CN114849484A - 一种碳纸制备装置 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种碳纸制备装置。其中，该碳纸制备装置包括：浆料斗、过滤膜、砂芯、砂芯托盘、抽真空接头、废液收集槽、真空泵等。本公开通过基于多孔交联隔板的浆料斗、高平整度砂芯支撑的过滤膜、多孔且底部开有“马蹄形”孔洞的废液收集槽等方式的碳纸制备装置，可实现大尺寸、高平整度、高柔性碳纸的制作。

Description

一种碳纸制备装置

技术领域

本公开涉及碳纸制作领域，具体而言，涉及一种碳纸制备装置。

背景技术

碳纸，又称为碳纤维纸，是指以碳纤维为增强剂的功能增强材料，基质为天然纸浆或合成纸浆，辅以黏合剂和填料经抄纸工艺而制得的纸状复合材料，其为燃料电池实验的专用材料，既气体扩散层，气体扩散层为燃料电池的心脏不可缺少的材料。现有碳纸制作设备存在效率低、碳层厚度不均匀、碳纸尺寸较小等问题，不易生成大尺寸、高平整度、高柔性碳纸。

因此，需要一种或多种方法解决上述问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种碳纸制备装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种碳纸制备装置，浆料斗、过滤膜、砂芯、砂芯托盘、抽真空接头、废液收集槽、真空泵，其中：

浆料斗，所述浆料斗安装在砂芯托盘上方，用于盛放浆料，在所述浆料斗安装在砂芯托盘上方后，所述浆料斗下部出料口与所述砂芯托盘的托盘对接重合；

过滤膜，所述过滤膜平铺在砂芯上，用于过滤所述浆料斗中的浆料，使所述浆料中1的碳材料沉积；

砂芯，所述砂芯平铺在砂芯托盘的托盘中，用于支撑平铺在所述砂芯上方的过滤膜；

砂芯托盘，所述砂芯托盘安装在废液收集槽上方，用于支撑平铺在所述砂芯托盘的托盘中所述砂芯，所述砂芯托盘底部均匀布置孔径相等的小孔，用于将所述浆料斗中的浆料在通过过滤膜后生成的废液排出；

抽真空接头，所述抽真空接头一端与所述真空泵连接，一端与所述废液收集槽连接，用于通过真空泵使所述废液收集槽中形成负压环境，加快所述浆料斗中的浆料在过滤膜上的过滤速率和沉积速率；

废液收集槽，所述废液收集槽安装在所述砂芯托盘下方，用于收集浆料斗中的浆料在通过过滤膜后生成的废液。

在本公开的一种示例性实施例中，所述碳纸制备装置还包括：

密封垫圈，所述密封垫圈放置在所述浆料斗与所述过滤膜之间，用于使浆料斗和过滤膜间形成密闭空间，避免浆料外溢。

在本公开的一种示例性实施例中，所述碳纸制备装置的浆料斗还包括：

浆料斗隔板，所述浆料斗隔板装在所述浆料斗内部，且所述浆料斗隔板均匀布置有小孔，用于将所述浆料斗均匀分割以减少所述浆料斗中的浆料的流通性。

在本公开的一种示例性实施例中，所述碳纸制备装置的浆料斗还包括：

导向轴穿孔，用于所述浆料斗安装和定位；

所述碳纸制备装置的砂芯托盘还包括：

导向轴，所述导向轴设置在所述砂芯托盘的对角位置，用于与所述浆料斗的导向轴穿孔对接，实现所述浆料斗与砂芯托盘的安装和定位。

在本公开的一种示例性实施例中，所述碳纸制备装置的废液收集槽还包括：

废液收集槽隔板，所述废液收集槽隔板为多孔结构，用于支撑所述砂芯托盘，防止所述砂芯托盘发生形变。

在本公开的一种示例性实施例中，所述废液收集槽的废液收集槽隔板底部还设有马蹄形空孔洞，用于使所述废液收集槽中的废液保持液面一致，以使在负压环境时，所述废液收集槽内部负压环境相同。

