CN114388832A - 一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，包括喷涂隔离框和上下设置的第一边框和第二边框；喷涂隔离框成型有垂直设置的多根第一隔离条和多根第二隔离条；第一边框成型有第一矩形台阶通孔，第二边框成型有第二矩形台阶通孔，质子交换膜夹持在第一矩形台阶通孔的端面和第二矩形台阶通孔的端面之间；喷涂隔离框可插套在第一矩形台阶通孔的大端孔或第二矩形台阶通孔的大端孔内。它的边框采用铝合金材质，可以长期使用而不发生弯曲变形；同时它在第一次喷涂之后可将铝合金边框翻面，便可直接进行第二面喷涂，可有效提高喷涂效率和喷涂质量。
Description
技术领域：
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具。
背景技术：
随着目前能源紧缺及环境污染问题的日益严重，开发新型可持续、环境友好的能量转换器件成为当前研究热点。燃料电池是一种可直接将化学能转换为电能的能量转换装置，由于其反应实质相当于电解水的逆反应，因此反应终产物具有环境友好性，同时燃料来源广泛，具有可持续性。燃料电池能量转化不受卡诺循环限制，理论上能量转换效率可达90％，实际使用效率为40％-60％，为普通内燃机的2-3倍，对比目前使用较多的几种能量转换器件具有很大优势。燃料电池根据温度划分为四种类型：固体氧化合物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、磷酸燃料电池、质子交换膜燃料电池，其中质子交换膜燃料电池除具备一般燃料电池的优点外，还有结构简单、启动速度快、寿命长等特点，其在减少或替代化石燃料电池方面有巨大的潜力，在质子交换膜燃料电池中，氢气和空气分别作为阳极和阴极的反应物，通过电化学反应将化学能直接转化为电和热，是一种重要的绿色能源技术。
膜电极作为燃料电池的核心部件，如何最大限度实现量产。提高工作效率，因此发明了一种新型的膜电极喷涂治具。
现有的喷涂治具采用材料为玻璃纤维材质，根据产品的所需尺寸进行加工，得到相应的有效喷涂面积。现有喷涂步奏为使用胶带将相对应尺寸的质子交换膜粘贴到喷涂治具上，放置于加工台面上进行喷涂加工，因产品特性，喷涂仪器的加工台面带有加热功能，加热温度约为80℃～110℃，往复操作，喷涂治具会因加热产生形变弯曲，此外喷涂仪的加工台面还具有吸附功能，为的是可以将质子交换膜平整的吸附于加工台面，防止在喷涂过程中因温差产生起泡或者褶皱从而影响产品的合格性。因此传统加热治具在频繁的加热生产下，因为高温所产生弯曲，从而导致其会出现吸附性能变差，以至于影响产品合格率。
膜电极的喷涂分为两个面，正极于负极。传统玻璃纤维的治具在喷涂时，喷涂完成第一个面之后，需要揭开胶带，将半成品膜电极翻面，进行二次粘贴，因为质子交换膜其特性，在加热之后，瞬间因为工作太上面的高温与室温的温差，它会形成褶皱。再次喷涂第二面的时候，需要将其放进恒温加热烘箱中进行加热，在设定高温的加热20S～90S(根据产品尺寸调整加热时间)，膜会再次恢复平整性。将第二次准备好的膜置于加工台面上进行第二次喷涂。完成喷涂后一张膜电极完成。因为中途的二次操作需要耗费大量时间，所以这也是传统治具的弊端所在。
发明内容：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，它的边框采用铝合金材质，可以长期使用而不发生弯曲变形；同时它在第一次喷涂之后可将喷涂隔离框取下，把铝合金边框反面置于加工台面上，在把喷涂隔离框放于铝合金边框中，便可直接进行第二面喷涂，避免了二次粘贴胶带的时间与烘箱加热的时间，可有效提高喷涂效率和喷涂质量。
本发明解决所述技术问题的方案是：
一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，包括呈矩形状的喷涂隔离框和上下设置的第一边框和第二边框；所述喷涂隔离框成型有多根左右方向线性均布的第一隔离条和多根上下方向线性均布的第二隔离条；所述第一边框的中部成型有第一矩形台阶通孔，第二边框的中部成型有第二矩形台阶通孔，质子交换膜夹持在第一矩形台阶通孔的小端孔端面和第二矩形台阶通孔的小端孔端面之间；
所述喷涂隔离框可插套在第一矩形台阶通孔的大端孔或第二矩形台阶通孔的大端孔内。
所述第一边框的外缘镶嵌有多个第一磁铁，第二边框的外缘镶嵌有多个与第一磁铁一一对应且对齐的第二磁铁。
所述第一磁铁和第二磁铁均为电磁铁。
所述第一边框的外缘成型有矩形凸环，矩形凸环的四侧内壁上固定有多个夹膜凸起。
所述夹膜凸起的外壁上包覆有阻尼套，阻尼套压靠在第二边框的外壁上。
