CN110828850A - 一种七合一膜电极封装夹具和质子交换膜燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种七合一膜电极封装夹具和质子交换膜燃料电池，七合一膜电极封装夹具包括：上盖板(1)和下底板(4)，下底板(4)中设置有凹槽(41)，上盖板(1)的大小形状与凹槽相匹配、能设置于凹槽(41)中，凹槽(41)能够承接七合一膜电极于其中，上盖板(1)能够盖设于七合一膜电极上方，且凹槽(41)的承接七合一膜电极的底面上开设有真空吸附流道(42)，真空吸附流道(42)工作时能够通过低压将七合一膜电极吸附而定位。本发明能够通过抽真空的方式对位于垫板上的七合一膜电极吸附，有效起到定位的作用，提高了定位精度，定位和固定能力强，同时节约了组装时间与提高了成品率。

Description

一种七合一膜电极封装夹具和质子交换膜燃料电池

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种七合一膜电极封装夹具和质子交换膜燃料电池。

背景技术

膜电极在使用过程中为了方便拿取，同时也为了提高工作效率，大都会将五合一膜电极(附着有催化剂的质子交换膜与封边组合在一起)与阴阳极气体扩散层组合在一起即组成七合一膜电极。目前气体扩散层大都是以碳纸作为基材并在碳纸上附着有疏水层和微孔层，而碳纸较脆在制备七合一膜电极过程中若是受力不均极易造成碳纸碎裂。同时气体扩散层与五合一膜电极组合尺寸精度要高，不然会严重影响到后续装堆操作。目前有关七合一膜电极制备夹具的报道较少。因此，一款适合的制备夹具对于提高工作效率和成品率尤为重要。

由于现有技术中的七合一膜电极在封装压制时会存在气体扩散层与膜电极摩擦造成位置偏移现象，导致受力不均，极易造成碳纸碎裂，且平整度差、厚度不均、容易起褶皱、次品率高等技术问题，因此本发明研究设计出一种七合一膜电极封装夹具和质子交换膜燃料电池。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的七合一膜电极在封装压制时会存在气体扩散层与膜电极摩擦造成位置偏移等的缺陷，从而提供一种七合一膜电极封装夹具和质子交换膜燃料电池。

本发明提供一种七合一膜电极封装夹具，其包括：

上盖板和下底板，所述下底板中设置有凹槽，所述上盖板的大小形状与所述凹槽相匹配、能设置于所述凹槽中，所述凹槽能够承接七合一膜电极于其中，所述上盖板能够盖设于所述七合一膜电极上方，且所述凹槽的承接所述七合一膜电极的底面上开设有真空吸附流道，所述真空吸附流道工作时能够通过低压将七合一膜电极吸附而定位。

优选地，

所述下底板的侧边上还开设有与所述凹槽中的所述真空吸附流道连通的抽真空孔。

优选地，

所述真空吸附流道的形状为蛇形、十字交叉形和点状中的至少一种。

优选地，

所述上盖板上设置有至少一个贯穿其上下端面的通孔，所述通孔与所述下底板的所述凹槽中的真空吸附流道连通。

优选地，

所述上盖板的厚度和/或硬度能够被调节；和/或，所述上盖板是由导热材料或隔热材料制成；和/或，所述凹槽的深度为0.1mm-10mm。

优选地，

所述上盖板的材料为橡胶、硅胶、聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。

优选地，

在所述下底板的上方还设置有定位框，所述定位框的中部位置均开设有镂空结构，且所述镂空结构的大小与所述凹槽的大小相同。

优选地，

所述下底板上还设置有至少一个第一定位孔，所述定位框上还设置有至少一个第二定位孔，所述第一定位孔和所述第二定位孔能够相对设置，且所述七合一膜电极封装夹具还包括定位柱，所述定位柱能够同时穿过所述第一定位孔和所述第二定位孔而对所述七合一膜电极进行定位设置。

本发明还提供一种质子交换膜燃料电池，其包括前任一项所述的七合一膜电极封装夹具。

本发明提供的一种七合一膜电极封装夹具和质子交换膜燃料电池具有如下有益效果：

本发明通过在下底板的凹槽中开设真空吸附流道，能够在通过凹槽容纳膜电极的同时还能通过抽真空的方式对位于垫板上的七合一膜电极进行吸附，有效起到定位的作用，从而有效解决了七合一膜电极在封装压制时存在的气体扩散层与膜电极摩擦造成位置偏移的问题，克服了受力不均，极易造成碳纸碎裂，平整度差，易发生错位，厚度不均，容易起褶皱，次品率高等问题，提高了定位精度，定位和固定能力强，克服了其他机械固定反复拆装造成磨损的缺陷，同时节约了组装时间与工作量，提高了产品成品率的同时还提高了生产效率；并且还通过上盖板上的通孔能够进一步通过真空吸附的作用而将七合一膜电极有效定位和固定住，进一步提高了定位强度和精度，提高了产品成品率，并且有效防止反复拆装造成的磨损，还提高了生产效率；另外还通过定位孔和定位柱的设置形式再进一步提高了定位强度和精度，提高了产品成品率。