在本公开的一种示例性实施例中，所述碳纸制备装置还包括：

废液排放接头，所述废液排放接头一端与所述废液收集槽底部预设开孔连接，一端与废液排放阀连接，用于排放所述废液收集槽中的废液；

废液排放阀，所述废液排放阀与所述废液排放接头连接，用于在所述废液排放阀使能时，使所述废液收集槽中的废液通过所述废液排放接头排出。

本公开的示例性实施例中的一种碳纸制备装置，其中，该碳纸制备装置包括：浆料斗、过滤膜、砂芯、砂芯托盘、抽真空接头、废液收集槽、真空泵等。本公开通过基于多孔交联隔板的浆料斗、高平整度砂芯支撑的过滤膜、多孔且底部开有“马蹄形”孔洞的废液收集槽等方式的碳纸制备装置，可实现大尺寸、高平整度、高柔性碳纸的制作。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图来详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1示出了根据本公开一示例性实施例的一种碳纸制备装置剖面图，其中部件为：浆料斗1、密封垫圈2、过滤膜3、砂芯4、砂芯托盘5、抽真空接头6、废液收集槽7、废液排放接头8、废液排放阀9、真空泵10；

图2示出了根据本公开一示例性实施例的一种碳纸制备装置的整体示意图；

图3示出了根据本公开一示例性实施例的一种碳纸制备装置的浆料斗俯视图；

图4示出了根据本公开一示例性实施例的一种碳纸制备装置的砂芯托盘俯视图；

图5示出了根据本公开一示例性实施例的一种碳纸制备装置另一个剖面图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个软件硬化的模块中实现这些功能实体或功能实体的一部分，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

在本示例实施例中，首先提供了一种碳纸制备装置；参考图1中所示，该一种碳纸制备装置包括：

浆料斗、过滤膜、砂芯、砂芯托盘、抽真空接头、废液收集槽、真空泵，其中：

浆料斗，所述浆料斗安装在砂芯托盘上方，用于盛放浆料，在所述浆料斗安装在砂芯托盘上方后，所述浆料斗下部出料口与所述砂芯托盘的托盘对接重合；

过滤膜，所述过滤膜平铺在砂芯上，用于过滤所述浆料斗中的浆料，使所述浆料中1的碳材料沉积；

砂芯，所述砂芯平铺在砂芯托盘的托盘中，用于支撑平铺在所述砂芯上方的过滤膜；

砂芯托盘，所述砂芯托盘安装在废液收集槽上方，用于支撑平铺在所述砂芯托盘的托盘中所述砂芯，所述砂芯托盘底部均匀布置孔径相等的小孔，用于将所述浆料斗中的浆料在通过过滤膜后生成的废液排出；

抽真空接头，所述抽真空接头一端与所述真空泵连接，一端与所述废液收集槽连接，用于通过真空泵使所述废液收集槽中形成负压环境，加快所述浆料斗中的浆料在过滤膜上的过滤速率和沉积速率；

废液收集槽，所述废液收集槽安装在所述砂芯托盘下方，用于收集浆料斗中的浆料在通过过滤膜后生成的废液。

本公开的示例性实施例中的一种碳纸制备装置，其中，该碳纸制备装置包括：浆料斗、过滤膜、砂芯、砂芯托盘、抽真空接头、废液收集槽、真空泵等。本公开通过基于多孔交联隔板的浆料斗、高平整度砂芯支撑的过滤膜、多孔且底部开有“马蹄形”孔洞的废液收集槽等方式的碳纸制备装置，可实现大尺寸、高平整度、高柔性碳纸的制作。

如图2所示，为碳纸制备装置的整体示意图，下面，将对本示例实施例中的一种碳纸制备装置进行进一步的说明。

碳纸制备装置包括浆料斗、过滤膜、砂芯、砂芯托盘、抽真空接头、废液收集槽、真空泵，其中：

浆料斗，所述浆料斗安装在砂芯托盘上方，用于盛放浆料，在所述浆料斗安装在砂芯托盘上方后，所述浆料斗下部出料口与所述砂芯托盘的托盘对接重合；

过滤膜，所述过滤膜平铺在砂芯上，用于过滤所述浆料斗中的浆料，使所述浆料中1的碳材料沉积；

砂芯，所述砂芯平铺在砂芯托盘的托盘中，用于支撑平铺在所述砂芯上方的过滤膜；

砂芯托盘，所述砂芯托盘安装在废液收集槽上方，用于支撑平铺在所述砂芯托盘的托盘中所述砂芯，所述砂芯托盘底部均匀布置孔径相等的小孔，用于将所述浆料斗中的浆料在通过过滤膜后生成的废液排出；

