CN112701336B - 燃料电池膜电极的膜与边框加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于燃料电池制造设备领域，提供燃料电池膜电极的膜与边框加工方法。本发明在膜涂覆催化剂之前对膜形成具有双面边框的组件，得到由卷材边框材料连接的、可以折叠包装或连续传送的膜电极组件前期中间产品，便于后续送往涂覆催化剂形成五合一，再与扩散层形成七合一产品，过程中保持产品各单件的连接，为生产的连续性提供有利条件，催化剂层在膜上具有整齐的边缘。

Description

燃料电池膜电极的膜与边框加工方法

技术领域

本发明涉及燃料电池膜电极成型加工领域，更具体地说，涉及一种用于燃料电池膜电极的膜与边框加工的方法，特别是对质子交换膜施加边框的技术。

背景技术

质子交换膜燃料电池使用的膜电极是由质子交换膜、催化剂、扩散层和边框组成，称“七合一”的膜电极组件，中间的质子交换膜薄而柔软，使用边框对交换膜做夹持固定，膜的两侧有扩散层，边框与扩散层一起形成具有一定强度的可以移动的部件，然后再与极板组合成单电池，单电池多次重复重叠，形成具有一定功率的电堆。

由于质子交换膜是薄而柔软的，膜电极组件形成过程主要方式是经过膜涂覆催化剂、加边框、扩散层热合，基本过程是连续卷状的膜先涂覆催化剂形成“三合一”，再分切、与边框材料粘合成“五合一”、与扩散层粘合成“七合一”，完成膜电极组件，简称MEA。

其中，第一步“三合一”是使用对膜的间断区域涂覆，具有喷涂、狭缝、转印、印刷等方式，涂覆边缘有催化层的厚度过渡区域，操作上需要预留一定的间隔空白，后期剪切制作“五合一”、“七合一”。该工艺一般会浪费一定比例的昂贵的交换膜，需要采取措施减少其浪费。在生产过程中，多次拾取单片形式的各种材料，直到最后形成单一的MEA散件，对于连续化生产，增加很多光学识别定位和机械手抓取动作，容易产生拾取的分离困难和连粘问题，不利于生产平稳快速进行。另外，前期独立形成的涂覆成型催化剂区域的边缘具有不均匀特性，对于电堆性能也是一个潜在不利因素。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供了一种用于燃料电池膜电极的膜与边框加工的方法。采用本发明的方法，在膜涂覆催化剂之前对膜形成具有双面边框的组件，对此，本发明中简称为新三合一。该新三合一产品是由卷材边框材料连接的、可以折叠包装或连续传送的膜电极组件前期中间产品。该产品后续送往涂覆催化剂形成五合一，再与扩散层形成七合一，过程中保持产品各单件的连接，为生产的连续性提供有利条件，催化剂层在膜上具有更为整齐的边缘。同时，可以减少质子膜的切除损失，减小后期涂覆催化剂时产生的膜变形，以及减少背膜的使用次数，即衬纸的使用次数。

本发明中用于燃料电池膜电极的边框的结构是：在带有衬纸的边框连续材料上设有若干边框，相邻边框之间设有具备连接功能的若干个连接细条，在每个独立边框四周具有定位孔通孔，边框上还设有切除区域，包括位于边框中间的电池反应区域以及位于其两侧的流体公用通道空白处。

本发明的技术方案为，燃料电池膜电极的膜与边框加工的方法，包括如下步骤：

S1.下边框送料与定位

下边框系统将下边框材料输送至热合台，通过光学检测器对下边框材料定位标识；

S2.交换膜开卷、剪切、牵引

交换膜在膜系统进行膜卷开卷、剥离衬纸，然后在膜剪切区域得到规定尺寸质子交换膜；将其送达至带有粘合剂的下边框从上方与下边框初步压合；

S3.分切后的质子交换膜与下边框压合

迁移吸板将切好的膜传送到热合台上的下层边框上方，参照下层边框定位，迁移吸板撤除真空释放膜并回位至膜切割台，进行下一个膜切割传递的循环操作；

S4.压合新三合一

上边框牵引辊和辅辊对上边框材料进行输送和衬纸收卷，上边框牵引辊与辅辊相对位置不变，在垂直方向上移动，上边框经过牵引、回压，与压合有膜的下边框初步热压合，然后热合固化得到新三合一，并具有保持了利用原有衬纸，以及边框之间细条连接的连续的新三合一传递能力。

