CN111082110A - 一种燃料电池膜电极的制作方法及设备 - Google Patents

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夏丰杰
肖飞虎
方晓曦
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Abstract

本发明公开了一种燃料电池膜电极的制作方法及设备，所述方法包括：放卷辊释放质子交换膜至第一传送带上，使所述质子交换膜的B面吸附在第一传送带上；在所述质子交换膜的A面涂布第一催化层；将质子交换膜传送至第一烘箱中进行干燥；第一传送带将质子交换膜通过换向机构输送至第二传送带上，使质子交换膜的A面吸附在第二传送带上；在质子交换膜的B面涂布第二催化层。本发明用真空吸附板将质子交换膜的一面吸附在第一传送带上，然后利用换向机构将质子交换膜换向使质子交换膜的另一面吸附在第二传送带上，进而可以进行两面的涂布，而且对质子交换膜进行精密约束，使质子交换膜不会产生膨胀变形，保证质子交换膜的良率的同时还提高了生产效率。

Description

一种燃料电池膜电极的制作方法及设备
技术领域
本发明涉及燃料电池膜电极技术领域，特别涉及一种燃料电池膜电极的制作方法及设备。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种能将储存在氢燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应的方式直接转换为电能的能量转化装置。燃料电池具有能量转化效率高、无废气排放等特点，被认为是解决能源危机和环境污染的最具前景的方案之一，特别是交通运输如汽车、船舶和备用电源等方面极具应用前景。正是由于这些突出的优越性，燃料电池技术的开发与应用备受重视，被认为是21世纪首选的洁净高效发电方式。
目前膜电极的制作工艺不够流畅，效率不高，而且膜电极在被传送时，由于缺少约束，极易引起质子交换膜在涂布时发生溶胀变形的问题，导致膜电极的生产良率也不高。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种燃料电池膜电极的制作方法及设备，可避免质子交换膜在涂布时发生溶胀变形，增加膜电极的生产良率。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种燃料电池膜电极的制作方法，包括：
步骤一：放卷辊释放质子交换膜至第一传送带上并剥离质子交换膜A面上的保护膜，使所述质子交换膜的B面吸附在第一传送带上，其中，所述第一传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成；
步骤二：第一涂布机构在所述质子交换膜的A面涂布第一催化层；
步骤三：第一传送带将涂布好第一催化层的质子交换膜传送至第一烘箱中进行干燥；
步骤四：第一传送带将干燥后的质子交换膜通过换向机构输送至第二传送带上，使所述质子交换膜的A面吸附在第二传送带上，其中，所述第二传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成；
步骤五：在所述质子交换膜的B面上的保护膜被剥离后通过第二涂布机构在所述质子交换膜的B面涂布第二催化层。
一种燃料电池膜电极的制作设备，包括：
放卷辊，用于释放质子交换膜至第一传送带上并剥离质子交换膜A面上的保护膜；
第一传送带，用于吸附质子交换膜的B面并传送所述质子交换膜，其中，所述第一传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成；
第一涂布机构，用于在所述质子交换膜的A面涂布第一催化层；
第一烘箱，用于对涂布好第一催化层的质子交换膜进行干燥；
换向机构，用于将第一传送带上的质子交换膜换向输送至第二传送带上，并使所述质子交换膜的A面吸附在第二传送带上；
第二传送带，用于吸附质子交换膜的A面并传送所述质子交换膜，其中，所述第二传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成；
第二涂布机构，用于在所述质子交换膜的B面涂布第二催化层。
相较于现有技术，本发明提供的燃料电池膜电极的制作方法及设备，用真空吸附板将待加工的质子交换膜的一面吸附在第一传送带上，进而可以进行另一面的涂布，然后利用换向机构将质子交换膜换向使质子交换膜的另一面吸附在第二传送带上，进而可以进行另一面的涂布，整个涂布过程无需人为操作，而且对质子交换膜进行精密约束，使质子交换膜不会产生膨胀变形，不会对质子交换膜造成损伤，而且不会影响涂布的精度，在保证质子交换膜的良率的同时还提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明提供的燃料电池膜电极的制作方法的一较佳实施例的流程图；
