必须包括：
依靠自吸附承载膜S1的精准输送装置，在设定尺寸范围内，根据中央控制系统的指令进行电极层A的涂布操作；
将电极层A烘干，烘干的方式为高温烘道或低温烘道中的一种，通过电极层检测系统MVS-1测量和记录烘干后的电极层A涂布的生产数据和检测结果，通过中央控制系统记录该数据。
本发明在质子交换膜的B面涂布电极层B的步骤中，必须包括：
在完成电极层A涂布的质子交换膜的A面贴合自吸附承载膜S2，然后在自吸附承载膜S2的指定位置打印电极层A的生产信息码，同步剥离质子交换膜B面的自吸附承载膜S1；
通过自吸附承载膜S2将完成A面电极层涂布的质子交换膜输送到电极层B涂布装置，通过中央控制系统管理运行状态，同时通过光电传感器检测和校正传动系统误差值；
在设定尺寸范围内根据中央控制系统的指令进行电极层B的涂布操作；
将的电极层B烘干，烘干的方式为高温烘道或低温烘道中的一种，通过电极层检测系统MVS-2测量和记录烘干后的电极层B涂布的生产数据和检测结果，通过中央控制系统记录该数据，同时在自吸附承载膜S2的指定位置打印电极层B的生产信息码。
本发明在质子交换膜的双面面完成电极层A和B涂布后，进行电极层检测系统(机器视觉系统MVS)检测的步骤中，必须包括：
将完成电极层涂布的连续化CCM膜电极，以自吸附承载膜为承载输送体，输送到电极层检测系统(机器视觉系统MVS)；
通过电极层检测系统(机器视觉系统MVS)对电极层涂布区域进行图像采集，将亮度信号转换为数字信号，通过中央控制系统内预设的软件进行判别；
对电极层涂布存在缺陷的CCM膜电极进行生成数据系统标注，同时记录到可视的信息码中；
完成电极层检测系统(机器视觉系统MVS)检测后得到连续化CCM膜电极卷材。
本发明将连续化的CCM膜电极卷材进行后续加工的过程中，根据信息码读取结果进行电极层修复，修复的方法为刮刀涂布、丝网印刷、凹版印刷、喷涂中的一种，将无法修复的膜电极单体进行标注，确保后续工序中的零瑕疵率；将完成电极层修复和气体扩散、气体密封层贴合后得到的连续化MEA膜电极进行二次检测，确保修复结果的可靠性；经过二次检测得到质量可靠的MEA膜电极单体。
本发明进一步可将连续化CCM膜电极卷材的双面贴合气体扩散层和气体密封层的步骤中，必须包括：
通过精确输送系统进行自吸附承载膜S2输送，把连续化CCM膜电极卷材输送到贴合装置，通过中央控制系统进行定位，通过传感器检测和纠正运行误差，通过贴合装置把预先准备好的商业化气体扩散层B1和气体密封层B2贴合到电极层B，通过压制完成连续化CCM膜电极的B面加工；
通过精确输送系统把贴合了气体扩散层B1和气体密封层B2的连续化CCM膜电极卷材输送到自吸附承载膜S2剥离装置，剥离自吸附承载膜S2后，通过中央控制系统进行定位，通过传感器检测和纠正运行误差，通过贴合装置把预先准备好的商业化气体扩散层A1和气体密封层A2贴合到电极层A，经过压制完成连续化CCM膜电极的双面加工；
本发明连续化MEA膜电极可以进一步加工为成品MEA膜电极单体的步骤中，必须包括：
把连续化的MEA膜电极输送到FCT燃料电池工况模拟测试装置，进行二次质量检测,同时将检测数据记录到中央控制系统软件数据库中；
通过中央控制系统的指令，同时根据传感器的检测信号管理连续化MEA膜电极的输送状态；
通过喷码装置在每一个MEA膜电极单体上打印产品识别码；
通过同步切割装置把连续化MEA膜电极切割为MEA膜电极单体。
本发明还提出了一种燃料电池CCM膜电极连续化制备的装置，装置包括：
原料放卷装置，其作用是对质子交换膜进行速度和张力可控的释放；
质子交换膜原始底膜P剥离装置，设置于原料放卷装置下游，自吸附承载膜S1贴合装置上游，用于将质子交换膜的原始底膜剥离；
自吸附承载膜S1贴合装置，设置于原始底膜P剥离装置下游，在A面涂布装置上游，将自吸附承载膜S1贴合到完成原始底膜P剥离的质子交换膜的B面，形成一个易于精确输送的整体；
电极层A涂布和烘干装置，设置于自吸附承载膜S1贴合装置下游，在电极层涂布质量检测装置MVS-1上游，用于在质子交换膜的A面涂布电极层A；
电极层涂布质量检测装置MVS-1，设置在电极层A涂布和烘干装置的下游，用于对完成A面电极层涂布的CCM膜电极进行检测；
自吸附承载膜S2贴合装置，设置于电极层涂布质量检测装置MVS-1的下游，电极层A生产信息码打印装置的上游，用于将自吸附承载膜S2贴合到完成电极层A涂布的质子交换膜的A面，形成一个易于精确输送的整体；
生产信息码打印装置，设置在自吸附承载膜S2贴合装置的下游，自吸附承载膜S1剥离装置的上游，用于在自吸附承载膜S2的指定位置打印电极层A的生产信息码；
自吸附承载膜S1剥离装置，设置于生产信息码打印装置的下游，在电极层A涂布和烘干装置上游，将自吸附承载膜S1剥离；
电极层B涂布和烘干装置，设置于自吸附承载膜S1剥离装置的下游，在电极层涂布质量检测装置MVS-2的上游，用于在质子交换膜的B面涂布电极层B；
电极层涂布质量检测装置MVS-2，设置在电极层B涂布和烘干装置的下游，用于对完成B面电极层涂布的CCM膜电极进行检测；
生产信息码打印装置，设置于电极层涂布质量检测装置MVS-2的下游，在连续化CCM膜电极收卷装置的上游，用于在自吸附承载膜S2的指定位置打印电极层B的生产信息码；
连续化CCM膜电极卷材收卷装置，设置生产信息码打印装置的下游，对完成检测的连续化CCM膜电极进行收卷。
本发明还提出了一种燃料电池CCM膜电极的进一步连续化制备MEA膜电极的装置，包括：
连续化CCM膜电极卷材放卷装置，其作用是将的连续化的CCM膜电极卷材进行速度和张力可控的释放；
生产信息码读取装置-1，设置于放卷装置的下游，电极层修补烘干装置-1的上游，对自吸附承载膜S2所加载的电极层B信息码进行读取并输出读码数据到中央控制系统；