进一步的，所述步骤S1具体为：下边框材料依次经过下边框第一支撑辊，下边框张力辊，再经过下边框第一传送上夹辊和下边框第一传送下夹棍的主动动力输送下，到达热合台的导向台，热合台上有热合吸板；行进左侧光学位置检测器和行进右侧光学位置检测器识别下边框的定位标识，即定位孔通孔，对下边框第一传送上夹辊和下边框第一传送下夹棍的主动动力输送、以及牵引轮下夹棍和牵引轮上夹棍提供转动量的控制。

进一步的，根据下边框张力辊的检测张力保持膜卷的送膜速度。牵引轮下夹棍和牵引轮上夹棍根据新三合一热合进程拉动带有具有上下边框与膜复合一体的新三合一。

进一步的，所述步骤S2中剥离衬纸的膜经过膜湿度控制区域中，形成悬垂的膜缓冲，检测悬垂的膜最低点高度，调整开卷送膜的速度。更进一步的，所述步骤S2中，如有需要预先润湿溶胀的，在润湿空间中由膜湿度控制区域提供洁净的控制湿度的空气。所述膜湿度控制区域中，具有空气净化的温度湿度控制，经过该温湿度控制后，对新三合一的膜具备尺寸膨胀预先调整，用于降低后续涂覆催化剂造成的溶胀变形。

进一步的，所述步骤S2中，利用多孔吸板吸附未分切的膜，松开第一压块，使迁移吸板移至膜切割台平面，第二压块压住迁移吸板后端的膜，膜切刀切割膜得到吸附在迁移吸板上的已分切的膜，剪切得到规定尺寸质子交换膜，然后迁移吸板带走已分切的膜，送往下边框系统的热合台。

多孔吸板表面是多孔材料，在未分切膜的上方未分切膜进行真空吸附固定，膜切割台放置膜的表面具有开放的孔。更进一步的，真空度为0.02～0.3。

进一步的，所述步骤S3具体为：热合吸板开真空吸带有衬纸的热合位置的下层边框定位，真空度0.02～0.3；迁移吸板将已分切的膜传送到热合台上的热合位置的下层边框上方，参照热合位置的下层边框定位；迁移吸板撤除真空释放已分切的膜，施加预定热合压力将膜压合在未固化的具有一定粘合力的热合位置的下层边框表面，完成后，回位至膜切割台，进行下一个膜切割传递的循环操作。

进一步的，所述步骤S4中，牵引辊和辅辊行程路线为前行上升-下压-回撤的三角形方式或者上升-前行-下压-后撤平移的矩形方式。

更为具体的：牵引辊在热合吸板的上方不接触下边框与膜，将上边框复合材料牵引至下边框前端，然后下移，将上边框压在带有膜的下边框上；辅辊转动，牵引辊水平回撤，上边框粘附在下边框上并且反应区空腔的边缘压在膜的边缘上，上边框衬纸被收回，后撤平移时，保持上边框牵引辊自由转动并对上边框复合材料、已分切的膜和热合位置的下层边框施压；牵引辊撤到下边框后端，停止后撤，辅辊锁住与牵引辊压紧上边框，牵引辊再次向前上方移动，牵引上边框，重复牵引与压合、回撤动作。更进一步的，上边框与下边框不发生水平位移。

进一步的，还包括步骤S5：下边框系统的完成牵引轮根据新三合一热合进程拉动带有具有上下边框与膜的组件。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明新三合一产品是由卷材边框材料连接的、可以折叠包装或连续传送的膜电极组件前期中间产品。该产品在后续工序过程中可保持产品各单件的连接，为生产的连续性提供有利条件，且催化剂层在膜上具有更为整齐的边缘。

