CN111653797A - 一种燃料电池膜电极自动封装检测线 - Google Patents

一种燃料电池膜电极自动封装检测线 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：包括：用于裁切出阴、阳极边框膜的边框膜裁切装置；用于裁切CCM的CCM裁切装置；用于将阴、阳极边框膜叠置在CCM两侧并进行真空热压的五合一热压装置；标识和检测装置；用于裁切出阴、阳极气体扩散层的气体扩散层裁切装置；用于将阴、阳极气体扩散层叠置在五层膜电极两侧并进行热压的七合一热压装置；用于对七层膜电极进行切割形成膜电极成品，并进行视觉检测的膜电极成型切割和视觉检测装置；用于对膜电极进行气密性检测的膜电极气密性检测装置。本发明可实现燃料电池膜电极自动化封装和检测，节省人力成本，可提高生产效率，提高产品质量和工艺一致性。

Description

一种燃料电池膜电极自动封装检测线
技术领域
本发明涉及燃料电池膜电极加工技术领域，更具体地说，涉及一种燃料电池膜电极自动封装检测线。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的发电装置，具有快速启动、能量密度高、环境友好的特点，可作为替代各种固定和移动电源应用的理想选择。
质子交换膜燃料电池的核心部件是膜电极。膜电极从中间往两侧分别是质子交换膜，阴、阳极催化层，阴、阳极边框膜和阴、阳极气体扩散层。膜电极结构层数较多，生产工艺复杂且加工精度要求高，目前生产设备多分为若干独立工位，各个工位之间需要人工协调，甚至部分工位需要人工操作；并不能实现全自动化生产，不利于节省人力资源和提高生产效率。
此外，现有生产设备还存在如下不足：
一、CCM和边框膜等膜料的厚度很薄(几十微米甚至更薄)，容易褶皱；在上料到切割平台时容易与切割平台之间形成气泡，使膜料不能在平整状态下进行切割，切割后部分膜料区域折叠在一起，影响切割形状和切割精度，加工质量并不理想；
二、切割装置下料时，需要人工将膜料成品和膜料废料人工分离，并分类放置，需要操作工人操作，不利于节省人力成本和提高生产效率，也不利于实现将膜料连贯地自动化传输到下一工序；
三、采用多点按压定位膜料，但按压点容易造成膜料划伤或损坏；
四、膜电极气密性检测效果并不理想。
发明内容
为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种燃料电池膜电极自动封装检测线，可实现燃料电池膜电极自动化封装和检测，节省人力成本，可提高生产效率，提高产品质量和工艺一致性。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：包括：
用于裁切出阴极边框膜和阳极边框膜的边框膜裁切装置；
用于裁切CCM的CCM裁切装置；CCM(catalyst coated membrane)是指催化层涂覆膜，是中间层为质子交换膜、质子交换膜的两面已经分别涂布有阴极催化层和阳极催化层的膜料；
用于将阴极边框膜和阳极边框膜叠置在CCM两侧，并进行真空热压形成五层膜电极的五合一热压装置；
用于将五层膜电极进行打标和视觉检测的标识和检测装置；
用于裁切出阴极气体扩散层和阳极气体扩散层的气体扩散层裁切装置；
用于将阴极气体扩散层和阳极气体扩散层叠置在五层膜电极两侧，并进行热压形成七层膜电极的七合一热压装置；
用于对七层膜电极进行切割形成膜电极成品，并进行视觉检测的膜电极成型切割和视觉检测装置；
以及用于对膜电极进行气密性检测的膜电极气密性检测装置；
所述边框膜裁切装置和CCM裁切装置并排设置；边框膜裁切装置和CCM裁切装置的后侧依次布设有五合一热压装置以及标识和检测装置；气体扩散层裁切装置与标识和检测装置并排设置；气体扩散层裁切装置与标识和检测装置的后侧依次布设有七合一热压装置、膜电极成型切割和视觉检测装置以及膜电极气密性检测装置。
本发明可实现燃料电池膜电极自动化封装和检测，节省人力成本，可提高生产效率，提高产品质量和工艺一致性。
优选地，所述边框膜裁切装置和CCM裁切装置均包括有：
用于放置卷状膜料的放卷机构；
用于将膜料开卷并真空吸附固定，在膜料上切割出分割线以使膜料分割出膜料成品和膜料废料的真空吸附切割机构；
用于将膜料成品和膜料废料下料并分类放置的下料机构；
用于放置膜料成品的下料转运平台；
以及用于放置膜料废料的废料放置框；
所述放卷机构、真空吸附切割机构、废料放置框和下料转运平台依次布设。
优选地，所述真空吸附切割机构包括切割真空平台、接料吸板、切割元件、切割悬臂、切割Y轴驱动模块一和切割Y轴驱动模块二；所述切割真空平台与切割Y轴驱动模块一连接，以实现真空平台沿Y轴移动；所述切割悬臂与切割Y轴驱动模块二连接，以实现切割悬臂沿Y轴移动；所述接料吸板通过接料升降驱动模块设置在切割悬臂的下方，以实现接料吸板升降；所述切割悬臂上设有X轴驱动模块；X轴驱动模块连接有切割安装座；切割元件通过切割升降驱动模块与切割安装座连接；所述切割真空平台设有膜料真空吸附平面一；膜料真空吸附平面一包括切割区域和位于切割区域后侧的待上料定位区域；切割区域与膜料切割抽真空装置一连接；待上料定位区域与膜料切割抽真空装置二连接；所述接料吸板设有膜料真空吸附平面二；膜料真空吸附平面二与膜料切割抽真空装置三连接。
该真空吸附切割机构，接料吸板与切割真空平台相互配合来实现膜料上料，膜料上料后平整、无气泡。
优选地，所述下料机构包括下料Y轴驱动模块、下料安装架一、下料安装架二和与下料安装架二连接的下料吸板；所述切割真空平台、废料放置框和下料转运平台均位于下料Y轴驱动模块的同一侧；所述下料安装架二通过下料升降驱动机构与下料安装架一连接，以实现升降；所述下料安装架一设置在下料Y轴驱动模块上，以实现沿Y轴移动，从而实现将下料吸板在切割真空平台、废料放置框和下料转运平台的上方往复移动；
所述下料吸板设有膜料下料吸附面一；膜料下料吸附面一包括与膜料成品形状尺寸相匹配的成品吸附区域一和与膜料废料形状尺寸相匹配的废料吸附区域；所述下料转运平台设有膜料下料吸附面二，膜料下料吸附面二带有与膜料成品形状相匹配的成品吸附区域二；成品吸附区域一与膜料切割抽真空装置四连接，废料吸附区域与膜料切割抽真空装置五连接，成品吸附区域二与膜料切割抽真空装置六连接。该下料机构可实现膜料上料、切割和下料，并可将膜料成品和膜料废料分类下料，节省人力成本和提高生产效率。
优选地，所述五合一热压装置包括五合一热压装置本体以及用于上料和下料的膜片上下料装置一；
所述五合一热压装置本体包括下底座、上盖体、真空贴合架体、热压导柱、升降机构一和升降机构二；所述上盖体位于下底座的上方；上盖体通过真空贴合架体与升降机构一连接，以实现上盖体升降从而使上盖体与下底座盖合或分离；上盖体与下底座盖合时，上盖体与下底座共同形成闭合腔体；闭合腔体中设有热压治具上板和与下底座连接的热压治具下板；所述热压治具上板和热压治具下板在相对侧分别设有热压真空吸附平面一，并分别与贴合抽真空装置一连接，以实现贴合抽真空装置一抽真空时热压真空吸附平面一产生吸附力；热压治具上板与热压导柱的一端连接，热压导柱的另一端穿过上盖体延伸到闭合腔体外通过升降机构二与真空贴合架体连接；上盖体或下底座开设有与闭合腔体连通的热压真空孔一；热压真空孔一与贴合抽真空装置二连接。