电极层修补烘干装置-1，设置于生产信息码读取装置下游，气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置上游，根据中央控制系统的工作指令对存在电极层涂布瑕疵的特定区域进行精确修补和烘干；
气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置，设置于电极层修补烘干装置-1的下游，生产信息码读取装置-2的上游，用于在连续化CCM膜电极的B面贴合气体扩散层B1和气体密封层B2；
生产信息码读取装置-2，设置于气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置的下游，自吸附承载膜S2剥离装置的上游，在剥离吸附承载膜S2之前读取电极层A信息码并输出读码数据到中央控制系统；
自吸附承载膜S2剥离装置，设置于生产信息码读取装置-2的下游，电极层修补烘干装置-2的上游，用于将自吸附承载膜S2和完成B面贴合气体扩散层B1和气体密封层B2的连续化CCM膜电极卷材上分离；
电极层修补烘干装置-2，设置于自吸附承载膜S2剥离装置下游，气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置上游，根据中央控制系统的工作指令对存在电极层涂布瑕疵的特定区域进行精确修补和烘干；
气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置，设置于电极层修补烘干装置-2的下游，FCT燃料电池工况模拟测试装置的上游，用于在连续化CCM膜电极的A面贴合气体扩散层A1和气体密封层A2；
FCT燃料电池工况模拟测试装置，设置于气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置的下游，喷码和同步切割装置的上游，用于检测完成双面电极层修补，同时双面完成气体扩散层和气体密封层贴合的连续化MEA膜电极的电极层复检；
喷码和同步切割装置，设置在FCT燃料电池工况模拟测试装置的下游，用于在完成电极层复检的连续化MEA膜电极单体的指定位置打印产品识别码，同时将连续化MEA膜电极裁切为指定形状的单体。
本发明中的质子交换膜与自吸附承载膜的贴合方式：通过一组柔性展平辊的延展和挤压，让质子交换膜与自吸附承载膜之间的空气进行排除，静电加载装置在自吸附承载膜的表面产生的强电荷极性能够将质子交换膜稳固地吸附于自吸附承载膜的表面。静电加载装置的电压范围为20KV～50KV,电流强度为500mA～1000mA。
本发明涂布了电极层的质子交换膜与气体扩散层、气体密封层的贴合方式：通过一组特定热压模具的挤压作用，依据中央控制系统的指令信号，将预制的气体扩散层、气体密封层材料按照特定位置进行贴合热压处理，和涂布了电极层的质子交换膜压制为一体。
燃料电池CCM膜电极的加工需要保持物料表面的高度洁净和不受外力损伤变形，本发明精确输送系统是一个封闭的运行环境，以自吸附承载膜为机械输送载体，承受来自于传动系统的横向拉力、纵向张力和压辊压力，避免这些机械力作用于质子交换膜以及经过各个加工工序后的膜电极半成品，直至完成连续化CCM膜电极卷材，还可以进一步加工成片状的MEA膜电极成品。该精确输送系统通过各组感应装置收集运行参数，通过中央控制系统进行实时控制，运行的精度为±0.1mm/step(表示每一个动作的运行误差小于±0.1mm)。
本发明提出了一种特殊的承载膜体系，所使用的承载膜宽度大于质子交换膜宽度，在承载膜2侧预留出一个空白边，这个空白边是精确输送系统的主要受力位置，同时也是进行喷码打印的位置，能够为每一个膜电极单体的每一个面的涂布过程和结果建立数据档案，用信息码的方式进行打印，实现全程可控和可追溯。
本发明连续化CCM膜电极是保持卷状的质子交换膜，已经完成了双面的电极层涂布和检测，可以用于后续的MEA膜电极制备，这个阶段是相对刚性的制备过程。而后续的MEA膜电极必须按照不同的应用场景进行规格、尺寸乃至更多方面的定制，需要配合不同的极流板(双极板)进行定制，是在卷状的CCM膜电极上压制气体扩散层和气体密封层再切割成的片状成品，用于燃料电池的电堆组装，基本的组装结构为：单极板/MEA/双极板MEA/双极板MEA/双极板……MEA/单极板。
本发明精确输送系统的核心在于把作用力都加载在自吸附承载膜上，避免质子交换膜和其他材料表面的受力，从而在根本上彻底解决质子交换膜的输送问题，以及在各个工序的加工时产生的累积误差的问题，自吸附承载膜就是一个“传送带”，精确输送系统把所有的作用力都输出在“传送带”上，基于这个静电膜的高强度和平整度，就可以精确控制运行参数。
由于CCM膜电极是双面涂布电极层，电极层的涂布缺陷将造成MEA膜电极在燃料电池装堆运行中产生效能的误差，业界称为“一致性”问题。而本发明在完成CCM膜电极双面涂布后加入电极层检测系统，该系统源于“机器视觉系统Machine Vision System-MVS”，通过CCD/CMOS感光器件对电极层涂布进行光学测量，结合预制的软件进行涂布质量识别。由于Pt/C电极层是单一黑色，可以确保光学识别的正确率。同时，这个识别系统可以进行联机的物理标注，将缺陷单体进行有效标注，同时记录到生产数据系统中。由于本发明的整个装置的运行速度是比较缓慢的(预计的每分钟运行速度为300cm～500cm)，同时具有输送的协同装置对连续输送和停顿加工、检测动作进行平衡管理，因此每组CCM膜电极单体(通常的长度为10cm～15cm)在电极层检测系统的停留时间足够完成检测和识别，通常的感光时间以秒为单位，因此可以满足联机进行机器视觉系统识别的条件。完成电极层修复后的CCM膜电极经过贴合工序，将气体扩散层和气体密封层压制到CCM膜电极的2侧后制成MEA膜电极，需要对MEA膜电极单体进行二次复检以确保合格率，本发明加入了FCT(Fuel Cell Test)燃料电池工况模拟装置，通过联机加载的方式对连续化MEA膜电极的单体进行密封加载检测，通过燃料电池实际工况的试运行获得真实的质量数据。由于氢气和氧气加载后的电化学反应速度以秒为单位，在布置了足够长度的测试平台后能够满足联机进行燃料电池工况模拟测试。连续化的MEA膜电极能够让燃料电池工况模拟测试的效率达到最高效率。