2、本发明在涂覆前分切质子膜压入边框形成新三合一中间产品，降低昂贵的质子膜余料剪切，连接细条有利于半成品的连续化加工与输送，后续送往涂覆催化剂形成五合一，再与扩散层形成七合一，边框固定了质子膜可以减小后期涂覆催化剂时产生的膜变形，减少衬纸的施加与剥离次数，同时减少质子膜的切除损失，在后续的电堆装配中可以连续供应膜电极组件MEA，从而减少常规技术的非连续散件状膜电极组件MEA的技术需要较多的拾取工序和定位识别带来的效率较低的问题，为生产的连续性提供有利条件。

3、本发明中对边框连接细条的设计巧妙，该连接细条具有在上下边框对位热合中消除进度方向的累积误差的作用；也可以通过在连接细条处折叠进行收集，并加入或不加入衬纸进行打包暂存，然后再根据生产进度，间歇地转移到催化剂涂覆工序或暂时或长时间保存，使生产方法更加灵活。

附图说明

图1边框卷材展开平面示意图；

图2边框剪切平面边框间有连接的结构局部放大示意图A1；

图3边框剪切平面边框间无连接的结构局部放大示意图A2；

图4细条在弯折中的变化示意图；

图5下边框送料与定位示意图；

图6膜开卷与剪切定位示意图；

图7膜牵引与剪切示意图；

图8下边框施加膜的示意图；

图9上边框牵引辊三角形行程示意图1；

图10上边框牵引辊三角形行程示意图2；

图11上边框牵引辊三角形行程示意图3；

图12上边框牵引辊矩形行程示意图。

图中各数字标注的解释如下：

1，边框卷材结构；12，带有衬纸的边框连续材料；A，边框的细条局部；A1，具有连接细条的局部；A2，无连接细条的局部；13，边框的流体公用通道空白处；154a，上边框的连接细条；154b，下边框的连接细条；154c1，第一收缩处；154d1，第二收缩处；154c2，第一弯折点；154d2，第二弯折点；154e，弯折后得到的折叠断面；155，无连接条的边框外空白处；16，电池反应区域；17，定位孔通孔；

2，下边框系统；21，下边框卷材；21a，下边框外层衬纸材料；21b，下边框内层边框材料；21c，热合位置的下层边框；21d，新三合一；23，下边框第一支撑辊；24，下边框张力辊；25a，下边框第一传送上夹辊；25b，下边框第一传送下夹棍；27，热合台；27a，导向台；27c，热合吸板；28a，行进左侧光学位置检测器；28b，行进右侧光学检测器；29a，牵引轮下夹棍；29b，牵引轮上夹棍；

3，膜系统；31，膜卷；31a，膜卷的外层衬纸；31b，膜卷的内层膜；31c，悬垂的膜；31d，未分切的膜；31e，已分切的膜；33a，膜第一上夹棍；33b，膜第一下夹棍；34，光学距离探测器；35a，膜第二上夹棍；35b，膜第二下夹棍；36，膜切割台；36a，引导台；36b，第一压块；36c，第二压块；36d，膜切刀；37，迁移吸板；37a，多孔吸板；38，衬纸收集辊；38a，剥离的衬纸；38b，张力辊；300，膜湿度控制区域；

4，上边框系统；41，上边框卷材；41a，上边框外层衬纸材料；41b，上边框内层边框材料；41c，上边框复合材料；41d，剥离的衬纸；41e，已剥离出衬纸的上边框；42a，衬纸收集辊；42b，张力辊；42c，上边框牵引辊；42d，辅辊；44，张力辊；45a，上边框第一传送上夹辊；45b，上边框第一传送下夹辊。

