CN112844920A - 一种膜电极喷涂机的喷涂方法及膜电极喷涂机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及膜电极喷涂技术领域，公开一种膜电极喷涂机的喷涂方法及膜电极喷涂机。其中膜电极喷涂机的喷涂方法包括步骤：S1、清洗模块对喷头进行清洗；S2、供料模块为喷头提供电极喷涂浆料，喷涂机械手带动喷头以预设参数在试喷平台的试喷膜上喷涂电极喷涂浆料以形成喷涂层，判断带喷涂层的试喷产品是否满足预设性能；S3、试喷产品满足预设性能，在喷头对加热平台上的质子交换膜喷涂电极喷涂浆料以形成催化剂涂覆膜，加热平台烘干催化剂涂覆膜；S4、对带有催化剂涂覆膜的质子交换膜与密封边框进行热压工艺，形成膜电极。本发明公开的膜电极喷涂机的喷涂方法提高了膜电极的成品率，减少了质子交换膜和电极喷涂浆料的浪费。

Description

一种膜电极喷涂机的喷涂方法及膜电极喷涂机
技术领域
本发明涉及膜电极喷涂技术领域，尤其涉及一种膜电极喷涂机的喷涂方法及膜电极喷涂机。
背景技术
膜电极包括质子交换膜、催化剂涂覆膜和密封边框，催化剂涂覆膜为电极喷涂浆料固化后形成的膜状结构，电极喷涂浆料一般为贵金属催化剂浆料，使用膜电极喷涂机制备膜电极时，首先采用喷涂法将贵金属催化剂浆料喷涂至质子交换膜上以形成催化剂涂覆膜，接着再与密封边框进行热压工艺以得到膜电极。在喷涂开始阶段，膜电极喷涂机的喷头中可能会存在部分上次残留的浆料，直接使用喷头喷涂在质子交换膜上，会影响膜电极的性能，使得最终制得的膜电极不能满足相应的性能，造成质子交换膜和电极喷涂浆料的浪费。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种膜电极喷涂机的喷涂方法及膜电极喷涂机，解决了现有技术存在的由于喷头残存浆料使得质子交换膜和电极喷涂浆料存在的浪费现象。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种膜电极喷涂机的喷涂方法，包括步骤：
S1、清洗模块对喷头进行清洗；
S2、供料模块为所述喷头提供电极喷涂浆料，喷涂机械手带动所述喷头以预设参数在试喷平台的试喷膜上喷涂所述电极喷涂浆料以形成喷涂层，判断带所述喷涂层的试喷产品是否满足预设性能；
S3、所述试喷产品满足预设性能，所述喷头对加热平台上的质子交换膜喷涂所述电极喷涂浆料以形成催化剂涂覆膜，所述加热平台烘干所述催化剂涂覆膜；
S4、对带有所述催化剂涂覆膜的所述质子交换膜与密封边框进行热压工艺，形成膜电极。
作为一种膜电极喷涂机的喷涂方法的优选方案，在S2中，所述试喷膜夹在所述试喷平台上。
作为一种膜电极喷涂机的喷涂方法的优选方案，在S2中，若所述试喷产品不满足预设性能，则更改所述预设参数和/或更换所述电极喷涂浆料，所述预设参数为所述喷头的喷涂流量、移动速度、移动轨迹、所述喷头与待喷涂件之间的距离及喷涂时间中的至少一个，直至所述试喷产品满足预设性能。
作为一种膜电极喷涂机的喷涂方法的优选方案，所述预设性能包括所述喷涂层的厚度和所述喷涂层的有效成分的含量。
作为一种膜电极喷涂机的喷涂方法的优选方案，在S1中，所述清洗模块使用所述电极喷涂浆料对所述喷头进行清洗，并使用储液杯收集清洗所述喷头后的所述电极喷涂浆料。
作为一种膜电极喷涂机的喷涂方法的优选方案，在S2之前，所述清洗模块使用所述电极喷涂浆料对供料模块进行清洗，并使用储液杯收集清洗所述供料模块后的所述电极喷涂浆料。