优选地，所述气体扩散层裁切装置包括：
用于储存碳纸的碳纸料匣；
用于将碳纸从碳纸料匣吸取，并移动至碳纸上料工位的碳纸上料机构；
用于承载和定位碳纸，将碳纸从碳纸上料工位移动至碳纸切割工位、再从碳纸切割工位移动至碳纸下料工位，在碳纸上切割出分割线以使碳纸上分割出碳纸成品和碳纸废料的碳纸传输切割机构；
用于将切割后的碳纸成品从碳纸下料工位取出的碳纸下料机构；
以及用于将切割后的碳纸废料从碳纸下料工位取出的废料下料机构；
其中，所述碳纸上料机构包括碳纸支撑架一、碳纸移动座和碳纸吸取组件；所述碳纸吸取组件包括吸盘架体和伯努利吸盘；吸盘架体包括呈X形的架体部一，以及呈一字型、横向或纵向连接在X形架体部一上的架体部二；伯努利吸盘分别设置在X形架体部一的四个端部下方和架体部二下方，以使伯努利吸盘正对碳纸的四个角位和中部位置；各个伯努利吸盘分别与碳纸抽真空装置一连接；吸盘架体通过碳纸升降模块一与碳纸移动座连接，以实现吸盘架体升降；碳纸移动座通过碳纸移动模块一与碳纸支撑架一连接，以实现碳纸移动座带动吸盘架体在碳纸料匣与碳纸上料工位之间往复移动。
优选地，所示七合一热压装置包括七合一热压装置本体以及用于上料和下料的膜片上下料装置二；
所述七合一热压装置本体包括上治具、下治具和治具升降机构；上治具与治具升降机构连接，以实现上治具升降移动；上治具和下治具在相对侧分别设有热压真空吸附平面二；上治具和下治具分别与热压抽真空装置一连接；上治具和/或下治具设有加热元件，以实现治具加热。
优选地，所述膜电极成型切割和视觉检测装置包括成品搬运机构、成品切割机构和成品视觉检测机构；
所述成品搬运机构包括搬运机器人和搬运吸板；搬运吸板连接在搬运机器人的末轴，以实现在切割上料工位、检测上料工位和不合格品放置位三者之间移动；
所述成品切割机构包括上料吸板、上料吸板运动模组、切割元件和切割运动模组；所述上料吸板与上料吸板运动模组连接，以实现上料吸板在切割上料工位与切割工位之间往复移动；所述切割元件与切割运动模组连接，以实现在切割工位中移动；
所述成品视觉检测机构包括检测吸板、检测吸板运动模组、检测调整模组和用于进行视觉检测的检测模块；所述检测吸板与检测吸板运动模组连接，以实现检测吸板在检测上料工位、检测工位和下料工位两两之间往复移动；所述检测模块与检测调整模组连接；工作时，检测吸板从检测上料工位移动至检测工位；当检测模块判定膜电极为合格品时，检测吸板从检测工位移动至下料工位；当检测模块判定膜电极为不合格品时，检测吸板从检测工位移动至检测上料工位，搬运机器人带动搬运吸板将膜电极从检测上料工位搬至不合格品放置位。
优选地，所述膜电极气密性检测装置包括检测组件和至少一组定位单元；每组定位单元包括上闭合座、下闭合座和用于实现上闭合座和下闭合座打开或合上的闭合驱动机构；所述上闭合座设有上腔体，下闭合座设有与上腔体位置相对的下腔体；上腔体和下腔体中分别设有密封圈；工作时，上腔体和下腔体的密封圈分别夹持在膜电极的阴、阳极边框膜，膜电极的阴、阳极气体扩散层均位于上腔体和下腔体的密封圈包围区域以内的范围；
所述检测组件采用如下两种方案之一：
一、检测组件包括充气模块和气压差检测模块；上腔体和下腔体的其中一项与充气模块连接，并与气压差检测模块的一端连接，气压差检测模块的另一端与充气模块连接；
二、检测组件包括充氦模块、氦质检测模块、检测抽真空模块和除氦模块；上腔体和下腔体的其中一项分别与充氦模块和除氦模块连接，另一项与氦质检测模块连接；上腔体和下腔体分别与检测抽真空模块连接。
优选地，所述方案一中，充气模块包括压缩空气输入器件、缓冲罐、压力控制器、充气阀和泄压阀；气压差检测模块包括测试阀和流量计；压缩空气输入器件与缓冲罐连接；压力控制器连接在压缩空气输入器件与缓冲罐之间的管道上；上腔体和下腔体中的其中一项通过充气阀与缓冲罐连接，并通过串联的流量计和测试阀与缓冲罐连接；所述上腔体和下腔体中的其中一项还与泄压阀连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
1、本发明可实现燃料电池膜电极自动化封装和检测，节省人力成本，可提高生产效率，提高产品质量和工艺一致性；
2、边框膜裁切装置和CCM裁切装置可实现膜料上料、切割和下料，并可将膜料成品和膜料废料分类下料，节省人力成本和提高生产效率；该真空吸附切割机构，接料吸板与切割真空平台相互配合来实现膜料上料，使膜料真空贴合着切割真空平台移动直至完成上料，膜料上料后平整、无气泡；
3、五合一热压装置和七合一热压装置，可实现多层膜片贴合加工，多层膜片在移动和真空贴合过程中一直被真空吸附来定位和固定，真空吸附不会对膜片产生划伤等损害，使膜片稳固定位，可避免膜片位置偏移，还可保持膜片平整防止真空贴合后成品出现气泡，提升膜片真空贴合加工质量；
4、膜电极气密性检测装置可使上腔体与下腔体之间形成气压差，并有效检测上腔体与下腔体之间微量气体窜透情况，有效实现燃料电池膜电极的气密性检测，具有良好的检测精度。
附图说明
图1是本发明燃料电池膜电极自动封装检测线的结构示意图；
图2是本发明中边框膜裁切装置和CCM裁切装置的结构示意图；
图3是本发明中边框膜裁切装置的真空吸附切割机构的结构示意图之一；
图4是本发明中边框膜裁切装置的真空吸附切割机构的结构示意图之二；
图5是本发明中边框膜裁切装置的真空吸附切割机构的切割真空平台的结构示意图；
图6是本发明中边框膜裁切装置的下料机构、下料转运平台和废料放置框的结构示意图；
图7是本发明中五合一热压装置的结构示意图；
图8是本发明中五合一热压装置本体的结构示意图；
图9是本发明中五合一热压装置的上盖体和下底座的结构示意图；
图10是本发明中五合一热压装置的机器人与吸板本体的连接示意图；
图11是本发明中气体扩散层裁切装置的结构示意图；
图12是本发明中气体扩散层裁切装置的碳纸料匣的结构示意图；
图13是本发明中气体扩散层裁切装置的碳纸上料机构的结构示意图；
图14是本发明中气体扩散层裁切装置的碳纸传输切割机构的结构示意图；
图15是本发明中七合一热压装置本体的结构示意图；
图16是本发明中七合一热压装置本体的下治具的结构示意图；
图17是本发明中膜电极成型切割和视觉检测装置的结构示意图；
图18是本发明中膜电极气密性检测装置的结构示意图；
图19是本发明中膜电极气密性检测装置的下闭合座的结构示意图；
图20是本发明中膜电极气密性检测装置的上闭合座的结构示意图；
图21是本发明中膜电极气密性检测装置的其中一种检测组件的连接框图；
其中，1为边框膜裁切装置、11为真空吸附切割机构、111为切割真空平台、1111为切割区域、1112为待上料定位区域、112为接料吸板、113为切割悬臂、114为切割元件、115为切割Y轴驱动模块一、116为切割Y轴驱动模块二、117为X轴驱动模块、118为接料升降驱动模块、12为放卷机构、13为膜料张力调节机构、14为下料机构、141为下料Y轴驱动模块、142为下料吸板、143为下料安装架一、144为下料安装架二、145为下料升降驱动机构、15为下料转运平台、16为废料放置框；
2为CCM裁切装置、21为真空吸附切割机构、22为放卷机构、23为膜料张力调节机构、24为下料机构、25为下料转运平台、26为废料放置框；