具体实施方式

下面通过具体实施例详述本发明，但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。

实施例1边框的基本结构

边框通常以带有衬纸的卷材形式用于膜电极的生产。带有衬纸的边框连续材料12上设有若干边框，相邻边框之间设有具备连接功能的若干个连接细条，即上边框的连接细条154a或下边框的连接细条154b结构，在边框四周具有用于本发明的新三合一组装定位的定位孔通孔17，所述定位孔通孔17在行进方向的两个侧边，通孔穿过衬纸。边框中间为切除区域，设有用于膜的组装的电池反应区域16，切除区域还包括位于电池反应区域16两侧的边框的流体公用通道空白处13，该区域属于燃料、氧化剂、冷却剂的公用通道。

如图2所示边框剪切平面局部放大图，在尚未独立的边框之间设有若干用于连接的结构，即交错设置的上边框的连接细条154a和下边框的连接细条154b，在后续复合时下边框的连接细条154b避开上边框的连接细条154a，使这两种细条分别出现在上边框材料和下边框材料中。所述细条主要分布连接行进方向对应公用通道的位置，而在对应电池反应区域16的位置稀疏设置或不预留。上边框之间保留上边框的连接细条154a用于连接上边框，下边框保留下边框的连接细条154b用于连接下边框，上边框的连接细条154a与下边框的连接细条154b是相互错开的，在膜装新三合一的粘合固化完成后，对其中任一种细条进行切除，如冲切掉上边框的连接细条154a，保留下边框的连接细条154b连接部位，提供在热合后对其局部冲切而保留下边框的连续或者冲切掉下边框的连接细条154b保留上边框的连接细条154a提供在热合后可以对其局部冲切而保留上边框的连续。

切除其中上边框的连接细条154a或下边框的连接细条154b后，在后续工段中，如半成品或成品完成时，可以对形成的新三合一21d进行折叠，折叠缝在预留的上边框的连接细条154b或下边框的连接细条154a的中间部位发生，由于其它部位是双层而且相对宽很多，应力在此集中，是新三合一21d整体中最易于弯折变形部位，辅助以折叠处加热软化，使形成的新三合一21d平整、易于折叠，易于打开展平，也易于剪切断开。

上边框的连接细条154a和下边框的连接细条154b为波浪状结构，即上边框的连接细条154a和下边框的连接细条154b均有两处最细部位，在折叠时，最细部位容易弯折，为相邻的两组新三合一21d之间提供可以增加的折叠面间距和可以平面方向错位的空间。而衬纸保留了除冲切细条处形成的冲切小孔之外的连续部分，起到对新三合一21d连接与传送，并在后续对膜的涂覆催化剂层操作中起到强度支撑作用。

进一步参考图4，显示在新三合一21d折叠弯折中细条的变化原理。该图以上边框的连接细条154a为例进行说明。虚线圆圈表示弯折前的细条局部平面示意，带有箭头虚线表示弯折后得到的折叠断面154e的前后各部位相互对应关系。其中，连接细条在宽度方向具有第一收缩处154c1和第二收缩处154d1。在弯折外力和加热温度作用下，宽度细处容易弯折，第一收缩处154c1成为第一弯折点154c2，第二收缩处成为第二弯折点154d2。

实施例2

结合附图，本发明系统具有如下结构：

该系统包括，膜系统3、下边框系统2和上边框系统4；其中，上边框系统4位于下边框系统2的上方。膜系统3位于上、下边框系统之外，由膜系统3中的迁移吸板37吸附切割出的膜，移动到下边框系统2的热合台上方转移提供膜，在上边框牵引辊运动空间与热合台之间预留超过牵引板转移膜所需空间。

膜系统3包括依次连接的膜卷31、膜湿度控制区域300和膜剪切区域，剥离衬纸区域与膜湿度控制区域300连接；

其中，在膜湿度控制区域300中，对称设置膜上夹辊与膜下夹辊，设置两组，即膜第一上夹辊33a与膜第一下夹辊33b；膜第二上夹辊35a与膜第二下夹辊35b；在第一和第二组膜上、下夹辊之间设有光学距离探测器34；