作为一种膜电极喷涂机的喷涂方法的优选方案，在S2中，所述电极喷涂浆料通过所述供料模块的超声分散处理组件喷涂在所述试喷膜上，若所述喷涂层的所述电极喷涂浆料的实际分散度低于预设分散度，则判定所述超声分散处理组件发生障碍，此时调整所述超声分散处理组件，直至所述试喷产品满足预设性能。
一种膜电极喷涂机，采用以上任一方案所述的膜电极喷涂机的喷涂方法，所述膜电极喷涂机包括：机架；喷涂机械手，设置在所述机架上且所述喷涂机械手的末端能够沿至少一个方向运动；喷头，固定设置在所述喷涂机械手的末端；清洗模块，设置在所述机架上且用于清洗所述喷头；供料模块，用于为所述喷头供给电极喷涂浆料；试喷平台，固定设置在所述机架上且用于固定试喷膜；加热平台，固定设置在所述机架上且用于放置质子交换膜，所述加热平台能够烘干涂覆电极喷涂浆料的所述膜电极。
作为一种膜电极喷涂机的优选方案，所述试喷平台包括夹持组件，所述夹持组件固定设置在所述机架上且包括支撑台和夹持框，所述夹持框转动设置在所述支撑台上，所述试喷膜夹设在所述支撑台和所述夹持框之间。
作为一种膜电极喷涂机的优选方案，所述膜电极喷涂机还包括储液杯，所述清洗模块还能够清洗所述供料模块，所述储液杯用于收集所述清洗模块清洗所述喷头和所述供料模块后的电极喷涂浆料。
本发明的有益效果为：本发明公开的膜电极喷涂机的喷涂方法在质子交换膜上进行大规模的喷涂电极喷涂浆料之前，首先使用清洗模块对喷头进行清洗以清除上次残留的浆料，接着在试喷膜上喷涂电极喷涂浆料以形成喷涂层，然后判断试喷得到的试喷产品是否满足预设性能，只有当试喷产品满足预设性能时喷头才能在质子交换膜上喷涂电极喷涂浆料，大大提高了膜电极的成品率，解决了现有技术存在的由于喷头残存浆料使得质子交换膜和电极喷涂浆料存在的浪费现象。
本发明公开的膜电极喷涂机，由于采用前文所述的膜电极喷涂机的喷涂方法，提高了膜电极的成品率，减少了质子交换膜和电极喷涂浆料的浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施例提供的膜电极喷涂机的喷涂方法的流程图；
图2是本发明具体实施例提供的膜电极喷涂机的示意图；
图3是本发明具体实施例提供的膜电极喷涂机的储液杯和底座的示意图；
图4是本发明具体实施例提供的膜电极喷涂机的夹持组件的示意图。
图中：
1、机架；2、喷涂机械手；3、清洗模块；4、供料模块；5、试喷平台；51、支撑台；52、夹持框；6、加热平台；71、储液杯；72、底座。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供一种膜电极喷涂机的喷涂方法，如图1所示，包括步骤：
S1、图2中的清洗模块3对喷头进行清洗；
S2、图2中的供料模块4为喷头提供电极喷涂浆料，喷涂机械手2带动喷头以预设参数在试喷平台5的试喷膜上喷涂电极喷涂浆料以形成喷涂层，判断带喷涂层的试喷产品是否满足预设性能；
S3、试喷产品满足预设性能，喷头对图2中的加热平台6上的质子交换膜喷涂电极喷涂浆料以形成催化剂涂覆膜，加热平台6烘干催化剂涂覆膜；
S4、对带有催化剂涂覆膜的质子交换膜与密封边框进行热压工艺，形成膜电极。
需要说明的是，试喷膜的长度和宽度与用于制备膜电极的质子交换膜的长度和宽度相比，本实施例的试喷膜的长度和宽度均较小，即试喷膜的面积小于质子交换膜的面积。