3为五合一热压装置、31为下底座、32为热压治具下板、321为下转接板、322为热压真空孔二、323为加热元件、33为上盖体、331为密封圈、332为热压真空孔一、34为热压治具上板、341为上转接板、35为热压导柱、36为真空贴合架体、371为升降机构一、372为升降机构二、38为五合一热压装置本体、39为膜片上下料装置、391为上料移动导轨、392为机器人、393为吸板本体；
4为标识和检测装置；
5为气体扩散层裁切装置、51为碳纸料匣、511为料匣底座、512为挡边、513为挡边导轨、514为旋钮、52为碳纸上料机构、521为吸盘架体、522为碳纸移动座、523为碳纸支撑架一、524为碳纸移动模块一、525为伯努利吸盘、526为拖链、53为碳纸传输切割机构、531为碳纸移动模块二、532为碳纸切割台面、533为碳纸支撑架二、534为碳纸移动模块三、535为碳纸激光切割器、54为碳纸下料机构、541为下料吸盘、542为碳纸下料底座、543为碳纸支撑架三、544为碳纸移动模块四、545为拖链、55为废料下料机构、551为废料吸盘、552为碳纸升降模块四、553为碳纸支撑架四、554为碳纸移动模块五、555为废料放置位置、56为碳纸；
6为七合一热压装置、611为治具底座、612为真空吸附治具本体、6121为真空吸附板体、6122为加热板体、613为真空孔一、614为加热元件、615为隔热板、616为治具安装板、62为下治具、63为上治具、64为热压支架、65为气液增压缸、651为缸体、652为执行杆、66为升降导柱、67为运动导套；
7为膜电极成型切割和视觉检测装置、71为成品搬运机构、72为成品切割机构、73为成品视觉检测机构、741为切割上料工位、743为检测上料工位、746为不合格品放置位；
8为膜电极气密性检测装置、81为下闭合座、811为下腔体、812为密封圈、813为下闭合安装板、814为通气孔、82为上闭合座、821为上腔体、822为密封圈、823为上闭合安装板、83为下闭合座水平驱动机构、84为上闭合气缸、85为运动导柱、86为膜电极、871为压缩空气输入器件、872为压力控制器、873为缓冲罐、874为充气阀、875为泄压阀、876为流量计、877为测试阀。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例一
如图1至图21所示。本实施例一种燃料电池膜电极自动封装检测线，包括：
用于裁切出阴极边框膜和阳极边框膜的边框膜裁切装置1；
用于裁切CCM的CCM裁切装置2；
用于将阴极边框膜和阳极边框膜叠置在CCM两侧，并进行真空热压形成五层膜电极的五合一热压装置3；
用于将五层膜电极进行打标和视觉检测的标识和检测装置4；
用于裁切出阴极气体扩散层和阳极气体扩散层的气体扩散层裁切装置5；
用于将阴极气体扩散层和阳极气体扩散层叠置在五层膜电极两侧，并进行热压形成七层膜电极的七合一热压装置6；
用于对七层膜电极进行切割形成膜电极成品，并进行视觉检测的膜电极成型切割和视觉检测装置7；
以及用于对膜电极进行气密性检测的膜电极气密性检测装置8。
边框膜裁切装置1和CCM裁切装置2并排设置；边框膜裁切装置1和CCM裁切装置2的后侧依次布设有五合一热压装置3以及标识和检测装置4；气体扩散层裁切装置5与标识和检测装置4并排设置；气体扩散层裁切装置5与标识和检测装置4的后侧依次布设有七合一热压装置6、膜电极成型切割和视觉检测装置7以及膜电极气密性检测装置8。
边框膜裁切装置1和CCM裁切装置2结构相似，工作原理相同；下面以边框膜裁切装置1为例进行说明。如图2至6所示，边框膜裁切装置1包括：
用于放置卷状膜料的放卷机构12；
用于检测和调节膜料张力的膜料张力调节机构13；
用于将膜料开卷并真空吸附固定，在膜料上切割出分割线以使膜料分割出膜料成品和膜料废料的真空吸附切割机构11；
用于将膜料成品和膜料废料下料并分类放置的下料机构14；
用于放置膜料成品的下料转运平台15；
以及用于放置膜料废料的废料放置框16；
放卷机构12、膜料张力调节机构13、真空吸附切割机构11、废料放置框16和下料转运平台15依次布设；
真空吸附切割机构11包括切割真空平台111、接料吸板112、切割元件114、切割悬臂113、切割Y轴驱动模块一115和切割Y轴驱动模块二116；切割真空平台111与切割Y轴驱动模块一115连接，以实现真空平台沿Y轴移动；切割悬臂113与切割Y轴驱动模块二116连接，以实现切割悬臂113沿Y轴移动；接料吸板112通过接料升降驱动模块118设置在切割悬臂113的下方，以实现接料吸板112升降；切割悬臂113上设有X轴驱动模块117；X轴驱动模块117连接有切割安装座；切割元件114通过切割升降驱动模块与切割安装座连接；切割真空平台111设有膜料真空吸附平面一；膜料真空吸附平面一与膜料切割抽真空装置一连接；接料吸板112设有膜料真空吸附平面二；膜料真空吸附平面二与膜料切割抽真空装置三连接。
下料机构14包括下料Y轴驱动模块141、下料安装架一143、下料安装架二144和与下料安装架二144连接的下料吸板142；切割真空平台111、废料放置框16和下料转运平台15均位于下料Y轴驱动模块141的同一侧；下料安装架二144通过下料升降驱动机构145与下料安装架一143连接，以实现升降；下料安装架一143设置在下料Y轴驱动模块141上，以实现沿Y轴移动，从而实现将下料吸板142在切割真空平台111、废料放置框16和下料转运平台15的上方往复移动；
下料吸板142设有膜料下料吸附面一；膜料下料吸附面一包括与膜料成品形状尺寸相匹配的成品吸附区域一和与膜料废料形状尺寸相匹配的废料吸附区域；下料转运平台15设有膜料下料吸附面二，膜料下料吸附面二带有与膜料成品形状相匹配的成品吸附区域二；成品吸附区域一与膜料切割抽真空装置四连接，废料吸附区域与膜料切割抽真空装置五连接，成品吸附区域二与膜料切割抽真空装置六连接。
边框膜裁切装置的工作原理是：
首先，卷状膜料放置在放卷机构12上；
然后，膜料上料和切割：首次上料时，人工将膜料拉至切割真空平台111上；膜料切割抽真空装置一和膜料切割抽真空装置二启动，切割真空平台111真空吸附膜料使其固定；对膜料进行切割：切割过程中，X轴驱动模块117驱动切割元件114X轴移动，切割Y轴驱动模块二116驱动切割悬臂113使切割元件114Y轴移动，切割升降驱动模块将切割元件114升降，以使切割元件114与切割真空平台111上的膜料之间产生X、Y、Z轴的相对位移；切割元件在膜料上切割出分割线以使膜料分割出膜料成品和膜料废料；
第二次之后的上料和切割方式是：首次膜料切割完成后将切割好的膜料下料，膜料切割抽真空装置二保持运作，卷状膜料的端部还吸附在切割真空平台111上；切割Y轴驱动模块二116驱动切割悬臂113移动直至接料吸板112到达卷状膜料的端部上方；接料升降驱动模块118使接料吸板112下降，膜料切割抽真空装置三启动，膜料切割抽真空装置二关闭，使接料吸板112真空吸附膜料；接料升降驱动模块118使接料吸板112稍向上升以提起膜料；切割Y轴驱动模块一115驱动切割真空平台111向后移动至接料位，由于此时膜料被接料吸板提起，因此可避免切割真空平台后移时与膜料摩擦；之后接料吸板向下运动，膜料切割抽真空装置三关闭，膜料切割抽真空装置一和膜料切割抽真空装置二启动，膜料交接到切割真空平台111上；接料吸板112上升，切割真空平台111拉着膜料移动至切割工位；之后对膜料进行切割；