所述膜剪切区域中，迁移吸板37设置膜切割台36上方，在迁移吸板37与膜切割台36之间还设有多孔吸板37a，在膜切割台36前方设有引导台36a，第一压块36b和第二压块36c设在膜切割台36台架平面的两端；在膜切割台36后部还设有膜切刀36d，在衬纸收集辊38与膜第一下夹棍33b之间设有张力辊38b；

所述下边框系统2包括顺次设置的下边框卷材21、下边框张力辊24、下边框传送夹棍、导向台27a、热合台27和牵引轮，在热合台27上方设有光学检测器，分别是行进左侧光学位置检测器28a和行进右侧光学检测器28b；进一步的，所述下边框传送夹棍为上下对称设置的下边框第一传送上夹辊25a和下边框第一传送下夹棍25b；所述牵引轮为上下对称设置的牵引轮下夹棍29a和牵引轮上夹棍29b；

所述上边框系统4包括上边框区域和衬纸区域，上边框区域与衬纸区域通过上边框牵引辊42c构成连接，在上边框牵引辊42c的外侧设有其辅辊42d；所述上边框牵引辊42c与辅辊42d之间两者相互位置不变，于垂直方向移动；

所述上边框区域包括顺次设置的上边框卷材41、张力辊44、上边框传送夹棍；其中上边框传送夹棍为上下对称设置的上边框第一传送上夹辊45a和上边框第一传送下夹辊45b；所述衬纸区域包括顺次设置的衬纸收集辊42a和张力辊42b。

实施例3

本实施例结合实施例2中所提及装置，对燃料电池膜电极的膜与边框粘合的方法进行详细说明。需要特别指出的是，本发明中并不严格限定步骤S1与步骤S2的时间顺序，步骤S1与步骤S2在实际生产过程中可以同时进行。本发明中边框的成型剪切可以是提前制备，也可以是在生产新三合一的现场，进入装配之前制备，边框通常是带有衬纸的卷材形式。边框安装交换膜的开孔比交换膜尺寸大，大于各边尺寸0.2～1.5mm。

S1.下边框送料与定位

如图5所示下边框送料与定位示意图，下边框卷材21开卷，下边框材料具有下边框外层衬纸材料21a和下边框内层边框材料21b，下边框内层边框材料21b的边框之间保留连接点，即图2中下边框的连接细条154b。下边框内层边框材料21b表面，具有涂覆的热敏或光敏粘合剂，厚度2～60μm，在热吸合板27c上采用热固化、紫外固化；对于耐紫外线并且紫外线透过率良好的边框材料，优选紫外线固化；对于不耐紫外线或对紫外线吸收强的边框材料优选热固化。

下边框材料依次经过下边框第一支撑辊23，下边框张力辊24，再经过下边框第一传送上夹辊25a和下边框第一传送下夹棍25b的主动动力输送下，到达热合台27的导向台27a，热合台27上有热合吸板27c，即三片装配台位置。根据下边框张力辊24的检测张力保持膜卷的送膜速度。牵引轮下夹棍29a和牵引轮上夹棍29b根据新三合一21d热合进程拉动带有具有上下边框与膜复合一体的新三合一21d。

行进左侧光学位置检测器28a和行进右侧光学位置检测器28b识别下边框的定位标识，即定位孔通孔17，对下边框第一传送上夹辊25a和下边框第一传送下夹棍25b的主动动力输送、以及牵引轮下夹棍29a和牵引轮上夹棍29b提供转动量的控制。