实施例1
本实施例中，所述质子交换膜的原始状态为卷状，在进行电极层A涂布之前，通过原料放卷装置将原始卷状的质子交换膜进行线性输送，在本实施例中将从原始卷状释放出来的质子交换膜的正面规定为A面，另一面带有原始保护膜P，在本实施例中将这个带有原始保护膜P的面规定为质子交换膜的B面。
本实施例提供连续化CCM膜电极制备方法，通过以下技术方案进行实施：
1)剥离质子交换膜的原始保护膜P；
2)在质子交换膜的B面贴合自吸附承载膜S1；
3)在质子交换膜的A面涂布和烘干电极层A；
4)对电极层A实施电极层检测和数据记录；
5)在完成电极层A涂布的质子交换膜的A面贴合自吸附承载膜S2；
6)在自吸附承载膜S2的指定位置打印电极层A的生产信息码；
7)剥离自吸附承载膜S1；
8)在质子交换膜的B面涂布电极层B；
9)对电极层A实施电极层检测和数据记录；
10)在自吸附承载膜S2的指定位置打印电极层B的生产信息码；
11)收卷后得到连续化CCM膜电极。
其中，质子交换膜是指目前燃料电池主流技术方案所采用的全氟磺酸膜，其具有化学稳定性好，气体阻隔性能好、热稳定性高，电导率高等特性，是燃料电池膜电极的关键材料之一。
其中，所述自吸附承载膜S1/S2是一种具有显著极性的聚烯烃薄膜，在本实施例中的自吸附承载膜S1/S2还必须具备高透明度、高机械强度、高表面硬度、低摩擦系数等特性，其厚度为50um～200um，表面硬度为1H～3H，透光率为80～99％。
其中，所述的电极层检测装置采用机器视觉识别系统MVS。
其中，所述的生产信息码为中央控制系统软件生成的生产信息记录码。
其中，所述的二次复检装置采用FCT燃料电池工况模拟测试装置。
其中，所述的产品识别码为中央控制系统软件生成的MEA膜电极单体的唯一性识别码。
实施例2
本实施例连续化CCM膜电极的制备方法包括以下步骤：
1)剥离质子交换膜B面的原始底膜P，并贴合自吸附承载膜S1，贴合时在自吸附承载膜S1上加载电压和电流强度为20KV/500mA～50KV/1000mA，电场极性为正极或负极，贴合后使之与质子交换膜形成一个易于输送的整体；
其中，所述自吸附承载膜S1通过表面活化处理、物理加工处理、化学方法处理中的至少一种，使其进行表面净化并且保持透明/接近透明，且不含有任何胶黏剂和其他导致粘连、污染的物质；
其中，通过动作传感器来感知自吸附承载膜S1的释放动作，通过精确输送系统控制运行精度为：±0.1mm/step
2)在质子交换膜的A面涂布电极层A并进行烘干干燥处理；
其中，采用A面涂布装置涂布电极层A，通过中央控制系统对A面电极层涂布装置进行控制和管理，通过精确输送系统对自吸附承载膜S1的纵向和横向运行进行精确控制，通过烘干装置将完成电极层A涂布的区域进行烘干干燥处理；
3)在完成电极层A涂布和烘干后对涂布结果进行联机检测，通过机器视觉识别系统MVS-1扫描涂布效果，通过中央控制系统记录实时检测数据和结果；
4)在完成电极层A检测的质子交换膜的A面贴合自吸附承载膜S2，贴合时在自吸附承载膜S2上加载电压和电流强度为20KV/500mA～50KV/1000mA，电场极性为正极或负极，贴合后使之与质子交换膜形成一个易于输送的整体；
其中，所述自吸附承载膜S1通过表面活化处理、物理加工处理、化学方法处理中的至少一种，使其进行表面净化并且保持透明/接近透明，且不含有任何胶黏剂和其他导致粘连、污染的物质；
其中，通过动作传感器来感知自吸附承载膜S2的释放动作，通过精确输送系统控制运行精度为：±0.1mm/step
5)在完成贴合的自吸附承载膜S2的指定位置打印电极层A的生产信息码；
6)剥离自吸附承载膜S1，将质子交换膜的B面暴露，便于进行后续操作；
7)在质子交换膜的B面涂布电极层B并进行烘干干燥处理；
其中，采用B面涂布装置涂布电极层B，通过中央控制系统对B面电极层涂布装置进行控制和管理，通过精确输送系统对自吸附承载膜S2的纵向和横向运行进行精确控制，通过烘干装置将完成电极层B涂布的区域进行烘干干燥处理；
8)在完成电极层B涂布和烘干后对涂布结果进行联机检测，通过机器视觉识别系统MVS-2扫描涂布效果，通过中央控制系统记录实时检测数据和结果；
9)在完成贴合的自吸附承载膜S2的指定位置打印电极层B的生产信息码；
10)将完成双面电极层涂布和检测，同时附着于自吸附承载膜S2的质子交换膜进行收卷，得到连续化CCM膜电极卷材和完整的生产数据记录。
实施例3
本实施提供一种连续化燃料电池CCM膜电极的制造方法，所述之燃料电池以目前主流技术方案所采用的质子交换膜燃料电池为例，进行具体实施例的说明，如图1所示，包括如下步骤：
1-1：通过放卷装置将原始质子交换膜进行速度、张力和状态可控的释放，所述质子交换膜的原始状态为卷状并附带有原始底膜P，在本实施例中将这个带有原始底膜P的面规定为质子交换膜的B面、另一侧规定为A面；
1-2：在启动电极层A涂布之前，剥离质子交换膜B面的原始底膜P，使之可以在下一个工序进行自吸附承载膜S1的贴合；