之后，在每次膜料切割后下料机构14进行下料：下料Y轴驱动模块141将下料吸板142移动至切割真空平台111上方，下料升降驱动机构145将下料吸板142下降，膜料切割抽真空装置四和膜料切割抽真空装置五启动以使下料吸板142同时吸附膜料成品和膜料废料；下料吸板142上升；下料Y轴驱动模块141将下料吸板142移至下料转运平台15上方；下料吸板142下降，膜料切割抽真空装置四关闭，膜料切割抽真空装置六启动，膜料切割抽真空装置五保持启动，膜料成品移至下料转运平台15上；下料Y轴驱动模块141将下料吸板142移至废料放置框16上，膜料切割抽真空装置五关闭，膜料废料靠自身重力掉落至废料放置框16。
边框膜裁切装置可实现膜料上料、切割和下料，并可将膜料成品和膜料废料分类下料，节省人力成本和提高生产效率。
该真空吸附切割机构11，接料吸板112与切割真空平台111相互配合来实现膜料上料，使膜料真空贴合着切割真空平台111移动直至完成上料，膜料上料后平整、无气泡。
膜料张力调节机构13可检测和调节膜料张力，避免膜料张力过少而不能绷紧，也可避免膜料张力过大而绷断。膜料张力调节机构可采用现有技术。
真空吸附切割机构11中，膜料真空吸附平面一包括切割区域1111和位于切割区域1111后侧的待上料定位区域1112；切割区域1111和待上料定位区域1112均布设有点阵式真空孔一；所有真空孔一均与膜料切割抽真空装置一连通。膜料真空吸附平面一的切割区域1111真空吸附膜料切割区域1111，膜料真空吸附平面一的待上料定位区域1112真空吸附切割膜料的后侧区域；一方面可实现膜料切割后，卷状膜料的端部还被吸附定位，另一方面可确保膜料切割区域1111更加平整，避免卷状膜料的拉力作用使膜料在切割过程中变形。点阵式真空孔一可实现多点抽真空，切割真空平台111逐渐移向膜料后部的过程中，膜料贴合着点阵式真空孔一移动，进一步防止膜料出现气泡。
膜料真空吸附平面二上布设有点阵式真空孔二；真空孔二与膜料切割抽真空装置三连通。
切割Y轴驱动模块一115包括直线运动模组一；切割真空平台111设置在直线运动模组一上；切割Y轴驱动模块二116包括分别设置在切割真空平台111两侧的直线运动模组二；切割悬臂113的两端分别设置在两侧直线运动模组二上。X轴驱动模块117驱动包括直线运动模组三；直线运动模组三设置在切割悬臂113上；切割安装座与直线运动模组三连接。直线运动模组一、直线运动模组二和直线运动模组三可采用现有技术，例如滑台等。
切割元件114可以采用激光、自动刀、刀模等现有切割元件。
接料升降驱动模块118为气缸；气缸的缸筒设置在切割悬臂113上，气缸的执行杆穿过切割悬臂113与切割悬臂113下方的接料吸板112连接；接料吸板112与切割悬臂113之间还设有运动导柱与运动导套。
下料转运平台15连接有下料驱动模块。下料驱动模块可将下料转运平台15移动至与下一工位相配合的位置，提高装置与下一工位装置配合的便捷程度。
如图7至图10所示，五合一热压装置3包括五合一热压装置本体38和用于上料和下料的膜片上下料装置一39。
五合一热压装置本体包括下底座31、上盖体33、真空贴合架体36、热压导柱35、升降机构一371和升降机构二372；上盖体33位于下底座31的上方；上盖体33通过真空贴合架体36与升降机构一371连接，以实现上盖体33升降从而使上盖体33与下底座31盖合或分离；上盖体33与下底座31盖合时，上盖体33与下底座31共同形成闭合腔体；闭合腔体中设有热压治具上板34和与下底座31连接的热压治具下板32；热压治具上板34和热压治具下板32在相对侧分别设有热压真空吸附平面一，并分别与贴合抽真空装置一连接，以实现贴合抽真空装置一抽真空时热压真空吸附平面一产生吸附力；热压治具上板34与热压导柱35的一端连接，热压导柱35的另一端穿过上盖体33延伸到闭合腔体外通过升降机构二372与真空贴合架体36连接；上盖体33或下底座31开设有与闭合腔体连通的热压真空孔一332；热压真空孔一332与贴合抽真空装置二连接。
五合一热压装置本体的工作原理是：阴、阳极边框膜的其中一项吸附在热压治具下板32的热压真空吸附平面一上，并在其上放置CCM，利用阴/阳极边框膜的镂空位置将CCM吸附定位；阴、阳极边框膜的另一项吸附在热压治具上板34的热压真空吸附平面一上。该方式可实现多层膜料真空贴合加工，阴、阳极边框膜和CCM在热压治具上板34/热压治具下板32移动和真空贴合过程中一直被真空吸附来定位和固定，真空吸附不会对膜料产生划伤等损害，使膜料稳固定位，可避免膜料位置偏移，还可保持膜料平整防止真空贴合后成品出现气泡，提升膜料真空贴合加工质量。
热压治具上板34和热压治具下板32的热压真空吸附平面一均布满有点阵式热压真空孔二322；所有热压真空孔二322均与贴合抽真空装置一连通，以使所有热压真空孔二322产生真空吸附力。热压真空吸附平面一布满有点阵式热压真空孔二322，可使膜料受到的真空吸附力更加均匀；并有效吸附上层的CCM。
本实施例中，热压治具下板32设有加热元件323；实际应用中也可以是热压治具上板设有加热元件，或者热压治具上板和热压治具下板均设有加热元件。加热元件323与电源连接。设有加热元件323，可以使热压治具上板34和/或热压治具下板32加热，通过高温高压使多层膜料压合在一起。
为便于安装，热压治具上板34通过上转接板341与热压导柱35连接；热压治具下板32通过下转接板321与下底座31连接。热压治具上板34与上转接板341之间、上转接板341与热压导柱35之间、热压治具下板32与下转接板321之间以及下转接板321与下底座31之间分别通过螺丝连接。
上盖体33与下底座31的接合处设有密封圈331，以实现上盖体33与下底座31接合处密封；可提高闭合腔体的密封性，提升抽真空效果。
五合一热压装置本体38为多个，所有五合一热压装置本体分列于膜片上下料装置一39的两侧。膜片上下料装置一39用于将阴阳极边框膜和CCM上料到热压真空吸附平面一上、并将真空贴合完成后的五层膜电极取出。
膜片上下料装置一39包括上料移动导轨391、可滑动地设置在上料移动导轨391上的机器人392和连接在机器人392上的吸板本体393。吸板本体393设有四个上下料吸附板；各个上下料吸附板上分别开设有热压真空孔三，并与贴合抽真空装置三连接。
标识和检测装置可采用现有技术。
气体扩散层裁切装置，如图11至图14所示，包括：
用于储存碳纸的碳纸料匣51；
用于将碳纸从碳纸料匣51吸取，并移动至碳纸上料工位的碳纸上料机构52；
用于承载和定位碳纸，将碳纸从碳纸上料工位移动至碳纸切割工位、再从碳纸切割工位移动至碳纸下料工位，在碳纸上切割出分割线以使碳纸上分割出碳纸成品和碳纸废料的碳纸传输切割机构53；
用于将切割后的碳纸成品从碳纸下料工位取出的碳纸下料机构54；
以及用于将切割后的碳纸废料从碳纸下料工位取出的废料下料机构55。