S2.交换膜开卷、剪切、牵引

图6-7表示膜系统3进行质子交换膜的带有衬纸的膜卷31的开卷、剪切、牵引。

质子交换膜的膜卷31具有膜卷的外层衬纸31a和膜卷的内层膜31b，开卷后，剥离保护衬纸得到剥离的衬纸38a和剥离衬纸的膜。剥离的衬纸38a在衬纸收集辊38收卷收集，张力辊在膜行进方向上，在膜压块前方的膜切割台搁置膜，膜行进方向上膜切割台长度取行进方向上膜的长度的1.5～2.0倍，膜切割台前方为切割位。用张力辊38b调节衬纸张力，根据张力辊的检测张力保持膜卷的送膜速度。剥离衬纸的膜经过膜第一上夹棍33a和膜第一下夹棍33b之后，在膜第二上夹棍35a和膜第二下夹棍35b之前，即膜湿度控制区域300中，形成悬垂的膜31c缓冲，悬垂的膜31c具有悬垂总长度为行进方向单个预定剪切长度的2至4倍长度为宜，并使用光学距离探测器34对悬垂的膜31c最低点检测高度，以微调整膜卷31开卷送膜的速度。在虚线所示的膜湿度控制区域300中，具有空气净化的温度湿度控制，经过该温湿度控制后，后续粘合形成新三合一的膜具备尺寸膨胀预先调整，用于降低后续涂覆催化剂造成的溶胀变形。

初次开卷的前端膜超出在膜切割台36前方边缘后，即切割位，膜切割台36上使用第一压块36b和迁移吸板37压住未分切膜31d，使用膜切刀36d剪切除掉可能存在的不整齐边缘。然后迁移吸板37上的多孔吸板37a打开真空，将未分切的膜31d吸附到迁移吸板37上，松开第一压块36b，保持迁移吸板37的吸力，抬起迁移吸板37，高度1～10mm，迁移吸板37前行距离为行进方向的单体膜切割长度，回落迁移吸板37至膜切割台36平面，第二压块36c压住迁移吸板37后端的膜，膜切刀36d切割膜得到吸附在迁移吸板37上的已分切的膜31e，剪切得到规定尺寸质子交换膜，然后迁移吸板37带走已分切的膜31e，送往下边框系统的热合台27。仅膜卷31的第一次上料输送定位做前端剪切少量，后续其它的剪切在行进方向仅切断定位的迁移吸板37后端的膜，不做行进方向的前端切除。

多孔吸板37a表面是多孔材料，在未分切膜31d的上方未分切膜31d进行真空吸附固定(真空度0.02～0.3)，膜切割台36放置膜的表面具有开放的孔。

S3.分切后的质子交换膜与下边框压合

热合吸板27c开真空吸带有衬纸的热合位置的下层边框21c定位(真空度0.02～0.3)。迁移吸板37将已分切的膜31e传送到热合台27上的热合位置的下层边框21c上方，参照热合位置的下层边框21c定位。迁移吸板37撤除真空释放已分切的膜31e，施加预定热合压力的10～30％将膜压合在未固化的具有一定粘合力的热合位置的下层边框21c表面，完成后，回位至膜切割台36，进行下一个膜切割传递的循环操作。经过上述操作，已分切的膜31e已经初步定位和粘合在具有预先涂覆完毕的粘合剂的热合位置的下层边框21c上。

光学识别系统检测器28a和28b在热合吸板27的上方、热合位置的下层边框21c行进方向的两侧，避开图9中的牵引辊42c、辅辊42d及其牵引的上边框41c的遮挡，用于检测和调整热合吸板27上的热合位置的下层边框21c、已分切的膜31e以及上边框复合材料41c的定位。

S4.压合新三合一

上边框系统4位于下边框系统2的上方，输送并将上边框压合在表面具有膜的下边框上。

上边框卷材41根据张力辊44检测的张力控制放卷速度，膜卷释放出上边框复合材料41c由上边框外层衬纸材料41a和上边框内层边框材料41b组成。上边框复合材料41c经过上边框第一传送上夹辊45a和上边框第一传送下夹辊45b控制位置。上边框牵引辊42c具有辅辊42d，其两者相互位置不变，辅辊42d压紧带有衬纸的上边框复合材料41c，上边框牵引辊42c与辅辊42d具有转动和不转动两种状态，行程为图9-11所示的虚线三角形，即前行上升-下压-回撤的路线呈三角形循环。在上边框牵引辊42c停止时，上边框原料卷41停止，上边框衬纸收卷42a停止；上边框牵引辊42c运动时，张力辊44控制上边框卷材41，张力辊42b控制上边框衬纸收集辊42a的转速，保持张力。其中，衬纸收集辊42a具有正反转控制。