1-3：把剥离原始底膜P的质子交换膜的B面贴合到自吸附承载膜S1，通过中央控制系统的设定和感应器的信号控制，通过静电加载装置将质子交换膜附着于自吸附承载膜S1的表面，在本实施例中采用的自吸附承载膜S1的宽度大于质子交换膜的2侧各20mm，贴合时加载的电压和电流强度为20KV/500mA，贴合后使之与质子交换膜形成一个易于输送的整体，自吸附承载膜S1采用聚烯烃薄膜经过表面活化处理，活化处理的方式包括机械处理、化学方法处理、涂布处理等方式中的至少一种，使其具备高极性、低粘度，既易于剥离也不会损伤质子交换膜和电极层，在本实施例中，自吸附承载膜S1的厚度为50μm，完成贴合后使之与质子交换膜形成一个易于输送的整体；
1-4：附着了质子交换膜的自吸附承载膜S1上通过精确输送系统能够达到横向±0.1mm纠偏和纵向(线性输送方向)±0.1mm/step的输送精度，可以进行质子交换膜的A面的电极层A的精确涂布，涂布方式包括刮刀式涂布、丝网涂布、喷墨式涂布、凹版印刷式涂布、3D打印式涂布等涂布方式中的一种，所述的电极层A可以是阳极催化剂层，也可以是阴极催化剂层，本实施例中为阳极催化剂层；
1-5：通过烘干装置对完成电极层A涂布的质子交换膜的A面进行干燥处理，使阳极催化层中的溶剂和水分得到挥发，形成固化状态牢固附着于质子交换膜的A面。本实施例中采用热风干燥方式进行处理，热风装置的温度不低于85℃，热风处理时间不超过5分钟；
1-6：完成电极层A涂布和烘干后对涂布结果进行联机检测，通过机器视觉识别系统MVS-1扫描涂布效果，通过中央控制系统记录实时检测数据和结果；
1-7：贴合自吸附承载膜S2，通过中央控制系统的设定和感应器的信号控制，通过静电加载装置将完成电极层A检测的质子交换膜的A面附着于自吸附承载膜S2的表面，在本实施例中采用的自吸附承载膜S2的宽度大于质子交换膜的2侧各25mm，其中至少1侧为生产信息码记录区域，贴合时加载的电压和电流强度为20KV/500mA，贴合后使之与质子交换膜形成一个易于输送的整体，自吸附承载膜S2采用聚烯烃薄膜经过表面活化处理，活化处理的方式包括机械处理、化学方法处理、涂布处理等方式中的至少一种，使其具备高极性、低粘度，既易于剥离也不会损伤质子交换膜和电极层，在本实施例中，自吸附承载膜S2的厚度为50μm，完成贴合后使之与质子交换膜形成一个易于输送的整体；
1-8：在完成贴合的自吸附承载膜S2的指定1侧位置打印电极层A的生产信息码，该生产信息码的数据和中央控制系统的数据库保持一致，并且易于后续生产和检测工序中随时读取；
1-9：通过剥离装置将自吸附承载膜S1剥离于质子交换膜的B面，通过精确输送系统对自吸附承载膜S2进行后续运行控制，剥离后的自吸附承载膜S1进行收卷和清理后可重复使用；
1-10：通过精确输送系统对自吸附承载膜S2进行运行控制，然后将质子交换膜进行翻转输送，易于对质子交换膜的B面进行电极层B的涂布和处理；
1-11：在质子交换膜的B面涂布电极层B，通过精确输送系统控制自吸附承载膜S2的运行，能够达到横向±0.1mm纠偏和纵向(线性输送方向)±0.1mm/step的输送精度，可以进行质子交换膜的B面的电极层B的精确涂布，涂布方式包括刮刀式涂布、丝网涂布、喷墨式涂布、凹版印刷式涂布、3D打印式涂布等涂布方式中的一种，所述的电极层B可以是阳极催化剂层，也可以是阴极催化剂层，本实施例中为阴极催化剂层；
1-12：通过烘干装置对完成电极层B涂布的质子交换膜的B面进行干燥处理，使阴极催化层中的溶剂和水分得到挥发，形成固化状态牢固附着于质子交换膜的B面。本实施例中采用热风干燥方式进行处理，热风装置的温度不低于85℃，热风处理时间不超过10分钟；
1-13：完成电极层B涂布和烘干后对涂布结果进行联机检测，通过机器视觉识别系统MVS-2扫描涂布效果，通过中央控制系统记录实时检测数据和结果；
1-14：在完成电极层B检测的自吸附承载膜S2的指定1侧位置打印电极层B的生产信息码，该生产信息码的数据和中央控制系统的数据库保持一致，并且易于后续生产和检测工序中随时读取；
1-15：将完成双面电极层涂布、检测、数据记录和生产信息码打印，同时附着于自吸附承载膜S2的质子交换膜进行收卷，得到连续化CCM膜电极卷材和完整的生产数据记录；
1-16：其中的自吸附承载膜S1/S2在本实施例中的应用，通过静电加载设备的同步电场加载完成质子交换膜和自吸附承载膜S1/S2的吸附，形成一个易于输送的整体，从根本上解决了质子交换膜机械强度低、涂布催化剂后溶胀变形系数大导致的难以输送和加工的技术难题，在实现了卷对卷高速制造加工的同时，通过自吸附承载膜S1/S2的高强度特性对质子交换膜和电极层进行有效保护，其无损静电吸附、无损贴合/玻璃的特点能够保证提高膜电极的成品率；
1-17：本实施例通过分布于整个系统每个工位的感应装置和信号采集装置，为中央控制系统提供运行状态信号，以程序化指令管理这套系统的运行状态，实现自动化高效制造过程；
1-18：本实施例中采用的特定形式的自吸附承载膜S1/S2，其2侧预留的空白边与精确输送系统精密协同运作，能够达到高精度的横向和纵向运行控制；
1-19：本实施例中的自吸附承载膜S1/S2，其2侧预留的指定位置在生产过程中记录生产信息和检测数据，并且在后续加工中易于读取，与中央控制系统进行校验核对，从而可以完成在线联机的电极层瑕疵修复，极大地提高了膜电极的成品率。
实施例4
本实施例进一步提供连续化MEA膜电极制备方法，通过以下技术方案进行实施：
1)在连续化CCM膜电极的B面进行信息码读取，通过中央控制系统指令在电极层B的局部区域进行修复涂布并烘干；
2)在完成修复的电极层B上依次贴合气体扩散层B1和气体密封层B2；
3)将完成气体扩散层B1和气体密封层B2贴合的连续化CCM膜电极剥离自吸附承载膜S2，同步读取电极层A生产信息码；
4)通过中央控制系统指令在电极层A的局部区域进行修复涂布并烘干；
5)在连续化CCM膜电极的A面依次贴合气体扩散层A1和气体密封层A2，得到连续化的MEA膜电极；
6)将完成双面加工和贴合后的连续化MEA膜电极进行二次复检，在中央控制系统数据库中记录检测结果；