所述第二边框插套在第一边框的矩形凸环内，第二边框高出矩形凸台的端面。
所述第一边框和第二边框的材质为铝合金。
所述喷涂隔离框的外缘上固定有一对对称设置的把手。
所述第一矩形台阶通孔和第二矩形台阶通孔上下对称设置；所述第一边框或第二边框放置在吸附平台上；所述吸附平台成型有与第一矩形台阶通孔相配合的台阶定位凸台，台阶定位凸台上成型有若干膜吸附孔，吸附平台的上底面上成型有若干围绕台阶定位凸台的边框吸附孔；
所述吸附平台的内部成型有互不相同的高负压腔和低负压腔，膜吸附孔与低负压腔相同，低负压腔连接有第一真空泵，低负压腔与第一真空泵之间的连接管道上设有第一电磁阀，边框吸附孔与高负压腔相通，高负压腔连接有第二真空泵高负压腔与第二真空泵之间的连接管道上设有第二电磁阀。
所述台阶定位凸台的上端面与质子交换膜之间留有间隙。
本发明的突出效果是：
与现有技术相比，它的边框采用铝合金材质，可以长期使用而不发生弯曲变形；同时它在第一次喷涂之后可将喷涂隔离框取下，把铝合金边框反面置于加工台面上，在把喷涂隔离框放于铝合金边框中，便可直接进行第二面喷涂，避免了二次粘贴胶带的时间与烘箱加热的时间，可有效提高喷涂效率和喷涂质量。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1关于A-A的剖视图；
图3为本发明隐去吸附平台后的三维示意图；
图4为图3的俯视图；
图5为图4关于B-B的剖视图；
图6为图5关于C的局部放大图；
图7为本发明的第二边框的结构示意图；
图8为本发明的第一边框的结构示意图。
具体实施方式：
实施例，见如图1至图8所示，一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，包括呈矩形状的喷涂隔离框1和上下设置的第一边框2和第二边框3；所述喷涂隔离框1成型有多根左右方向线性均布的第一隔离条11和多根上下方向线性均布的第二隔离条12；
所述第一边框2的中部成型有第一矩形台阶通孔21，第二边框3的中部成型有第二矩形台阶通孔31，质子交换膜9夹持在第一矩形台阶通孔21的小端孔端面和第二矩形台阶通孔31的小端孔端面之间；
所述喷涂隔离框1可插套在第一矩形台阶通孔21的大端孔或第二矩形台阶通孔31的大端孔内。
更进一步的说，所述第一边框2的外缘镶嵌有多个第一磁铁4，第二边框3的外缘镶嵌有多个与第一磁铁4一一对应且对齐的第二磁铁5。
更进一步的说，所述第一磁铁4和第二磁铁5均为电磁铁。
更进一步的说，所述第一边框2的外缘成型有矩形凸环22，矩形凸环22的四侧内壁上固定有多个夹膜凸起23。
更进一步的说，所述夹膜凸起23的外壁上包覆有阻尼套24，阻尼套24压靠在第二边框3的外壁上。
更进一步的说，所述第二边框3插套在第一边框2的矩形凸环22内，第二边框3高出矩形凸台22的端面。
更进一步的说，所述第一边框2和第二边框3的材质为铝合金。
更进一步的说，所述喷涂隔离框1的外缘上固定有一对对称设置的把手6。
更进一步的说，所述第一矩形台阶通孔21和第二矩形台阶通孔31上下对称设置；
所述第一边框2或第二边框3放置在吸附平台7上；所述吸附平台7成型有与第一矩形台阶通孔21相配合的台阶定位凸台71，台阶定位凸台71上成型有若干膜吸附孔72，吸附平台7的上底面上成型有若干围绕台阶定位凸台71的边框吸附孔73；
所述吸附平台7的内部成型有互不相同的高负压腔74和低负压腔75，膜吸附孔72与低负压腔75相同，低负压腔连接有第一真空泵，低负压腔与第一真空泵之间的连接管道上设有第一电磁阀，边框吸附孔73与高负压腔74相通，高负压腔连接有第二真空泵高负压腔与第二真空泵之间的连接管道上设有第二电磁阀。
更进一步的说，所述台阶定位凸台71的上端面与质子交换膜9之间留有间隙。
工作原理：第一，将质子交换膜9平铺在第二边框3的第二矩形台阶通孔31的小端孔端面上，质子交换膜9的外缘伸出到第二边框3外；第二，将第一边框2的矩形凸环22与第二边框对齐并插入到第二边框上，矩形凸环22上的阻尼套24压靠在质子交换膜的外缘上并将质子交换膜的外缘向下挤压从而将质子交换膜张紧，第一磁铁和第二磁铁相互吸引，从而将第一边框和第二边框固定在一起，从而将质子交换膜进行固定；
质子交换膜则被夹持在第一矩形台阶通孔21的小端孔端面和第二矩形台阶通孔31的小端孔端面之间；
然后可再将质子交换膜的边缘其他部位通过胶带与边框固定，可进一步加固质子交换膜；
第三，将第二边框3的第二矩形台阶通孔31插入在台阶定位凸台71上，此时，第二边框3的下底面压靠在边框吸附孔72上；第一真空泵和第二真空泵工作使高负压腔74和低负压腔75达到不同要求的负压，膜吸附孔72将质子交换膜吸附住，边框吸附孔72则将第二边框吸附住；