气体扩散层裁切装置的工作原理是：碳纸上料机构52将碳纸从碳纸料匣51中吸取出来，并移动至碳纸上料工位将碳纸放置于碳纸传输切割机构53；碳纸传输切割机构53将碳纸移动至碳纸切割工位，对碳纸进行切割；切割后，碳纸分割成碳纸成品和碳纸废料；之后碳纸传输切割机构53将碳纸移动至碳纸下料工位，碳纸下料机构54将碳纸成品取出下料，废料下料机构55将碳纸废料取出下料。气体扩散层裁切装置可实现碳纸上料、剪切、下料和废料下料，可节省人力成本，降低工人劳动强度，提高工作效率。
具体地说，碳纸料匣51包括料匣底座511和若干挡边512；料匣底座511设有矩形碳纸储存区域；挡边512分别位于矩形碳纸储存区域四个边沿的外侧。
其中两个相邻边沿或三个边沿外侧的挡边512分别可朝向/背向料匣底座511中部滑动调节地设置在料匣底座511上，其余边沿外侧的挡边512直接设置在料匣底座511上；实现矩形碳纸储存区域的长宽尺寸调节。实际应用中，也可以是四个边沿外侧的挡边512均分别可朝向/背向料匣底座511中部滑动调节地设置在料匣底座511上，以实现矩形碳纸储存区域的长宽尺寸调节。
可滑动调节地设置在料匣底座511上的挡边512通过挡边导轨513和挡边导轨座之间可滑动连接来实现，且挡边导轨513从料匣底座511边沿向料匣底座511中部延伸。料匣底座511上还设有旋钮514，旋钮514的调节杆与挡边导轨座连接，以实现挡边导轨座位置调整和锁紧。
挡边512用于挡设在碳纸四个边沿的外侧，通过挡边512在料匣底座511的位置调整，来调整矩形碳纸储存区域的长宽尺寸，以适应不同长宽尺寸的碳纸，提高碳纸料匣51的通用性。
碳纸上料机构52包括碳纸支撑架一523、碳纸移动座522和碳纸吸取组件；碳纸吸取组件包括吸盘架体521和伯努利吸盘525；吸盘架体521包括呈X形的架体部一，以及呈一字型、横向或纵向连接在X形架体部一上的架体部二；伯努利吸盘525分别设置在X形架体部一的四个端部下方和架体部二下方，以使伯努利吸盘525正对碳纸的四个角位和中部位置；各个伯努利吸盘525分别与碳纸抽真空装置一连接；吸盘架体521通过碳纸升降模块一与碳纸移动座522连接，以实现吸盘架体521升降；碳纸移动座522通过碳纸移动模块一524与碳纸支撑架一523连接，以实现碳纸移动座522带动吸盘架体521在碳纸料匣51与碳纸上料工位之间往复移动。
碳纸升降模块一将吸盘架体521下降使各个伯努利吸盘525分别贴合碳纸的四个角位和中部位置；碳纸抽真空装置一抽真空使伯努利吸盘525吸取碳纸；然后碳纸升降模块一将吸盘架体521上升，碳纸移动模块一524使碳纸移动座522移动使吸盘架体521从碳纸料匣51移动至碳纸上料工位，之后碳纸升降模块一将吸盘架体521下降，碳纸抽真空装置一停止抽真空使碳纸放置到碳纸传输平台上。由于碳纸透气性高，普通吸盘吸取时容易把多张碳纸一起吸取，采用伯努利吸盘525可确保一次只吸取一张碳纸，将碳纸逐张独立上料；此外，采用伯努利吸盘525同时吸取碳纸的四个角位和中部位置，可有效整体平整地固定碳纸，避免碳纸边角下弯和中部下陷，确保把碳纸平整地放置到碳纸传输切割机构53上，避免碳纸位移、变形和折叠。
碳纸传输切割机构53包括：用于承载和定位碳纸，将碳纸从碳纸上料工位移动至碳纸切割工位、再从碳纸切割工位移动至碳纸下料工位的碳纸传输平台；以及用于在碳纸上切割出分割线以使碳纸上分割出碳纸成品和碳纸废料的切割组件。
碳纸传输平台包括碳纸切割台面532和碳纸移动模块二531；碳纸上料工位、碳纸切割工位和碳纸下料工位沿Y轴依次布设；碳纸移动模块二531沿Y轴设置；碳纸切割台面532设置在碳纸移动模块二531上，以实现碳纸切割台面532沿Y轴移动；碳纸切割台面532设有碳纸真空吸附面，并与碳纸抽真空装置二连接，以实现碳纸抽真空装置二抽真空时碳纸真空吸附面产生吸附力。
切割组件包括碳纸支撑架二533、连接块和碳纸激光切割器535；碳纸激光切割器535通过碳纸升降模块二与连接块连接，以实现碳纸激光切割器升降；连接块通过碳纸移动模块三534与碳纸支撑架二533连接，以实现碳纸激光切割器535沿X轴移动；碳纸激光切割器535位于碳纸切割台面532上方。
碳纸移动模块二531将碳纸切割台面532移动至碳纸上料工位，碳纸上料机构52将碳纸上料到碳纸切割台面532上，然后碳纸移动模块二531将碳纸切割台面532移动至碳纸切割工位，即碳纸激光切割器535下方；通过碳纸移动模块二531带动碳纸切割台面532Y轴移动，配合碳纸移动模块三534带动碳纸激光切割器535X轴移动，使碳纸激光切割器535与碳纸之间产生与设定切割路径相匹配的相对移动；同时碳纸激光切割器535工作实现激光切割，在碳纸上切割出分割线使碳纸分割出碳纸成品和碳纸废料；之后碳纸移动模块二531将碳纸切割台面532移动至碳纸下料工位。该设计的好处是：碳纸传输平台既可以将碳纸在上料、切割、下料之间传输，又可以配合切割组件移动，简化切割组件的结构，降低制造成本。
碳纸下料机构54包括碳纸支撑架三543、碳纸下料底座542和三组下料吸盘541；每组下料吸盘541通过碳纸升降模块三与碳纸下料底座542连接，以实现下料吸盘541升降；每组下料吸盘541分别与碳纸抽真空装置三连接，以实现碳纸抽真空装置三抽真空时下料吸盘541产生吸附力；碳纸下料底座542通过碳纸移动模块四544与碳纸支撑架三543连接，以实现碳纸下料底座542移动从而使下料吸盘541在碳纸下料工位与成品放置位置之间往复移动。
碳纸下料机构54的工作原理是：首先碳纸移动模块四544将下料吸盘541移动至碳纸下料工位，下料吸盘541与碳纸切割台面532上的碳纸成品相对应；碳纸升降模块三将下料吸盘541下降使其贴合碳纸成品，碳纸抽真空装置三抽真空使下料吸盘541吸取碳纸成品；然后碳纸升降模块三使下料吸盘541上升，碳纸移动模块四544带动碳纸下料底座542使下料吸盘541移动至成品放置位置，下料吸盘541将碳纸成品下料。碳纸下料机构54可有效将碳纸成品下料。
废料下料机构55包括碳纸支撑架四553、废料底座、废料吸盘551；废料吸盘551通过碳纸升降模块四552与废料底座连接，以实现废料吸盘551升降；废料吸盘551与碳纸抽真空装置四连接，以实现碳纸抽真空装置四抽真空时废料吸盘551产生吸附力；废料底座通过碳纸移动模块五554与碳纸支撑架四553连接，以实现废料底座移动从而使废料吸盘551在碳纸下料工位与废料放置位置555之间往复移动。
废料下料机构55的工作原理是：首先碳纸移动模块五554将废料吸盘551移动至碳纸下料工位，废料吸盘551与碳纸切割台面532上的碳纸废料相对应；碳纸升降模块四552将废料吸盘551下降使其贴合碳纸废料，碳纸抽真空装置四抽真空使废料吸盘551吸取碳纸废料；然后碳纸升降模块四552使废料吸盘551上升，碳纸移动模块五554带动废料底座使废料吸盘551移动至废料放置位置555，废料吸盘551将碳纸废料下料。废料下料机构55可有效将碳纸废料下料。
七合一热压装置包括多个七合一热压装置本体和膜片上下料装置二。所有七合一热压装置本体分列于膜片上下料装置二的两侧。膜片上下料装置二用于将五层膜电极和阴阳极气体扩散层上料到、并将贴合完成后的七层膜电极取出。