7)打印产品识别码并同步切割后得到MEA膜电极单体。
其中，气体扩散层B1＝气体扩散层A1，气体密封层B2＝气体密封层A2。经过全面检测后得到的MEA膜电极单体，经过产品识别码标识后，得到符合工业标准的MEA膜电极单体，可以用于燃料电池动力堆的制造。
实施例5
本实施例中的所述MEA膜电极的制备方法包括以下步骤：
1)通过放卷装置，将连续化CCM膜电极卷材进行释放和输送，精确输送系统能够控制CCM膜电极卷材的运行精度达到横向±0.1mm纠偏和纵向(线性输送方向)±0.1mm/step的输送精度；
2)进行线性输送的CCM膜电极经过生产信息码读取装置，将读取的电极层B的检测数据与中央控制系统的生产数据进行校验，获得对存在涂布质量瑕疵的电极层B单体进行修补的指令信号，对无涂布质量瑕疵的电极层B单体进行不间断输送和通过；
3)电极层B涂布修补装置，通过中央控制系统的指令对存在涂布瑕疵的区域施行定位修补，修补涂布的方式为包括刮刀式涂布、丝网涂布、喷墨式涂布、凹版印刷式涂布、3D打印式涂布等涂布方式中的一种；
4)通过烘干装置对完成电极层修补的特定电极层B单体进行干燥处理，使催化层中的溶剂和水分得到挥发，形成固化状态。本实施例中采用热风干燥方式进行处理，热风装置的温度不低于85℃，热风处理时间不超过5分钟；对无需修补的电极层B单体进行不间断输送和通过；
5)将完成电极层B修补的CCM膜电极卷材输送到气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置，通过放卷装置将预先准备好的商业化气体扩散层B1和气体密封层B2卷材进行释放，通过传感器施行精确对位，通过贴合装置完成压制贴合，使气体扩散层B1和气体密封层B2贴合到电极层B，用废边收卷装置将完成贴合后的气体扩散层B1和气体密封层B2残余辅材进行收卷处理；
6)通过精确输送系统将完成气体扩散层B1和气体密封层B2贴合的连续化CCM膜电极卷材进行翻面输送；
7)完成翻面输送的连续化CCM膜电极卷材经过生产信息码读取装置，将读取的电极层A的检测数据与中央控制系统的生产数据进行校验，获得对存在涂布质量瑕疵的电极层A单体进行修补的指令信号，对无涂布质量瑕疵的电极层A单体进行不间断输送和通过；
8)贴合了气体扩散层B1和气体密封层B2的连续化CCM膜电极卷材得到有效的机械强度支撑和电极层B的覆盖保护，然后通过剥离装置将自吸附承载膜S2从连续化CCM膜电极卷材上剥离；
9)电极层A涂布修补装置，通过中央控制系统的指令对存在涂布瑕疵的区域施行定位修补，修补涂布的方式为包括刮刀式涂布、丝网涂布、喷墨式涂布、凹版印刷式涂布、3D打印式涂布等涂布方式中的一种；
10)通过烘干装置对完成电极层修补的特定电极层A单体进行干燥处理，使催化层中的溶剂和水分得到挥发，形成固化状态。本实施例中采用热风干燥方式进行处理，热风装置的温度不低于85℃，热风处理时间不超过5分钟；对无需修补的电极层A单体进行不间断输送和通过；
11)将完成电极层A修补的CCM膜电极卷材输送到气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置，通过放卷装置将预先准备好的商业化气体扩散层A1和气体密封层A2卷材进行释放，通过传感器施行精确对位，通过贴合装置完成压制贴合，使气体扩散层A1和气体密封层A2贴合到电极层A，用废边收卷装置将完成贴合后的气体扩散层A1和气体密封层A2残余辅材进行收卷处理；
12)完成双面贴合气体扩散层和气体密封层后得到连续化的MEA膜电极，请进行线性输送，通过FCT燃料电池工况模拟测试装置进行加载测试，将测试数据记录到中央控制软件数据库中得到最终的MEA膜电极单体质量数据；
13)通过产品识别码打印装置在MEA膜电极单体的指定位置打印产品识别码，并将相应数据记录到中央控制系统中，形成全程可追溯的膜电极质量控制数据；
14)：通过同步切割/切断装置，将完成双面加工并且具备唯一性产品识别码的MEA膜电极单体从连续化MEA膜电极上分离，获得MEA膜电极单体。
实施例6
本实施提供一种连续化燃料电池MEA膜电极的制造方法，所述之燃料电池以目前主流技术方案所采用的质子交换膜燃料电池为例，同时基于质量稳定、生产数据详尽可靠的卷状CCM膜电极的连续化制备过程，如图2所示的连续化进行的MEA膜电极制备过程，进行具体实施例的说明，包括如下步骤：
2-1：通过放卷装置，将连续化CCM膜电极卷材进行释放和输送，精确输送系统能够控制CCM膜电极卷材的运行精度达到横向±0.1mm纠偏和纵向(线性输送方向)±0.1mm/step的输送精度；
2-2：进行线性输送的CCM膜电极经过生产信息码读取装置，将读取的电极层B的检测数据与中央控制系统的生产数据进行校验，获得对存在涂布质量瑕疵的电极层B单体进行修补的指令信号，对无涂布质量瑕疵的电极层B单体进行不间断输送和通过；
2-3：电极层B涂布修补装置，通过中央控制系统的指令对存在涂布瑕疵的区域施行定位修补，修补涂布的方式为包括刮刀式涂布、丝网涂布、喷墨式涂布、凹版印刷式涂布、3D打印式涂布等涂布方式中的一种；
2-4：通过烘干装置对完成电极层修补的特定电极层B单体进行干燥处理，使催化层中的溶剂和水分得到挥发，形成固化状态。本实施例中采用热风干燥方式进行处理，热风装置的温度不低于85℃，热风处理时间不超过5分钟；对无需修补的电极层B单体进行不间断输送和通过；
2-5：将完成电极层B修补的CCM膜电极卷材输送到气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置，通过放卷装置将预先准备好的商业化气体扩散层B1和气体密封层B2卷材进行释放，通过传感器施行精确对位，通过贴合装置完成压制贴合，使气体扩散层B1和气体密封层B2贴合到电极层B，用废边收卷装置将完成贴合后的气体扩散层B1和气体密封层B2残余辅材进行收卷处理；