图2为本发明提供的燃料电池膜电极的制作方法中换向机构换向的一较佳实施例的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种燃料电池膜电极的制作方法及设备，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，其为本发明提供的燃料电池膜电极的制作方法的一较佳实施例的流程图，包括如下步骤：
S100、放卷辊释放质子交换膜至第一传送带上并剥离质子交换膜A面上的保护膜，使所述质子交换膜的B面吸附在第一传送带上，其中，所述第一传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成，所述放卷辊可将所述质子交换膜平放在所述第一传送带上，所述真空吸附板可以将放置在其上的质子交换膜吸附固定，进而可以使所述质子交换膜的A面可以进行涂布而不影响质子交换膜的B面，且由于所述质子交换膜被真空吸附板约束，所以可避免质子交换膜在涂布时发生溶胀变形；
S200、第一涂布机构在所述质子交换膜的A面涂布第一催化层，其中，所述第一涂布机构可以是高精度涂布辊，能将第一催化层涂布在所述质子交换膜的A面，所述第一催化层为粘度为5000mPas以上、固含量20％以上的浆料，涂布的方式可采用狭缝挤压涂布等方式；
S300、第一传送带将涂布好第一催化层的质子交换膜传送至第一烘箱中进行干燥，其中，所述第一烘箱具有多个温度区段，可充分对所述质子交换膜进行干燥处理，保证涂布的精度，最后一个温度区段为气悬浮干燥区段，可避免涂布有第一催化层的质子交换膜受损；
S400、第一传送带将干燥后的质子交换膜通过换向机构输送至第二传送带上，使所述质子交换膜的A面吸附在第二传送带上，其中，所述第二传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成，所述换向机构由至少两个换向辊组成，如图2所示，所述第一传送带将质子交换膜输送至换向辊位置后，换向辊实质上将所述质子交换膜进行翻面处理，在经过所述换向辊后，所述质子交换膜的A面位于第二传送带上，组成第二传送带的真空吸附板将所述质子交换膜的A面吸附住，进而可以使所述质子交换膜的B面可以进行涂布而不影响质子交换膜的A面，且由于所述质子交换膜被真空吸附板约束，所以可避免质子交换膜在涂布时发生溶胀变形；
S500、在所述质子交换膜B面上的保护膜被剥离后通过第二涂布机构在所述质子交换膜的B面涂布第二催化层，其中，所述第二涂布机构为高精度涂布辊，当质子交换膜的B面朝上时，可以将B面上的保护膜剥离，然后利用高精度涂布辊对质子交换膜的B面涂布第二催化层，所述第二催化层为粘度为5000mPas以上、固含量20％以上的浆料，涂布的方式可采用狭缝挤压涂布等方式。
本发明利用真空吸附板将待加工的质子交换膜的一面吸附在第一传送带上，进而可以进行另一面的涂布，然后利用换向机构将质子交换膜换向使质子交换膜的另一面吸附在第二传送带上，进而可以进行另一面的涂布，整个涂布过程无需人为操作，不会对质子交换膜造成损伤，而且不会影响涂布的精度，在保证质子交换膜的良率的同时还提高了生产效率。
优选的实施例中，请继续参阅图1，所述步骤S500之后还包括：
S600、第二传送带将涂布好第二催化层的质子交换膜传送至第二烘箱中进行干燥。
具体来说，当质子交换膜的A面和B面都涂布完成后，还需对质子交换膜进行干燥处理，所述第二烘箱具有多个温度区段，可充分对所述质子交换膜进行干燥处理，保证涂布的精度，最后一个温度区段为气悬浮干燥区段，可避免涂布后质子交换膜受损。
优选的，所述步骤S600之后还包括：
对第二烘箱中输出的质子交换膜进行瑕疵检测和厚度检测。
具体来说，为了进一步保证涂布的精度和质子交换膜的良率，本发明还设置有瑕疵检测机构和厚度检测机构，所述瑕疵检测机构和厚度检测机构设置在所述第二烘箱的出口处，具体实施时，可通过高精度摄像机来进行瑕疵检测和厚度检测。
优选的，通过声光电的方式剔除质子交换膜上存在瑕疵或者厚度超标的区域，保证质子交换膜的良率。
优选的，所述步骤S600之后还包括：
收卷辊对第二烘箱干燥完成后的质子交换膜进行收卷。
具体来说，所述收卷辊可将平铺的质子交换膜进行收卷，方便对质子交换膜进行保存。
另外，需要说明的是，所述质子交换膜作为阴极催化层的一面(本实施例中为A面或B面)需涂布两次以满足铂载量的要求，阴极催化剂涂布两层后的三层膜电极需经过加热对辊机辊压，以保证涂布的精度。
基于上述燃料电池膜电极的制作方法，本发明还相应的提供一种燃料电池膜电极的制作设备，包括：
放卷辊，用于释放质子交换膜至第一传送带上并剥离质子交换膜A面上的保护膜；
第一传送带，用于吸附质子交换膜的B面并传送所述质子交换膜，其中，所述第一传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成；
第一涂布机构，用于在所述质子交换膜的A面涂布第一催化层；
第一烘箱，用于对涂布好第一催化层的质子交换膜进行干燥；
换向机构，用于将第一传送带上的质子交换膜换向输送至第二传送带上，并使所述质子交换膜的A面吸附在第二传送带上；
第二传送带，用于吸附质子交换膜的A面并传送所述质子交换膜，其中，所述第二传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成；