附图说明

图1是本发明的七合一膜电极封装夹具的整体爆炸结构示意图。

1、上盖板；11、通孔；2、定位框；21、镂空结构；22、第二定位孔；3、定位柱；4、下底板；40、抽真空孔；41、凹槽；42、真空吸附流道；43、第一定位孔。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种七合一膜电极封装夹具，其包括：

上盖板1和下底板4，所述下底板4中设置有凹槽41，所述上盖板1的大小形状与所述凹槽相匹配、能设置于所述凹槽41中，所述凹槽41能够承接七合一膜电极于其中，所述上盖板1能够盖设于所述七合一膜电极上方，且所述凹槽41的承接所述七合一膜电极的底面上开设有真空吸附流道42，所述真空吸附流道42工作时能够通过低压将七合一膜电极吸附而定位。

本发明通过在下底板的凹槽中开设真空吸附流道，能够在通过凹槽容纳膜电极的同时还能通过抽真空的方式对位于垫板上的七合一膜电极进行吸附，有效起到定位的作用，从而有效解决了七合一膜电极在封装压制时存在的气体扩散层与膜电极摩擦造成位置偏移的问题，克服了受力不均，极易造成碳纸碎裂，平整度差，易发生错位，厚度不均，容易起褶皱，次品率高等问题，提高了定位精度，定位和固定能力强，克服了其他机械固定反复拆装造成磨损的缺陷，同时节约了组装时间与工作量，提高了产品成品率的同时还提高了生产效率。

优选地，

所述下底板4的侧边上还开设有与所述凹槽41中的所述真空吸附流道42连通的抽真空孔40。通过下底板除了能够对膜电极进行支撑外，在侧边上开设抽真空孔，能够通过对该抽真空孔进行抽真空、以达到对下底板的凹槽进行抽真空的目的，进而达到对垫板上的七合一膜电极进行真空吸附的目的，实现高效精确且牢固定位的作用，可以有效省除常规的机械定位等方式。

优选地，

所述真空吸附流道42的形状为蛇形、十字交叉形和点状中的至少一种。这是本发明的真空吸附流道的优选结构形式和形状，能够使得空气在该流道中进行流动，使得流动性更强，从而使得位于其上的膜电极被牢固地吸附，加强了定位效果。

优选地，

所述上盖板1上设置有至少一个贯穿其上下端面的通孔11，所述通孔11与所述下底板4的所述凹槽中的真空吸附流道42连通。通过在上盖板上开设通孔的形式，能够通过抽真空的方式进一步作用于上盖板上，从而提高对七合一膜电极的吸附能力，提高定位的效果，提高了定位精度，定位和固定能力增强，克服了其他机械固定反复拆装造成磨损的缺陷，同时节约了组装时间与工作量，提高了产品成品率的同时还提高了生产效率。

优选地，

所述上盖板1的厚度和/或硬度能够被调节；和/或，所述上盖板1是由导热材料或隔热材料制成；和/或，所述凹槽41的深度为0.1mm-10mm。通过对上盖板的硬度或厚度的可调节性能够调节膜电极的受热程度，还可以使其受力均匀，减小对膜电极的损伤，提高其成品率。

优选地，

所述上盖板1的材料为橡胶、硅胶、聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。上盖板采用上述材料能够提高其弹性强度，减小对膜电极的损伤，提高其成品率。

优选地，

在所述下底板4的上方还设置有定位框2，所述定位框2的中部位置均开设有镂空结构21，且所述镂空结构21的大小与所述凹槽41的大小相同。通过定位框能够进一步对膜电极起到定位的作用，并且通过镂空结构并与凹槽匹配，能够使得膜电极被压制成凹槽大小的结构，提高成品率。

优选地，

所述下底板4上还设置有至少一个第一定位孔43，所述定位框2上还设置有至少一个第二定位孔22，所述第一定位孔43和所述第二定位孔22能够相对设置，且所述七合一膜电极封装夹具还包括定位柱3，所述定位柱3能够同时穿过所述第一定位孔43和所述第二定位孔22而对所述七合一膜电极进行定位设置。本发明还通过定位孔和定位柱的设置形式再进一步提高了定位强度和精度，提高了产品成品率。

本发明还提供一种质子交换膜燃料电池，其包括前任一项所述的七合一膜电极封装夹具。本发明通过在下底板的凹槽中开设真空吸附流道，能够在通过凹槽容纳膜电极的同时还能通过抽真空的方式对位于垫板上的七合一膜电极进行吸附，有效起到定位的作用，从而有效解决了七合一膜电极在封装压制时存在的气体扩散层与膜电极摩擦造成位置偏移的问题，克服了受力不均，极易造成碳纸碎裂，平整度差，易发生错位，厚度不均，容易起褶皱，次品率高等问题，提高了定位精度，定位和固定能力强，克服了其他机械固定反复拆装造成磨损的缺陷，同时节约了组装时间与工作量，提高了产品成品率的同时还提高了生产效率；并且还通过上盖板上的通孔能够进一步通过真空吸附的作用而将七合一膜电极有效定位和固定住，进一步提高了定位强度和精度，提高了产品成品率，并且有效防止反复拆装造成的磨损，还提高了生产效率；另外还通过定位孔和定位柱的设置形式再进一步提高了定位强度和精度，提高了产品成品率。