具体地，在质子交换膜上喷涂电极喷涂浆料之前，首先对喷头进行清洗以清除喷头上残留的浆料或者对喷头进行润洗，使得喷头喷出的浆料为本次喷涂所用的电极喷涂浆料，增加膜电极的成品率。在试喷平台5的试喷膜上喷涂电极喷涂浆料并检测得到的试喷产品是否满足预设性能，只有试喷产品的性能满足预设性能时才认为试喷膜上的喷涂层满足要求，进而喷头才能在质子交换膜上喷涂电极喷涂浆料以形成催化剂涂覆膜，并与密封边框热压才能形成膜电极，降低了由于催化剂涂覆膜不满足需求而导致膜电极为残次品的概率，减少了质子交换膜和电极喷涂浆料的浪费。
本实施例提供的膜电极喷涂机的喷涂方法在质子交换膜上进行大规模的喷涂电极喷涂浆料之前，首先使用清洗模块3对喷头进行清洗以清除上次残留的浆料，接着在试喷膜上喷涂电极喷涂浆料以形成喷涂层，然后判断试喷得到的试喷产品是否满足预设性能，只有当试喷产品满足预设性能时喷头才能在质子交换膜上喷涂电极喷涂浆料，大大提高了膜电极的成品率，解决了现有技术存在的由于喷头残存浆料使得质子交换膜和电极喷涂浆料存在的浪费现象。
优选地，在S2中，试喷膜夹在试喷平台5上，本实施例的试喷膜为面积较小的质子交换膜。
在S2中，若试喷产品不满足预设性能，则更改预设参数和/或更换电极喷涂浆料，本实施例的预设参数包括喷头的喷涂流量、移动速度、移动轨迹、喷头与待喷涂件之间的距离及喷涂时间，直至试喷产品满足预设性能，待喷涂件为试喷膜或质子交换膜。
具体地，若是膜电极喷涂机的预设参数设置不合理，例如，喷头喷涂流量设置不合理、移动速度过快或者过慢、移动的轨迹不合理、喷头与待喷涂件之间的距离过近或者过远、喷涂时长不合适等，均会使得膜电极为残次品。本实施例的喷头首先在面积较小的试喷膜上喷涂电极喷涂浆料，通过检测试喷制得的试喷产品是否满足预设性能，进而得出膜电极喷涂机的各个预设参数的设置是否合理，保证对质子交换膜进行大面积的喷涂电极喷涂浆料时膜电极喷涂机的预设参数的合理性，增加膜电极的成品率。
在其他实施例中，预设参数还可以为喷头的喷涂流量、移动速度、移动轨迹、喷头与待喷涂件之间的距离及喷涂时间中的一个、两个、三个或者四个，具体根据实际需要选定。
具体地，本实施例的预设性能包括喷涂层的厚度和喷涂层的有效成分的含量，通过检测试喷产品上的喷涂层的厚度是否满足所要制得的膜电极的催化剂涂覆膜厚度，确认膜电极喷涂机的预设参数的设置是否合理。具体来讲，要求试喷膜上的喷涂层的厚度一致，即试喷膜上任意位置的喷涂层的厚度均相同，以保证喷涂层的厚度的均匀性，最终使得膜电极的催化剂涂覆膜厚度相同，增加膜电极的的成品率。通过检测试喷产品的有效成分的含量判断用于喷涂的电极喷涂浆料是否满足用户需求，若是不满足用户需求，则回收该电极喷涂浆料并更换为较为合适的电极喷涂浆料。
在S1中，清洗模块3使用电极喷涂浆料对喷头进行清洗，并使用储液杯71收集清洗喷头后的电极喷涂浆料，以回收电极喷涂浆料，减少电极喷涂浆料对环境的污染。具体地，本实施例的清洗模块3清洗喷头的电极喷涂浆料与供料模块4为喷头提供的电极喷涂浆料为同一种浆料，清洗模块3内能够盛放部分电极喷涂浆料，清洗模块3能够使用该电极喷涂浆料清洗喷头。
在S2之前，清洗模块3使用电极喷涂浆料对供料模块4进行清洗，并使用储液杯71收集清洗供料模块4后的电极喷涂浆料，清洗模块3用于清除供料模块4内上次残存的浆料，保证供料模块4为喷头提供的浆料为本次喷涂质子交换膜所使用的电极喷涂浆料，避免了因供料模块4内掺杂其他浆料而使得本实施例的试喷产品不满足预设性能的现象的发生。具体地，本实施例的清洗模块3清洗供料模块4的电极喷涂浆料与供料模块4为喷头提供的电极喷涂浆料为同一种浆料，清洗模块3能够使用自身盛放的电极喷涂浆料清洗供料模块4。