如图15和图16所示，七合一热压装置本体包括下治具63和上治具64，以及治具升降机构。下治具63包括治具底座611和设置在治具底座611上的真空吸附治具本体612；为便于真空吸附治具本体612的安装，治具底座611上优选设有治具安装板616。真空吸附治具本体612包括真空吸附板体6121和连接在下真空吸附板体6121与治具安装板616之间的加热板体6122。加热板体6122中前设有加热元件614，加热元件614与电源连接。加热元件614产生的热量可传递到下真空吸附板体6121上实现热压。为便于加热元件614维护和维修，优选的方案是：加热板体6122设有至少一个加热安装腔体；加热元件614可拆装地嵌设在加热安装腔体中；在加热元件需要更换时便于拆装。
加热板体6122优选通过隔热板615与治具安装板616连接。隔热板615可实现热量隔离，防止热量传递到治具底座611中，一方面可避免热量散失而减少损耗，另一方面可避免治具底座11温度过高而存在人员误触烫伤等安全隐患。
上治具64包括治具底座611、设置在治具底座611下方的真空吸附治具本体612；为便于真空吸附治具本体612的安装，治具底座611与真空吸附治具本体612之间通过治具安装板616安装。
下治具62和上治具63的真空吸附治具本体612位置相对，并在相对侧分别设有热压真空吸附平面二。下治具62和上治具63的热压真空吸附平面二均布满有点阵式真空孔一613；所有真空孔一613均与热压抽真空装置一连通，以使所有真空孔一613产生真空吸附力。
本实施例中，下治具带有加热元件，具有加热功能；实际应用中，也可以是上治具采用如本实施例下治具结构，带有加热元件，具有加热功能；还可以是上、下治具均带有加热元件，具有加热功能。
七合一热压装置本体的工作原理是：阴、阳极气体扩散层的其中一项吸附在下治具的热压真空吸附平面二上，并在其上放置五层膜电极；由于阴/阳极气体扩散层的长宽尺寸小于五层膜电极，因此五层膜电极的边沿可凸出于阴/阳极气体扩散层而被吸附固定；阴、阳极气体扩散层的另一项吸附在上治具的热压真空吸附平面二上。
治具升降机构使上治具朝向下治具移动；同时加热元件614加热，使放置在热压真空吸附平面二上的五层膜电极和阴阳极气体扩散层进行热压加工；可实现热压加工，五层膜电极和阴阳极气体扩散层在治具移动和热压过程中一直被真空吸附来定位和固定，真空吸附不会产生划伤等损害，使五层膜电极和阴阳极气体扩散层稳固定位，可避免位置偏移，还可保持平整防止热压后成品出现气泡，提升热压加工质量。
治具升降机构包括气液增压缸65和热压支架64；气液增压缸的缸体651与热压支架64连接；上治具63的治具底座611与气液增压缸的执行杆652连接，并通过升降导向组件实现升降导向。升降导向组件包括升降导柱66和套设在升降导柱66上的运动导套67；升降导柱66连接在热压支架64与下治具62的治具底座611之间；运动导套7设置在上治具63的治具底座611中。通过运动导套67沿升降导柱66升降滑动来实现上治具63升降导向；气液增压缸的执行杆652可推动上治具63升降。
如图17所示，膜电极成型切割和视觉检测装置，包括成品搬运机构71、成品切割机构72和成品视觉检测机构73。
成品搬运机构71包括搬运机器人和搬运吸板；搬运吸板连接在搬运机器人的末轴，以实现在切割上料工位、检测上料工位和不合格品放置位三者之间移动。切割上料工位、检测上料工位和不合格品放置位分别邻近搬运机器人布设。
搬运吸板通过搬运架体与搬运机器人的末轴连接。具体地说，搬运架体包括呈H形的搬运架体一和两个搬运架体二；搬运机器人的末轴与H形搬运架体一的中部连接；两个搬运架体二分别连接在H形搬运架体一的两端下方；两个搬运架体二共同固定搬运吸板。搬运架体可使搬运机器人末轴受力平衡，稳固地固定搬运吸板，便于搬运吸板的安装和拆卸，便于搬运吸板维护和维修。
成品切割机构72包括上料吸板、上料吸板运动模组、切割元件和切割运动模组；上料吸板与上料吸板运动模组连接，以实现上料吸板在切割上料工位与切割工位之间往复移动；切割元件与切割运动模组连接，以实现在切割工位中移动。
上料吸板运动模组为直线模组一；直线模组一从切割上料工位延伸至切割工位；切割运动模组包括直线模组二和升降器件一；直线模组二位于切割工位，且与直线模组一相互垂直；切割元件通过升降器件一设置在直线模组二上以实现升降。
成品视觉检测机构73包括检测吸板、检测吸板运动模组、检测调整模组和用于进行视觉检测的检测模块；检测吸板与检测吸板运动模组连接，以实现检测吸板在检测上料工位、检测工位和下料工位两两之间往复移动。检测上料工位、检测工位和下料工位沿直线依次布设；检测吸板运动模组为直线模组三，并沿直线设置。检测模块与检测调整模组连接。检测调整模组包括升降器件二；检测模块与升降器件二连接以实现升降。
搬运吸板、上料吸板和检测吸板均设有真空吸附面，并分别与抽真空装置连接以实现抽真空装置抽真空时真空吸附面产生吸力。采用吸附方式可有效定位膜电极。
不合格品放置位746优选设置有用于放置不合格品的不合格品容纳框。
膜电极成型切割和视觉检测装置的工作原理是：首先，上料吸板移动至切割上料工位，膜电极半成品上料至上料吸板；上料吸板运动模组将上料吸板移动至切割工位；切割元件在切割运动模组带动下，配合上料吸板运动模组将上料吸板移动，使切割元件与膜电极半成品之间沿设定的切割路径产生相对位移；同时切割元件工作实现切割和打孔形成膜电极成品；上料吸板运动模组将上料吸板移动至切割上料工位；
然后，搬运机器人带动搬运吸板移动至切割上料工位并获取膜电极成品；检测吸板移动至检测上料工位，搬运机器人带动搬运吸板将膜电极成品搬运至检测吸板上；
之后，检测吸板运动模组将检测吸板移动至检测工位；检测模块对膜电极成品进行CCD视觉检测；检测合格时，检测吸板运动模组将检测吸板移动至检测下料工位等待下料取走；检测不合格时，检测吸板运动模组将检测吸板移动至检测上料工位，搬运机器人带动搬运吸板取走不合格膜电极成品，并将其搬运至不合格品放置位。
膜电极成型切割和视觉检测装置可实现膜电极切割和打孔以制成膜电极成品，并可进行视觉检测；采用单个成品搬运机构71，即可既实现膜电极从成品切割机构72至成品视觉检测机构73的移动，又实现膜电极从成品视觉检测机构73至不合格品放置位的移动，简化装置结构，节省装置制造成本。
此外，直线模组一既可用于膜电极在切割上料工位和切割工位之间的移动，又可用于切割时膜电极与切割元件之间的相对位移，进一步简化装置结构，节省装置制造成本。
直线模组三既可用于膜电极在检测上料工位、检测工位和下料工位之间的移动，又可用于检测时膜电极与检测模块之间的相对位移，使检测模块可移动到膜电极成品所有位置进行检测，进一步简化装置结构，节省装置制造成本。
切割元件优选为激光切割元件。在切割元件在膜电极半成品上方移动时，激光切割元件工作实现激光切割，激光切割具有良好的切割精度。
搬运机器人可采用现有工业机器人；直线模组一、直线模组二和直线模组三可采用现有技术，例如滑台等；升降器件一和升降器件二可采用现有技术，例如滑台、气缸等；检测模块可采用现有CCD视觉检测模块。
如图18至图21所示，膜电极气密性检测装置包括检测组件和三组定位单元；本实施例中定位单元为三组，实际应用中定位单元为一组以上即可，例如一组、两组、三组、四组，甚至更多。每组定位单元包括上闭合座82、下闭合座81和用于实现上闭合座82和下闭合座81打开或合上的闭合驱动机构。