2-6：通过精确输送系统将完成气体扩散层B1和气体密封层B2贴合的连续化CCM膜电极卷材进行翻面输送；
2-7：完成翻面输送的连续化CCM膜电极卷材经过生产信息码读取装置，将读取的电极层A的检测数据与中央控制系统的生产数据进行校验，获得对存在涂布质量瑕疵的电极层A单体进行修补的指令信号，对无涂布质量瑕疵的电极层A单体进行不间断输送和通过；
2-8：贴合了气体扩散层B1和气体密封层B2的连续化CCM膜电极卷材得到有效的机械强度支撑和电极层B的覆盖保护，然后通过剥离装置将自吸附承载膜S2从连续化CCM膜电极卷材上剥离；
2-9：电极层A涂布修补装置，通过中央控制系统的指令对存在涂布瑕疵的区域施行定位修补，修补涂布的方式为包括刮刀式涂布、丝网涂布、喷墨式涂布、凹版印刷式涂布、3D打印式涂布等涂布方式中的一种；
2-10：通过烘干装置对完成电极层修补的特定电极层A单体进行干燥处理，使催化层中的溶剂和水分得到挥发，形成固化状态。本实施例中采用热风干燥方式进行处理，热风装置的温度不低于85℃，热风处理时间不超过5分钟；对无需修补的电极层B单体进行不间断输送和通过；
2-11：将完成电极层A修补的CCM膜电极卷材输送到气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置，通过放卷装置将预先准备好的商业化气体扩散层A1和气体密封层A2卷材进行释放，通过传感器施行精确对位，通过贴合装置完成压制贴合，使气体扩散层A1和气体密封层A2贴合到电极层A，用废边收卷装置将完成贴合后的气体扩散层A1和气体密封层A2残余辅材进行收卷处理；
2-12：完成双面贴合气体扩散层和气体密封层后得到连续化的MEA膜电极进行线性输送，通过FCT燃料电池工况模拟测试装置进行加载测试，将测试数据记录到中央控制软件数据库中得到最终的MEA膜电极单体质量数据；
2-13：完成复检的连续化MEA膜电极进行线性输送，通过产品识别码打印装置在MEA膜电极单体的指定位置打印产品识别码，并将相应数据记录到中央控制系统中，形成全程可追溯的膜电极质量控制数据；
2-14：通过同步切割/切断装置，将完成双面加工并且具备唯一性产品识别码的MEA膜电极单体从连续化MEA膜电极上分离，获得MEA膜电极单体；
2-15：本实施例中，在连续化CCM膜电极卷材的后续加工中，通过气体扩散层和气体密封层的同步贴合，使CCM膜电极卷材得到支撑和覆盖保护，然后剥离自吸附承载膜S2的过程中，精确输送系统通过特定的转换组件完成输送运行状态的转换控制，并通过一系列传感器与中央控制系统协同运作；
2-16：本实施例中，通过中央控制系统的指令，对完成双面电极层涂布和贴合加工的MEA膜电极单体打印具备唯一性的产品识别码，从而建立了全程可追溯的产品质量保证体系。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (18)

1.一种燃料电池MEA膜电极连续化制备装置，其特征在于，所述装置包括卷状燃料电池CCM膜电极连续化制备装置、以及片状燃料电池MEA膜电极连续化制备装置；其中，
(1)所述卷状燃料电池CCM膜电极连续化制备装置包括：
原料放卷装置，用于对质子交换膜进行速度和张力可控的释放；
原始底膜P剥离装置，设置于所述原料放卷装置下游，用于剥离所述质子交换膜的原始底膜；
自吸附承载膜S1贴合装置，设置于所述原始底膜P剥离装置下游，将自吸附承载膜S1贴合到完成原始底膜剥离的质子交换膜的B面；
电极层A涂布和烘干装置，设置于所述自吸附承载膜S1贴合装置下游，用于在质子交换膜的A面涂布电极层A；
电极层涂布质量检测装置MVS-1，设置在所述电极层A涂布和烘干装置的下游，用于对完成A面电极层涂布的CCM膜电极进行检测；
自吸附承载膜S2贴合装置，设置于所述电极层涂布质量检测装置MVS-1下游，用于将自吸附承载膜S2贴合到完成电极层A涂布的质子交换膜的A面；
自吸附承载膜S1剥离装置，设置于所述自吸附承载膜S2贴合装置的下游，用于将自吸附承载膜S1剥离；
电极层B涂布和烘干装置，设置于自吸附承载膜S1剥离装置的下游，用于在质子交换膜的B面涂布电极层B；
电极层涂布质量检测装置MVS-2，设置在所述电极层B涂布和烘干装置的下游，用于对完成B面电极层涂布的CCM膜电极进行检测；
连续化CCM膜电极卷材收卷装置，设置在所述电极层涂布质量检测装置MVS-2的下游，对完成检测的连续化CCM膜电极进行收卷；
(2)所述片状燃料电池MEA膜电极连续化制备装置包括：
连续化CCM膜电极卷材放卷装置，用于将连续化CCM膜电极卷材进行速度和张力可控的释放；
电极层修补烘干装置-1，设置于所述连续化CCM膜电极卷材放卷装置的下游，根据中央控制系统的工作指令对存在电极层涂布瑕疵的特定区域进行修补和烘干；
气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置，设置于所述电极层修补烘干装置-1的下游，用于在连续化CCM膜电极的B面贴合气体扩散层B1和气体密封层B2；
自吸附承载膜S2剥离装置，设置于所述气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置的下游，用于将自吸附承载膜S2从连续化CCM膜电极卷材上分离；
电极层修补烘干装置-2，设置于所述自吸附承载膜S2剥离装置下游，根据中央控制系统的工作指令对存在电极层涂布瑕疵的特定区域进行修补和烘干；
气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置，设置于所述电极层修补烘干装置-2的下游，用于在连续化CCM膜电极的A面贴合气体扩散层A1和气体密封层A2；