在S2中，电极喷涂浆料通过供料模块4的超声分散处理组件喷涂在试喷膜上，若喷涂层的电极喷涂浆料的实际分散度低于预设分散度，则判定超声分散处理组件发生障碍，此时调整超声分散处理组件，直至试喷产品满足预设性能。具体地，超声分散处理组件用于对电极喷涂浆料进行超声分散处理，以使电极喷涂浆料均匀地喷散在试喷膜上，若是试喷膜上的电极喷涂浆料的实际分散度较低，喷涂层内可能会存在颗粒状的电极喷涂浆料，从而影响喷涂层的性能，最终影响膜电极的性能，使得膜电极为残次品，降低膜电极的成品率。其中超声分散处理组件属于现有技术，具体可通过外购获得。
在S3中，对质子交换膜喷涂电极喷涂浆料时，首先喷头对质子交换膜的一侧喷涂电极喷涂浆料以形成催化剂涂覆膜，然后加热平台6烘干该催化剂涂覆膜，接着将该质子交换膜进行翻面，喷头对质子交换膜的另一侧喷涂电极喷涂浆料以形成催化剂涂覆膜，再接着加热平台6烘干该催化剂涂覆膜，得到半成品的膜电极。
本实施例还提供了一种膜电极喷涂机，采用本实施例所述的膜电极喷涂机的喷涂方法，该膜电极喷涂机包括机架1、喷涂机械手2、喷头、清洗模块3、供料模块4、试喷平台5及加热平台6，喷涂机械手2设置在机架1上，且喷涂机械手2的末端能够沿至少一个方向运动，喷头固定设置在喷涂机械手2的末端，清洗模块3设置在机架1上且用于清洗喷头，供料模块4用于为喷头供给电极喷涂浆料，试喷平台5固定设置在机架1上且用于固定试喷膜，加热平台6固定设置在机架1上且用于放置质子交换膜，加热平台6能够烘干涂覆电极喷涂浆料的膜电极。
本实施例的加热平台6为微孔陶瓷加热台，该微孔陶瓷加热台用于烘干质子交换膜上的催化剂涂覆膜，以增加催化剂涂覆膜的固化速度，加快膜电极的生产速度。在其他实施例中，微孔陶瓷加热台还可以为其他能够烘干催化剂涂覆膜的加热平台6，具体根据实际需要设置。
本实施例提供的膜电极喷涂机，由于采用前文所述的膜电极喷涂机的喷涂方法，提高了膜电极的成品率，减少了质子交换膜和电极喷涂浆料的浪费。
如图3所示，本实施例的膜电极喷涂机还包括储液杯71和底座72，储液杯71通过底座72固定设置在机架1上，清洗模块3还能够清洗供料模块4，储液杯71用于收集清洗模块3清洗喷头和供料模块4后的电极喷涂浆料。
本实施例的试喷平台5包括夹持组件，如图4所示，该夹持组件固定设置在机架1上且用于夹持试喷膜。具体地，本实施例的夹持组件包括支撑台51和夹持框52，夹持框52转动设置在支撑台51上，试喷膜夹设在支撑台51和夹持框52之间。本实施例的支撑台51为支撑块，支撑块用于支撑试喷膜，夹持框52与试喷膜的外周贴合，使得试喷膜牢固地夹持在支撑台51和夹持框52之间，当试喷结束后，只需要转动夹持框52即可将喷涂有电极喷涂浆料的试喷膜取下，操作简单。在本发明的其他实施例中，夹持组件的结构并不限于本实施例的这种限定，还可以是夹持组件夹持试喷膜的四个角以固定试喷膜。
其中，本实施例的喷涂机械手2为五自由度机械手，该机械手能够带动喷头分别沿X轴方向、Y轴方向及Z轴方向直线运动，喷涂机械手2还能够带动喷头分别以X轴和Z轴为转轴进行旋转，这种喷涂机械手2属于现有技术技术，具体可通过外购获得，此处不再赘述。在其他实施例中，喷涂机械手2并不限于本实施例的这种限定，还可以沿其他旋转方向和/或直线方向运动，具体根据实际需要设置。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种膜电极喷涂机的喷涂方法，其特征在于，包括步骤：