闭合驱动机构包括下闭合座水平驱动机构83和上闭合座升降机构；下闭合座81与下闭合座水平驱动机构83连接，以实现下闭合座81水平方向移动。上闭合座升降机构包括上闭合支撑座和设置在上闭合支撑座上的上闭合气缸84；上闭合气缸84与上闭合座82连接；上闭合座82与上闭合支撑座之间设有运动导柱85和运动导套实现滑动导向。上闭合座82优选通过上闭合安装板823与上闭合座升降机构连接；下闭合座81优选通过下闭合安装板813与下闭合座水平驱动机构83连接。
工作时，首先下闭合座81位于上闭合座82下方的前侧，便于将膜电极上料到下闭合座81上；然后下闭合座水平驱动机构83驱动下闭合座81移动至上闭合座82的正下方，上闭合座82下降与下闭合座81合上，使膜电极夹持在上闭合座82与下闭合座81之间，形成封闭的上下两个检测腔体。该闭合驱动机构可将下闭合座81移动至便于膜电极上料的位置，并可使上闭合座82和下闭合座81有效、准确地闭合。
上闭合座82设有上腔体821，下闭合座81设有与上腔体821位置相对的下腔体811；上腔体821和下腔体811中分别设有密封圈812；工作时，上腔体821和下腔体811的密封圈812分别夹持在膜电极的阴、阳极边框膜，膜电极的阴、阳极气体扩散层均位于上腔体821和下腔体811的密封圈812包围区域以内的范围。
检测组件的其中一种方式是：检测组件包括充气模块和气压差检测模块；充气模块与上腔体821连接，使上腔体821与下腔体811之间形成压差；气压差检测模块的一端与上腔体821连接，另一端与充气模块连接。
具体地说，充气模块包括压缩空气输入器件871、缓冲罐873、压力控制器872、充气阀874和泄压阀875；气压差检测模块包括测试阀877和流量计876。压缩空气输入器件871与缓冲罐73连接；压力控制器872连接在压缩空气输入器件871与缓冲罐873之间的管道上；上腔体821通过充气阀874与缓冲罐873连接，并通过串联的流量计876和测试阀877与缓冲罐873连接；上腔体821还与泄压阀875连接。本实施例中，上腔体821作为充气和检测的对象；实际应用中，也可以是下腔体通过充气阀与缓冲罐连接，并通过串联的流量计和测试阀与缓冲罐连接，还与泄压阀连接，作为充气和检测的对象。
膜电极气密性检测装置的工作原理是：首先将膜电极放置在下闭合座81上，膜电极的边框膜层承托在下腔体811腔口，气体扩散层位于下腔体811密封圈812包围区域以内的范围；然后闭合驱动机构将上闭合座82和下闭合座81合上，上腔体821密封圈812与下腔体811密封圈812位置相对共同夹紧膜电极，使膜电极对上腔体821和下腔体811进行分隔并形成密封。压缩空气输入器件871向缓冲罐873注入压缩空气，压力控制器872调节缓冲罐873内的空气压力；充气阀874打开，缓冲罐873向上腔体821/下腔体811内充气使其与缓冲罐873等压；充气阀874关闭；保压一定时间后，测试阀877打开，监测流量计876变化来检测上腔体821/下腔体811与缓冲罐之间的压差，从而判定是否存在窜气现象；测试阀877关闭，泄压阀875打开，上腔体821/下腔体811恢复常压，完成检测。可使上腔体与下腔体之间形成气压差，并有效检测上腔体与下腔体之间微量气体窜透情况，有效实现燃料电池膜电极的气密性检测，具有良好的检测精度。
检测组件的另一种方式是：检测组件包括充氦模块、氦质检测模块、检测抽真空模块和除氦模块；上腔体和下腔体的其中一项与充氦模块连接以实现氦气充入，另一项与氦质检测模块连接以检测是否有氦气进入；上腔体和下腔体分别与检测抽真空模块连接；上腔体和下腔体分别与除氦模块连接。
上闭合座与下闭合座合上后，膜电极对上腔体和下腔体进行分隔并形成密封。检测抽真空模块对上腔体和下腔体同时抽真空直至真空达到设定值，充氦模块对上腔体/下腔体充氦气；保压一段时间后，氦质检测模块检测下腔体/上腔体的氦质含量，判断上腔体与下腔体之间是否存在窜气现象，从而得出膜电极气密性检测结论；然后除氦模块对上腔体/下腔体除氦，以提高安全性能；上腔体和下腔体同时连通大气，以恢复大气压。膜电极气密性检测装置可有效实现燃料电池膜电极的气密性检测。
氦质检测模块可采用现有装置，例如氦质谱仪；充氦模块和除氦模块可采用现有装置。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：包括：
用于裁切出阴极边框膜和阳极边框膜的边框膜裁切装置；
用于裁切CCM的CCM裁切装置；
用于将阴极边框膜和阳极边框膜叠置在CCM两侧，并进行真空热压形成五层膜电极的五合一热压装置；
用于将五层膜电极进行打标和视觉检测的标识和检测装置；
用于裁切出阴极气体扩散层和阳极气体扩散层的气体扩散层裁切装置；
用于将阴极气体扩散层和阳极气体扩散层叠置在五层膜电极两侧，并进行热压形成七层膜电极的七合一热压装置；
用于对七层膜电极进行切割形成膜电极成品，并进行视觉检测的膜电极成型切割和视觉检测装置；
以及用于对膜电极进行气密性检测的膜电极气密性检测装置；
所述边框膜裁切装置和CCM裁切装置并排设置；边框膜裁切装置和CCM裁切装置的后侧依次布设有五合一热压装置以及标识和检测装置；气体扩散层裁切装置与标识和检测装置并排设置；气体扩散层裁切装置与标识和检测装置的后侧依次布设有七合一热压装置、膜电极成型切割和视觉检测装置以及膜电极气密性检测装置。
2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：所述边框膜裁切装置和CCM裁切装置均包括有：
用于放置卷状膜料的放卷机构；
用于将膜料开卷并真空吸附固定，在膜料上切割出分割线以使膜料分割出膜料成品和膜料废料的真空吸附切割机构；
用于将膜料成品和膜料废料下料并分类放置的下料机构；
用于放置膜料成品的下料转运平台；
以及用于放置膜料废料的废料放置框；
所述放卷机构、真空吸附切割机构、废料放置框和下料转运平台依次布设。
3.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：所述真空吸附切割机构包括切割真空平台、接料吸板、切割元件、切割悬臂、切割Y轴驱动模块一和切割Y轴驱动模块二；所述切割真空平台与切割Y轴驱动模块一连接，以实现真空平台沿Y轴移动；所述切割悬臂与切割Y轴驱动模块二连接，以实现切割悬臂沿Y轴移动；所述接料吸板通过接料升降驱动模块设置在切割悬臂的下方，以实现接料吸板升降；所述切割悬臂上设有X轴驱动模块；X轴驱动模块连接有切割安装座；切割元件通过切割升降驱动模块与切割安装座连接；所述切割真空平台设有膜料真空吸附平面一；膜料真空吸附平面一包括切割区域和位于切割区域后侧的待上料定位区域；切割区域与膜料切割抽真空装置一连接；待上料定位区域与膜料切割抽真空装置二连接；所述接料吸板设有膜料真空吸附平面二；膜料真空吸附平面二与膜料切割抽真空装置三连接。
4.根据权利要求3所述的燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：所述下料机构包括下料Y轴驱动模块、下料安装架一、下料安装架二和与下料安装架二连接的下料吸板；所述切割真空平台、废料放置框和下料转运平台均位于下料Y轴驱动模块的同一侧；所述下料安装架二通过下料升降驱动机构与下料安装架一连接，以实现升降；所述下料安装架一设置在下料Y轴驱动模块上，以实现沿Y轴移动，从而实现将下料吸板在切割真空平台、废料放置框和下料转运平台的上方往复移动；