第四，在第一边框的第一矩形台阶通孔21的大端孔插入喷涂隔离框1，然后即可对质子交换膜进行喷涂；
第五，等喷涂完成后，通过把手方便取下喷涂隔离框1，然后高负压腔74和低负压腔75通过对应的电磁阀与大气相通，在将第一边框和第二边框的组合体进行翻面，使第一边框的第一矩形台阶通孔211插入在台阶定位凸台71上，此时，第一边框2的下底面压靠在边框吸附孔72上；然后再将喷涂隔离框1插入到第二边框的第二矩形台阶通孔31内，进行二次喷涂；
第六，等二次喷涂完成后，取下喷涂隔离框1，然后由于第一磁铁4和第二磁铁5均为电磁铁，使第一磁铁4和第二磁铁5相斥从而将第二边框顶离第一边框，取下第二边框，撕开胶带取下质子交换膜，从而完成喷涂工作。
最后，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，包括呈矩形状的喷涂隔离框(1)和上下设置的第一边框(2)和第二边框(3)；其特征在于：所述喷涂隔离框(1)成型有多根左右方向线性均布的第一隔离条(11)和多根上下方向线性均布的第二隔离条(12)；
所述第一边框(2)的中部成型有第一矩形台阶通孔(21)，第二边框(3)的中部成型有第二矩形台阶通孔(31)，质子交换膜(9)夹持在第一矩形台阶通孔(21)的小端孔端面和第二矩形台阶通孔(31)的小端孔端面之间；
所述喷涂隔离框(1)可插套在第一矩形台阶通孔(21)的大端孔或第二矩形台阶通孔(31)的大端孔内。
2.根据权利要求1所述的一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，其特征在于：所述第一边框(2)的外缘镶嵌有多个第一磁铁(4)，第二边框(3)的外缘镶嵌有多个与第一磁铁(4)一一对应且对齐的第二磁铁(5)。
3.根据权利要求2所述的一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，其特征在于：所述第一磁铁(4)和第二磁铁(5)均为电磁铁。
4.根据权利要求1所述的一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，其特征在于：所述第一边框(2)的外缘成型有矩形凸环(22)，矩形凸环(22)的四侧内壁上固定有多个夹膜凸起(23)。
5.根据权利要求4所述的一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，其特征在于：所述夹膜凸起(23)的外壁上包覆有阻尼套(24)，阻尼套(24)压靠在第二边框(3)的外壁上。
6.根据权利要求4所述的一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，其特征在于：所述第二边框(3)插套在第一边框(2)的矩形凸环(22)内，第二边框(3)高出矩形凸台(22)的端面。
7.根据权利要求1所述的一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，其特征在于：所述第一边框(2)和第二边框(3)的材质为铝合金。
8.根据权利要求1所述的一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，其特征在于：所述喷涂隔离框(1)的外缘上固定有一对对称设置的把手(6)。
9.根据权利要求1所述的一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，其特征在于：所述第一矩形台阶通孔(21)和第二矩形台阶通孔(31)上下对称设置；
所述第一边框(2)或第二边框(3)放置在吸附平台(7)上；所述吸附平台(7)成型有与第一矩形台阶通孔(21)相配合的台阶定位凸台(71)，台阶定位凸台(71)上成型有若干膜吸附孔(72)，吸附平台(7)的上底面上成型有若干围绕台阶定位凸台(71)的边框吸附孔(73)；
所述吸附平台(7)的内部成型有互不相同的高负压腔(74)和低负压腔(75)，膜吸附孔(72)与低负压腔(75)相同，低负压腔连接有第一真空泵，低负压腔与第一真空泵之间的连接管道上设有第一电磁阀，边框吸附孔(73)与高负压腔(74)相通，高负压腔连接有第二真空泵高负压腔与第二真空泵之间的连接管道上设有第二电磁阀。
10.根据权利要求9所述的一种用于质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂治具，其特征在于：所述台阶定位凸台(71)的上端面与质子交换膜(9)之间留有间隙。
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