光学识别系统检测器28a和28b在上边框牵引辊42c及其牵引的上边框复合材料41c的进入识别区后，检测上边框复合材料41c上的定位孔到达的位置，即定位孔通孔17，调整上边框复合材料41c的定位。

上边框牵引辊42c在热合吸板27c的上方不接触热合位置的下层边框21c与已分切的膜31e，上边框牵引辊42c将上边框复合材料41c牵引至热合位置的下层边框21c前端，然后下移，将上边框复合材料41c压在带有已分切的膜31e的热合位置的下层边框21c上；辅辊42d开锁松开可以转动，上边框牵引辊42c水平回撤，上边框复合材料41c粘附在热合位置的下层边框21c上，并且反应区空腔的边缘压在已分切的膜31e的边缘上，上边框复合材料41c在上边框牵引辊42c下方剥离的衬纸41d被上边框衬纸收卷42a收回，上边框牵引辊42c后撤平移时，保持上边框牵引辊42c自由转动并通过上边框复合材料41c对已分切的膜31e和热合位置的下层边框21c施压。上边框与下边框不发生水平位移；上边框牵引辊42c撤到热合位置的下层边框21c后端，停止后撤，辅辊42d锁住与上边框牵引辊42c压紧上边框，上边框牵引辊42c再次向前上方移动，牵引上边框复合材料41c，重复牵引与压合、回撤动作。

热合位置的下层边框21c、已分切的膜31e、已剥离出衬纸的上边框41e经过上述压合形成未完全固化的新三合一21d，在上边框牵引辊42c离开热合吸板27c后，新三合一前移，经过进一步热合固化，完成整个新三合一操作，并具有保持了利用原有衬纸，以及边框之间细条连接的连续的新三合一传递能力。

连续的新三合一21d其上边框的连接细条154a在上边框切割成型时保留，并与下边框的连接细条154b在重叠位置上是分开的，提供在热合后对其局部冲切而保留下边框的连续，即下边框之间保持下边框的连接细条154b的存在，或反之保留上边框的连接细条154a的连续，以保留下边框的连接细条154b连续为优。

对上边框的连接细条154a的切除也在上下边框对位热合中消除进度方向的累积误差。

进一步，还可以包括后续步骤S5完成的新三合一21d可以连续地直接进入催化剂涂覆工序，也可以通过在细条处折叠进行收集，并加入或不加入衬纸进行打包暂存，转移到催化剂涂覆工序或暂时或长时间保存。

实施例4

见图3。

与实施例1不同的是，至少上边框或下边框之中的一种，其边框之间是完全分开的，在形成本发明的新三合一21d中，不使用切除细条工序，直接形成具有连续并且易于在新三合一21d之间的边框间形成折叠。

其余与实施例1相同。

实施例5

见图9、图12。

在实施例3中，上边框牵引辊42c和辅辊42d，行程为图示的虚线三角形，即，前行上升-下压-回撤的呈三角形。

本例与实施例1不同的是，上边框牵引辊42c和辅辊42d，行程为图示上升-前行-下压-后撤平移的呈矩形，后撤平移时，保持上边框牵引辊42c自由转动并对上边框复合材料41c、已分切的膜31e和热合位置的下层边框施压。上边框与下边框不发生水平位移。其余与实施例2相同。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.燃料电池膜电极的膜与边框加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.下边框送料与定位

下边框系统(2)将下边框材料输送至热合台(27)，通过光学检测器对下边框材料定位标识；

S2.交换膜开卷、剪切、牵引

交换膜在膜系统(3)进行膜卷开卷、剥离衬纸，然后在膜剪切区域得到规定尺寸质子交换膜；将其送达至带有粘合剂的下边框从上方与下边框初步压合；所述步骤S2中剥离衬纸的膜经过膜湿度控制区域(300)中，形成悬垂的膜(31c)缓冲，检测悬垂的膜(31c)最低点高度，调整开卷送膜的速度；所述膜湿度控制区域(300)中，具有空气净化的温度湿度控制，经过该温湿度控制后，对新三合一的膜具备尺寸膨胀预先调整；