所述下料吸板设有膜料下料吸附面一；膜料下料吸附面一包括与膜料成品形状尺寸相匹配的成品吸附区域一和与膜料废料形状尺寸相匹配的废料吸附区域；所述下料转运平台设有膜料下料吸附面二，膜料下料吸附面二带有与膜料成品形状相匹配的成品吸附区域二；成品吸附区域一与膜料切割抽真空装置四连接，废料吸附区域与膜料切割抽真空装置五连接，成品吸附区域二与膜料切割抽真空装置六连接。
5.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：所述五合一热压装置包括五合一热压装置本体以及用于上料和下料的膜片上下料装置一；
所述五合一热压装置本体包括下底座、上盖体、真空贴合架体、热压导柱、升降机构一和升降机构二；所述上盖体位于下底座的上方；上盖体通过真空贴合架体与升降机构一连接，以实现上盖体升降从而使上盖体与下底座盖合或分离；上盖体与下底座盖合时，上盖体与下底座共同形成闭合腔体；闭合腔体中设有热压治具上板和与下底座连接的热压治具下板；所述热压治具上板和热压治具下板在相对侧分别设有热压真空吸附平面一，并分别与贴合抽真空装置一连接，以实现贴合抽真空装置一抽真空时热压真空吸附平面一产生吸附力；热压治具上板与热压导柱的一端连接，热压导柱的另一端穿过上盖体延伸到闭合腔体外通过升降机构二与真空贴合架体连接；上盖体或下底座开设有与闭合腔体连通的热压真空孔一；热压真空孔一与贴合抽真空装置二连接。
6.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：所述气体扩散层裁切装置包括：
用于储存碳纸的碳纸料匣；
用于将碳纸从碳纸料匣吸取，并移动至碳纸上料工位的碳纸上料机构；
用于承载和定位碳纸，将碳纸从碳纸上料工位移动至碳纸切割工位、再从碳纸切割工位移动至碳纸下料工位，在碳纸上切割出分割线以使碳纸上分割出碳纸成品和碳纸废料的碳纸传输切割机构；
用于将切割后的碳纸成品从碳纸下料工位取出的碳纸下料机构；
以及用于将切割后的碳纸废料从碳纸下料工位取出的废料下料机构；
其中，所述碳纸上料机构包括碳纸支撑架一、碳纸移动座和碳纸吸取组件；所述碳纸吸取组件包括吸盘架体和伯努利吸盘；吸盘架体包括呈X形的架体部一，以及呈一字型、横向或纵向连接在X形架体部一上的架体部二；伯努利吸盘分别设置在X形架体部一的四个端部下方和架体部二下方，以使伯努利吸盘正对碳纸的四个角位和中部位置；各个伯努利吸盘分别与碳纸抽真空装置一连接；吸盘架体通过碳纸升降模块一与碳纸移动座连接，以实现吸盘架体升降；碳纸移动座通过碳纸移动模块一与碳纸支撑架一连接，以实现碳纸移动座带动吸盘架体在碳纸料匣与碳纸上料工位之间往复移动。
7.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：所示七合一热压装置包括七合一热压装置本体以及用于上料和下料的膜片上下料装置二；
所述七合一热压装置本体包括上治具、下治具和治具升降机构；上治具与治具升降机构连接，以实现上治具升降移动；上治具和下治具在相对侧分别设有热压真空吸附平面二；上治具和下治具分别与热压抽真空装置一连接；上治具和/或下治具设有加热元件，以实现治具加热。
8.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：所述膜电极成型切割和视觉检测装置包括成品搬运机构、成品切割机构和成品视觉检测机构；
所述成品搬运机构包括搬运机器人和搬运吸板；搬运吸板连接在搬运机器人的末轴，以实现在切割上料工位、检测上料工位和不合格品放置位三者之间移动；
所述成品切割机构包括上料吸板、上料吸板运动模组、切割元件和切割运动模组；所述上料吸板与上料吸板运动模组连接，以实现上料吸板在切割上料工位与切割工位之间往复移动；所述切割元件与切割运动模组连接，以实现在切割工位中移动；
所述成品视觉检测机构包括检测吸板、检测吸板运动模组、检测调整模组和用于进行视觉检测的检测模块；所述检测吸板与检测吸板运动模组连接，以实现检测吸板在检测上料工位、检测工位和下料工位两两之间往复移动；所述检测模块与检测调整模组连接；工作时，检测吸板从检测上料工位移动至检测工位；当检测模块判定膜电极为合格品时，检测吸板从检测工位移动至下料工位；当检测模块判定膜电极为不合格品时，检测吸板从检测工位移动至检测上料工位，搬运机器人带动搬运吸板将膜电极从检测上料工位搬至不合格品放置位。
9.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：所述膜电极气密性检测装置包括检测组件和至少一组定位单元；每组定位单元包括上闭合座、下闭合座和用于实现上闭合座和下闭合座打开或合上的闭合驱动机构；所述上闭合座设有上腔体，下闭合座设有与上腔体位置相对的下腔体；上腔体和下腔体中分别设有密封圈；工作时，上腔体和下腔体的密封圈分别夹持在膜电极的阴、阳极边框膜，膜电极的阴、阳极气体扩散层均位于上腔体和下腔体的密封圈包围区域以内的范围；
所述检测组件采用如下两种方案之一：
一、检测组件包括充气模块和气压差检测模块；上腔体和下腔体的其中一项与充气模块连接，并与气压差检测模块的一端连接，气压差检测模块的另一端与充气模块连接；
二、检测组件包括充氦模块、氦质检测模块、检测抽真空模块和除氦模块；上腔体和下腔体的其中一项分别与充氦模块和除氦模块连接，另一项与氦质检测模块连接；上腔体和下腔体分别与检测抽真空模块连接。
10.根据权利要求9所述的燃料电池膜电极自动封装检测线，其特征在于：所述方案一中，充气模块包括压缩空气输入器件、缓冲罐、压力控制器、充气阀和泄压阀；气压差检测模块包括测试阀和流量计；压缩空气输入器件与缓冲罐连接；压力控制器连接在压缩空气输入器件与缓冲罐之间的管道上；上腔体和下腔体中的其中一项通过充气阀与缓冲罐连接，并通过串联的流量计和测试阀与缓冲罐连接；所述上腔体和下腔体中的其中一项还与泄压阀连接。
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Address after: Room 101, Building 1, No. 7 Hongda Road, Tongsheng Street, Yuhua District, Changsha City, Hunan Province, 410000

Applicant after: Hunan Longshen Hydrogen Energy Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: Residents committee of Chihua community, Chencun Town, Shunde District, Foshan City, Guangdong Province

Applicant before: FOSHAN LONGSHEN ROBOT Co.,Ltd.

Country or region before: China

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