喷码和同步切割装置，设置在所述气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置的下游，用于在连续化MEA膜电极单体的指定位置打印产品识别码，同时将连续化MEA膜电极裁切为指定形状的单体。
2.一种燃料电池MEA膜电极连续化制备方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的装置，所述方法包括以下步骤：
步骤一：在质子交换膜的B面剥离原始底膜P，然后在所述B面贴合自吸附承载膜S1；
步骤二：在所述质子交换膜的A面涂布电极层A；
步骤三：对所述A面进行电极层检测，在中央控制系统数据库中记录生产数据和检测结果；
步骤四：在所述A面贴合自吸附承载膜S2；
步骤五：剥离所述自吸附承载膜S1，将所述质子交换膜进行翻转输送；
步骤六：在所述B面涂布电极层B；
步骤七：对所述B面进行电极层检测，在中央控制系统数据库中记录生产数据和检测结果；
步骤八：将完成检测的、双面涂布电极层的质子交换膜收卷，得到连续化的卷状燃料电池CCM膜电极；
步骤九：将连续化的卷状燃料电池CCM膜电极进行输送，通过气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置把气体扩散层B1和气体密封层B2定位并贴合到电极层B；
步骤十：将完成气体扩散层B1和气体密封层B2贴合的CCM膜电极进行输送，同时剥离附着于CCM膜电极B面的自吸附承载膜S2，然后通过气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置把气体扩散层A1和气体密封层A2定位并贴合到电极层A；
步骤十一：完成双面气体扩散层和气体密封层贴合后，得到连续化的MEA膜电极；
步骤十二：通过喷码装置在MEA膜电极指定位置打印产品识别码，将完成检测和产品识别码打印的连续化MEA膜电极进行切割，得到片状的成品燃料电池MEA膜电极。
3.一种燃料电池CCM膜电极连续化制备装置，其特征在于，包括：
原料放卷装置，用于对质子交换膜进行速度和张力可控的释放；
原始底膜P剥离装置，设置于所述原料放卷装置下游，用于剥离所述质子交换膜的原始底膜；
自吸附承载膜S1贴合装置，设置于所述原始底膜P剥离装置下游，将自吸附承载膜S1贴合到完成原始底膜剥离的质子交换膜的B面；
电极层A涂布和烘干装置，设置于所述自吸附承载膜S1贴合装置下游，用于在质子交换膜的A面涂布电极层A；
电极层涂布质量检测装置MVS-1，设置在所述电极层A涂布和烘干装置的下游，用于对完成A面电极层涂布的CCM膜电极进行检测；
自吸附承载膜S2贴合装置，设置于所述电极层涂布质量检测装置MVS-1的下游，用于将自吸附承载膜S2贴合到完成电极层A涂布的质子交换膜的A面；
自吸附承载膜S1剥离装置，设置于所述自吸附承载膜S2贴合装置的下游，用于将自吸附承载膜S1剥离；
电极层B涂布和烘干装置，设置于自吸附承载膜S1剥离装置的下游，用于在质子交换膜的B面涂布电极层B；
电极层涂布质量检测装置MVS-2，设置在所述电极层B涂布和烘干装置的下游，用于对完成B面电极层涂布的CCM膜电极进行检测；
连续化CCM膜电极卷材收卷装置，设置在所述电极层涂布质量检测装置MVS-2的下游，对完成检测的连续化CCM膜电极进行收卷。
4.一种燃料电池CCM膜电极连续化制备方法，其特征在于，采用如权利要求3所述装置，所述方法包括以下步骤：
步骤一：在质子交换膜的B面剥离原始底膜P，然后在所述B面贴合自吸附承载膜S1；
步骤二：在所述质子交换膜的A面涂布电极层A；
步骤三：对所述A面进行电极层检测，在中央控制系统数据库中记录生产数据和检测结果；
步骤四：在所述A面贴合自吸附承载膜S2；
步骤五：剥离所述自吸附承载膜S1，将所述质子交换膜进行翻转输送；
步骤六：在所述B面涂布电极层B；
步骤七：对所述B面进行电极层检测，在中央控制系统数据库中记录生产数据和检测结果；
步骤八：将完成检测的、双面涂布电极层的质子交换膜收卷，得到连续化的卷状燃料电池CCM膜电极。
5.一种片状燃料电池MEA膜电极连续化制备装置，其特征在于，所述装置包括：
连续化CCM膜电极卷材放卷装置，用于将连续化CCM膜电极卷材进行速度和张力可控的释放；
电极层修补烘干装置-1，设置于所述连续化CCM膜电极卷材放卷装置下游，根据中央控制系统的工作指令对存在电极层涂布瑕疵的特定区域进行修补和烘干；
气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置，设置于所述电极层修补烘干装置-1的下游，用于在连续化CCM膜电极的B面贴合气体扩散层B1和气体密封层B2；
自吸附承载膜S2剥离装置，设置于所述气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置的下游，用于将自吸附承载膜S2从连续化CCM膜电极卷材上分离；
电极层修补烘干装置-2，设置于所述自吸附承载膜S2剥离装置下游，根据中央控制系统的工作指令对存在电极层涂布瑕疵的特定区域进行修补和烘干；
气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置，设置于所述电极层修补烘干装置-2的下游，用于在连续化CCM膜电极的A面贴合气体扩散层A1和气体密封层A2；
喷码和同步切割装置，设置在所述气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置的下游，用于在连续化MEA膜电极单体的指定位置打印产品识别码，同时将连续化MEA膜电极裁切为指定形状的单体。