S3.分切后的质子交换膜与下边框压合

迁移吸板(37)将切好的膜传送到热合台(27)上的下层边框上方，参照下层边框定位，迁移吸板(37)撤除真空释放膜并回位至膜切割台，进行下一个膜切割传递的循环操作；

S4.压合新三合一

上边框牵引辊(42c)和辅辊(42d)对上边框材料进行输送和衬纸收卷，上边框牵引辊(42c)与辅辊(42d)相对位置不变，在垂直方向上移动，上边框经过牵引、回压，与压合有膜的下边框初步热压合，然后热合固化得到新三合一。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：下边框材料依次经过下边框第一支撑辊(23)，下边框张力辊(24)，再经过下边框第一传送上夹辊(25a)和下边框第一传送下夹棍(25b)的主动动力输送下，到达热合台(27)的导向台(27a)，热合台(27)上有热合吸板(27c)；行进左侧光学位置检测器(28a)和行进右侧光学位置检测器(28b)识别下边框的定位标识，对下边框第一传送上夹辊(25a)和下边框第一传送下夹棍(25b)的主动动力输送、以及牵引轮下夹棍(29a)和牵引轮上夹棍(29b)提供转动量的控制。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据下边框张力辊(24)的检测张力保持膜卷的送膜速度，牵引轮下夹棍(29a)和牵引轮上夹棍(29b)根据新三合一(21d)热合进程拉动带有具有上下边框与膜复合一体的新三合一(21d)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，利用多孔吸板(37a)吸附未分切的膜(31d)，松开第一压块(36b)，使迁移吸板(37)移至膜切割台(36)平面，第二压块(36c)压住迁移吸板(37)后端的膜，膜切刀(36d)切割膜得到吸附在迁移吸板(37)上的已分切的膜(31e)，剪切得到规定尺寸质子交换膜，然后迁移吸板(37)带走已分切的膜(31e)，送往下边框系统的热合台(27)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：热合吸板(27c)开真空吸带有衬纸的热合位置的下层边框(21c)定位；迁移吸板(37)将已分切的膜(31e)传送到热合台(27)上的热合位置的下层边框(21c)上方，参照热合位置的下层边框(21c)定位；迁移吸板(37)释放已分切的膜(31e)，施加预定热合压力将膜压合在未固化的具有一定粘合力的热合位置的下层边框(21c)表面，完成后，回位至膜切割台(36)，进行下一个膜切割传递的循环操作。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，牵引辊和辅辊行程路线为前行上升-下压-回撤的三角形方式或者上升-前行-下压-后撤平移的矩形方式。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，上边框牵引辊(42c)在热合吸板(27c)的上方不接触下层边框(21c)与已分切的膜(31e)，将上边框复合材料(41c)牵引至热合位置的下层边框(21c)前端，然后下移，将上边框复合材料(41c)压在带有已分切的膜(31e)的热合位置的下层边框(21c)上；辅辊(42d)转动，上边框牵引辊(42c)水平回撤，上边框复合材料(41c)粘附在热合位置的下层边框(21c)上，并且反应区空腔的边缘压在已分切的膜(31e)的边缘上，上边框复合材料剥离的衬纸(41d)被收回，上边框牵引辊(42c)后撤平移时，保持上边框牵引辊(42c)自由转动并通过上边框复合材料(41c)对已分切的膜(31e)和热合位置的下层边框(21c)施压；上边框牵引辊(42c)撤到热合位置的下层边框(21c)后端，停止后撤，辅辊(42d)锁住与上边框牵引辊(42c)压紧上边框，上边框牵引辊(42c)再次向前上方移动，牵引上边框复合材料(41c)，重复牵引与压合、回撤动作。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤S5：下边框系统的完成牵引轮根据新三合一(21d)热合进程拉动带有具有上下边框与膜的组件。