第二涂布机构，用于在所述质子交换膜的B面涂布第二催化层。
本实施例中，所述换向机构可由两个换向辊组成，可使所述质子交换膜在从第一传送带传送至第二传送带上时，从A面吸附于第一传送带上转换为B面吸附于第二传送带上。
优选的，所述的燃料电池膜电极的制作设备还包括：
第二烘箱，用于对涂布好第二催化层的质子交换膜进行干燥。
优选的，所述的燃料电池膜电极的制作设备还包括：
瑕疵检测机构，用于对第二烘箱中输出的质子交换膜进行瑕疵检测；
厚度检测机构，用于对第二烘箱中输出的质子交换膜进行厚度检测。
优选的，所述燃料电池膜电极的制作设备通过声光电的方式剔除质子交换膜上存在瑕疵或者厚度超标的区域。
优选的，所述的燃料电池膜电极的制作设备还包括：
收卷辊，用于对第二烘箱干燥完成后的质子交换膜进行收卷。
由于上文已对燃料电池膜电极的制作方法进行详细描述，在此不再对所述燃料电池膜电极的制作设备赘述。
综上所述，本发明提供的燃料电池膜电极的制作方法及设备，用真空吸附板将待加工的质子交换膜的一面吸附在第一传送带上，进而可以进行另一面的涂布，然后利用换向机构将质子交换膜换向使质子交换膜的另一面吸附在第二传送带上，进而可以进行另一面的涂布，整个涂布过程无需人为操作，而且对质子交换膜进行精密约束，使质子交换膜不会产生膨胀变形，不会对质子交换膜造成损伤，而且不会影响涂布的精度，在保证质子交换膜的良率的同时还提高了生产效率。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池膜电极的制作方法，其特征在于，包括：
步骤一：放卷辊释放质子交换膜至第一传送带上并剥离质子交换膜A面上的保护膜，使所述质子交换膜的B面吸附在第一传送带上，其中，所述第一传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成；
步骤二：第一涂布机构在所述质子交换膜的A面涂布第一催化层；
步骤三：第一传送带将涂布好第一催化层的质子交换膜传送至第一烘箱中进行干燥；
步骤四：第一传送带将干燥后的质子交换膜通过换向机构输送至第二传送带上，使所述质子交换膜的A面吸附在第二传送带上，其中，所述第二传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成；
步骤五：在所述质子交换膜的B面上的保护膜被剥离后通过第二涂布机构在所述质子交换膜的B面涂布第二催化层。
2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制作方法，其特征在于，所述步骤五之后还包括：
步骤六：第二传送带将涂布好第二催化层的质子交换膜传送至第二烘箱中进行干燥。
3.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极的制作方法，其特征在于，所述步骤六之后还包括：
对第二烘箱中输出的质子交换膜进行瑕疵检测和厚度检测。
4.根据权利要求3所述的燃料电池膜电极的制作方法，其特征在于，通过声光电的方式剔除质子交换膜上存在瑕疵或者厚度超标的区域。
5.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极的制作方法，其特征在于，所述步骤六之后还包括：
收卷辊对第二烘箱干燥完成后的质子交换膜进行收卷。
6.一种燃料电池膜电极的制作设备，其特征在于，包括：
放卷辊，用于释放质子交换膜至第一传送带上并剥离质子交换膜A面上的保护膜；
第一传送带，用于吸附质子交换膜的B面并传送所述质子交换膜，其中，所述第一传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成；
第一涂布机构，用于在所述质子交换膜的A面涂布第一催化层；
第一烘箱，用于对涂布好第一催化层的质子交换膜进行干燥；
换向机构，用于将第一传送带上的质子交换膜换向输送至第二传送带上，并使所述质子交换膜的A面吸附在第二传送带上；
第二传送带，用于吸附质子交换膜的A面并传送所述质子交换膜，其中，所述第二传送带由多块并排的真空吸附板依次连接形成；
第二涂布机构，用于在所述质子交换膜的B面涂布第二催化层。
7.根据权利要求6所述的燃料电池膜电极的制作设备，其特征在于，还包括：
第二烘箱，用于对涂布好第二催化层的质子交换膜进行干燥。
8.根据权利要求7所述的燃料电池膜电极的制作设备，其特征在于，还包括：
瑕疵检测机构，用于对第二烘箱中输出的质子交换膜进行瑕疵检测；
厚度检测机构，用于对第二烘箱中输出的质子交换膜进行厚度检测。
9.根据权利要求8所述的燃料电池膜电极的制作设备，其特征在于，通过声光电的方式剔除质子交换膜上存在瑕疵或者厚度超标的区域。
10.根据权利要求7所述的燃料电池膜电极的制作设备，其特征在于，还包括：
收卷辊，用于对第二烘箱干燥完成后的质子交换膜进行收卷。
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