S1、清洗模块(3)对喷头进行清洗；
S2、供料模块(4)为所述喷头提供电极喷涂浆料，喷涂机械手(2)带动所述喷头以预设参数在试喷平台(5)的试喷膜上喷涂所述电极喷涂浆料以形成喷涂层，判断带所述喷涂层的试喷产品是否满足预设性能；
S3、所述试喷产品满足预设性能，所述喷头对加热平台(6)上的质子交换膜喷涂所述电极喷涂浆料以形成催化剂涂覆膜，所述加热平台(6)烘干所述催化剂涂覆膜；
S4、对带有所述催化剂涂覆膜的所述质子交换膜与密封边框进行热压工艺，形成膜电极。
2.根据权利要求1所述的膜电极喷涂机的喷涂方法，其特征在于，在S2中，所述试喷膜夹在所述试喷平台(5)上。
3.根据权利要求1所述的膜电极喷涂机的喷涂方法，其特征在于，在S2中，若所述试喷产品不满足预设性能，则更改所述预设参数和/或更换所述电极喷涂浆料，所述预设参数为所述喷头的喷涂流量、移动速度、移动轨迹、所述喷头与待喷涂件之间的距离及喷涂时间中的至少一个，直至所述试喷产品满足预设性能。
4.根据权利要求1所述的膜电极喷涂机的喷涂方法，其特征在于，所述预设性能包括所述喷涂层的厚度和所述喷涂层的有效成分的含量。
5.根据权利要求1所述的膜电极喷涂机的喷涂方法，其特征在于，在S1中，所述清洗模块(3)使用所述电极喷涂浆料对所述喷头进行清洗，并使用储液杯(71)收集清洗所述喷头后的所述电极喷涂浆料。
6.根据权利要求1所述的膜电极喷涂机的喷涂方法，其特征在于，在S2之前，所述清洗模块(3)使用所述电极喷涂浆料对供料模块(4)进行清洗，并使用储液杯(71)收集清洗所述供料模块(4)后的所述电极喷涂浆料。
7.根据权利要求1所述的膜电极喷涂机的喷涂方法，其特征在于，在S2中，所述电极喷涂浆料通过所述供料模块(4)的超声分散处理组件喷涂在所述试喷膜上，若所述喷涂层的所述电极喷涂浆料的实际分散度低于预设分散度，则判定所述超声分散处理组件发生障碍，此时调整所述超声分散处理组件，直至所述试喷产品满足预设性能。
8.一种膜电极喷涂机，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的膜电极喷涂机的喷涂方法，所述膜电极喷涂机包括：
机架(1)；
喷涂机械手(2)，设置在所述机架(1)上且所述喷涂机械手(2)的末端能够沿至少一个方向运动；
喷头，固定设置在所述喷涂机械手(2)的末端；
清洗模块(3)，设置在所述机架(1)上且用于清洗所述喷头；
供料模块(4)，用于为所述喷头供给电极喷涂浆料；
试喷平台(5)，固定设置在所述机架(1)上且用于固定试喷膜；
加热平台(6)，固定设置在所述机架(1)上且用于放置质子交换膜，所述加热平台(6)能够烘干涂覆电极喷涂浆料的所述膜电极。
9.根据权利要求8所述的膜电极喷涂机，其特征在于，所述试喷平台(5)包括夹持组件，所述夹持组件固定设置在所述机架(1)上且包括支撑台(51)和夹持框(52)，所述夹持框(52)转动设置在所述支撑台(51)上，所述试喷膜夹设在所述支撑台(51)和所述夹持框(52)之间。
10.根据权利要求8所述的膜电极喷涂机，其特征在于，所述膜电极喷涂机还包括储液杯(71)，所述清洗模块(3)还能够清洗所述供料模块(4)，所述储液杯(71)用于收集所述清洗模块(3)清洗所述喷头和所述供料模块(4)后的电极喷涂浆料。
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