本发明提供了一种用于燃料电池七合一膜电极制备夹具，包括：上盖板1、定位框2、定位柱3、下底板4。其中上盖板长宽与气体扩散层长宽一致，上盖板与气体扩散层接触面应光滑平整同时背面开有凹槽为方便拿取。定位框中间呈镂空状，镂空区域长宽与气体扩散层长宽一致。定位框边框上开有第二定位孔22并且与下底板的第一定位孔43相对应。下底板中间部位开有凹槽41，凹槽内有真空吸附流道42，下底板周边设有第一定位孔43，下底板侧面有抽真空孔40。

本发明特点在于下底板凹槽内气体流道通过抽吸可起到真空吸附的作用，可有效避免在铺放五合一膜电极时气体扩散层与膜电极摩擦造成位置偏移现象。下面结合附图的实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：用没有气体流道的夹具进行七合一膜电极制备。下底板放在点胶机内固定，按照固定位置对点胶机进行程序设定。程序设定完毕后，将气体扩散层放在下底板凹槽内并用点胶机进行点胶作业。点胶结束后，将五合一膜电极沿着定位孔的位置平铺在气体扩散层上，并对点胶位置进行轻轻按压然后再进行点胶操作。点胶完毕后，将定位框沿着定位孔的位置平压在膜电极上。再将另一气体扩散层沿着定位框的内边缘平铺在膜电极上，最后将上盖板平压在气体扩散层上即可。将整套夹具放在压机上在一定压力下压制一定时间后取出样品既得七合一膜电极。

实施例2：采用本发明夹具进行七合一膜电极制备，下底板放在点胶机内固定，按照固定位置对点胶机进行程序设定。程序设定完毕后，将气体扩散层放在下底板凹槽内并打开真空吸附装置，然后用点胶机进行点胶作业。点胶结束后，将五合一膜电极沿着定位孔的位置平铺在气体扩散层上并进行点胶操作。点胶完毕后，将定位框沿着定位孔的位置平压在膜电极上。再将另一气体扩散层沿着定位框的内边缘平铺在膜电极上，最后将上盖板平压在气体扩散层上关闭真空吸附装置即可。将整套夹具放在压机上在一定压力下压制一定时间后取出样品既得七合一膜电极。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种七合一膜电极封装夹具，其特征在于：包括：

上盖板(1)和下底板(4)，所述下底板(4)中设置有凹槽(41)，所述上盖板(1)的大小形状与所述凹槽相匹配、能设置于所述凹槽(41)中，所述凹槽(41)能够承接七合一膜电极于其中，所述上盖板(1)能够盖设于所述七合一膜电极上方，且所述凹槽(41)的承接所述七合一膜电极的底面上开设有真空吸附流道(42)，所述真空吸附流道(42)工作时能够通过低压将七合一膜电极吸附而定位。

2.根据权利要求1所述的七合一膜电极封装夹具，其特征在于：

所述下底板(4)的侧边上还开设有与所述凹槽(41)中的所述真空吸附流道(42)连通的抽真空孔(40)。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的七合一膜电极封装夹具，其特征在于：

所述真空吸附流道(42)的形状为蛇形、十字交叉形和点状中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的七合一膜电极封装夹具，其特征在于：

所述上盖板(1)上设置有至少一个贯穿其上下端面的通孔(11)，所述通孔(11)与所述下底板(4)的所述凹槽中的真空吸附流道(42)连通。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的七合一膜电极封装夹具，其特征在于：

所述上盖板(1)的厚度和/或硬度能够被调节；和/或，所述上盖板(1)是由导热材料或隔热材料制成；和/或，所述凹槽(41)的深度为0.1mm-10mm。

6.根据权利要求5所述的七合一膜电极封装夹具，其特征在于：

所述上盖板(1)的材料为橡胶、硅胶、聚乙烯、聚丙烯中的至少一种。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的七合一膜电极封装夹具，其特征在于：

在所述下底板(4)的上方还设置有定位框(2)，所述定位框(2)的中部位置均开设有镂空结构(21)，且所述镂空结构(21)的大小与所述凹槽(41)的大小相同。

8.根据权利要求7所述的七合一膜电极封装夹具，其特征在于：

所述下底板(4)上还设置有至少一个第一定位孔(43)，所述定位框(2)上还设置有至少一个第二定位孔(22)，所述第一定位孔(43)和所述第二定位孔(22)能够相对设置，且所述七合一膜电极封装夹具还包括定位柱(3)，所述定位柱(3)能够同时穿过所述第一定位孔(43)和所述第二定位孔(22)而对所述七合一膜电极进行定位设置。

9.一种质子交换膜燃料电池，其特征在于：包括权利要求1-8中任一项所述的七合一膜电极封装夹具。

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