6.一种片状燃料电池MEA膜电极连续化制备方法，其特征在于，采用如权利要求5所述的装置，所述方法包括以下步骤：
步骤I：将连续化的卷状燃料电池CCM膜电极进行输送，然后通过气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置把气体扩散层B1和气体密封层B2定位并贴合到电极层B；
步骤II：将完成气体扩散层B1和气体密封层B2贴合的CCM膜电极进行输送，同时剥离附着于CCM膜电极B面的自吸附承载膜S2，然后通过气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置把气体扩散层A1和气体密封层A2定位并贴合到电极层A；
步骤III：完成双面气体扩散层和气体密封层贴合后，得到连续化的MEA膜电极；
步骤IV：通过喷码装置在MEA膜电极指定位置打印产品识别码，将完成检测和产品识别码打印的连续化MEA膜电极进行切割，得到片状的成品燃料电池MEA膜电极。
7.如权利要求1或5所述的装置，其特征在于，进一步包括：FCT燃料电池工况模拟测试装置，设置于所述气体扩散层A1和气体密封层A2贴合装置的下游，用于对连续化的MEA膜电极单体进行加载测试，获得最终的质量数据。
8.如权利要求2或4或6所述的方法，其特征在于，在制备得到连续化的卷状燃料电池CCM膜电极后，还进一步包括以下步骤：
将连续化的卷状燃料电池CCM膜电极进行分拣，根据所述生产信息码读取结果进行修复，并将无法修复的膜电极单体进行标识以便于剔除；
将修复后的连续化的卷状燃料电池CCM膜电极用于制备MEA膜电极后，通过FCT燃料电池工况模拟测试装置进行复检，确保修复结果的可靠性和可追溯性。
9.如权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述电极层涂布的方法为刮刀涂布、丝网印刷、凹版印刷或喷涂。
10.如权利要求2或4所述的方法，其特征在于，在质子交换膜贴合自吸附承载膜的步骤中，包括以下：
通过传感器检测质子交换膜的运行状态和位置；
对所述自吸附承载膜加载静电，通过贴合装置与质子交换膜进行贴合；所述自吸附承载膜通过静电加载装置输出高压电场，将质子交换膜吸附于自吸附承载膜上，根据制备工艺调整电压、电流强度和输出极性，所述电压调整范围为20KV～50KV，所述电流调整强度为500mA～1000mA，所述输出极性为正极或负极。
11.如权利要求2或4所述的方法，其特征在于，在所述质子交换膜的A/B面涂布电极层A/B的步骤中，包括：
通过精确输送系统控制自吸附承载膜S1/S2的运行状态，将所述吸附于自吸附承载膜S1/S2的质子交换膜输送到电极层涂布装置，通过中央控制系统管理运行状态，同时通过光电传感器检测和校正传动系统误差值；
在设定尺寸范围内根据中央控制系统的指令进行电极层的涂布操作。
12.如权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述在质子交换膜的双面完成电极层涂布后，进行电极层检测的步骤，包括：
通过电极层检测装置对电极层涂布区域进行图像采集，将亮度信号转换为数字信号，通过中央控制系统内预设的软件进行判别；
对电极层涂布存在缺陷的CCM膜电极进行生成数据系统标注，同时记录到可视的信息码中；
完成电极层检测装置检测后得到连续化CCM膜电极卷材。
13.如权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述自吸附承载膜S1/S2通过表面活化处理、物理加工处理、化学方法处理中的至少一种，使其进行表面净化并且保持透明/接近透明的性状，去除胶黏剂和能导致粘连、污染的物质。
14.如权利要求1或3或5所述的装置，其特征在于，所述自吸附承载膜S1/S2的两侧设置有宽度10mm-30mm的功能区域，用于打印可视化的生产信息码。
15.如权利要求1或3或5所述的装置，其特征在于，进一步包括：生产信息码打印装置a和生产信息码打印装置b；
所述生产信息码打印装置a设置于所述自吸附承载膜S2贴合装置下游，用于在自吸附承载膜S2上打印电极层A的生产信息码；
所述生产信息码打印装置b设置于所述电极层涂布质量检测装置MVS-2的下游，用于在自吸附承载膜S2上打印电极层B的生产信息码。
16.如权利要求1或5所述的装置，其特征在于，进一步包括：生产信息码读取装置-1和生产信息码读取装置-2；
所述生产信息码读取装置-1设置于所述放卷装置下游，用于对电极层B的生产信息码进行读取并输出读码数据到中央控制系统；
所述生产信息码读取装置-2设置于所述气体扩散层B1和气体密封层B2贴合装置的下游，用于读取电极层A的生产信息码并输出读码数据到中央控制系统。
17.如权利要求2或4所述的方法，其特征在于，进一步包括：
所述A面贴合自吸附承载膜S2后在所述自吸附承载膜S2上打印电极层A的生产信息码；
对所述B面进行电极层检测的同时在所述自吸附承载膜S2上打印电极层B的生产信息码。
18.如权利要求2或6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将连续化的卷状燃料电池CCM膜电极进行输送后，通过生产信息码读取装置-1获取电极层B的检测信息并进行修补和再次烘干；
剥离附着于CCM膜电极B面的自吸附承载膜S2后，通过生产信息码读取装置-2获取电极层A的检测信息并进行修补和再次烘干；
得到连续化的MEA膜电极后，通过FCT燃料电池工况模拟测试装置对所述MEA膜电极进行加载测试，将测试数据传输到中央控制系统数据库，同时对不合格的MEA膜电极单体进行标注。
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