抽真空接头，所述抽真空接头一端与所述真空泵连接，一端与所述废液收集槽连接，用于通过真空泵使所述废液收集槽中形成负压环境，加快所述浆料斗中的浆料在过滤膜上的过滤速率和沉积速率；

废液收集槽，所述废液收集槽安装在所述砂芯托盘下方，用于收集浆料斗中的浆料在通过过滤膜后生成的废液。

在本示例的实施例中，高平整度砂芯支撑过滤膜，过滤膜不会因为浆料的重力而产生变形，保证整个过滤膜上的碳材料沉积厚度均匀，同时砂芯中密布的微孔，更有利于碳材料浆料沉积后的废液整面渗透。

在本示例的实施例中，所述碳纸制备装置还包括：

密封垫圈，所述密封垫圈放置在所述浆料斗与所述过滤膜之间，用于使浆料斗和过滤膜间形成密闭空间，避免浆料外溢。

在本示例的实施例中，如图3所示，为碳纸制备装置的浆料斗俯视图，所述碳纸制备装置的浆料斗还包括：

浆料斗隔板，所述浆料斗隔板装在所述浆料斗内部，且所述浆料斗隔板均匀布置有小孔，用于将所述浆料斗均匀分割以减少所述浆料斗中的浆料的流通性。

在本示例的实施例中，浆料斗被多孔交联隔板均匀分割为若干个区域，既能保证碳材料浆料在整个浆料斗内的流通性，又能有效避免碳材料浆料渗透过程中产生漩涡而造成碳材料沉积厚度不均匀。

在本示例的实施例中，所述碳纸制备装置的浆料斗还包括：

导向轴穿孔，用于所述浆料斗安装和定位；

如图4所示，为碳纸制备装置的砂芯托盘俯视图，所述碳纸制备装置的砂芯托盘还包括：

导向轴，所述导向轴设置在所述砂芯托盘的对角位置，用于与所述浆料斗的导向轴穿孔对接，实现所述浆料斗与砂芯托盘的安装和定位。

在本示例的实施例中，如图5所示，为碳纸制备装置另一个剖面图，所述碳纸制备装置的废液收集槽还包括：

废液收集槽隔板，所述废液收集槽隔板为多孔结构，用于支撑所述砂芯托盘，防止所述砂芯托盘发生形变。

在本示例的实施例中，所述废液收集槽的废液收集槽隔板底部还设有马蹄形空孔洞，用于使所述废液收集槽中的废液保持液面一致，以使在负压环境时，所述废液收集槽内部负压环境相同。

在本示例的实施例中，废液槽内部装有四个多孔隔板，靠近底部开有“马蹄形”孔洞。“马蹄形”孔洞设置根据废液槽内部底边的实际大小，设计成孔洞的底边长为1/6废液槽内部底边边距，高为2/3废液槽内部高边距。这些多孔隔板不仅可以支撑砂芯托盘，减小因真空负压造成的砂芯托盘变形，保证浆料沉积的均匀性，而且还会让砂芯受力均匀、保护砂芯不会受损。另外，隔板底部开有“马蹄形”孔洞，有利于废液槽隔间的内部液面一致，保证砂芯内部负压环境相同。即每当有大量的废液从砂芯过滤快速进入废液槽内部形成泡沫时，“马蹄形”的孔洞可以保证废液槽内部隔间的液面保持水平，防止隔间的顶层砂芯因为局部隔间真空度的不同而造成的负压环境不同。

在本示例的实施例中，所述碳纸制备装置还包括：

废液排放接头，所述废液排放接头一端与所述废液收集槽底部预设开孔连接，一端与废液排放阀连接，用于排放所述废液收集槽中的废液；

废液排放阀，所述废液排放阀与所述废液排放接头连接，用于在所述废液排放阀使能时，使所述废液收集槽中的废液通过所述废液排放接头排出。

在本示例的实施例中，碳材料浆料倒入浆料斗，过滤膜平铺在高平整度的砂芯上，砂芯嵌于砂芯托盘里，砂芯托盘对角处布置了两个导向轴，便于浆料斗的快速安装和定位，在浆料斗和过滤膜之间放置一个密封垫圈用于密封，砂芯托盘底面均布小孔，过滤后的废液依次通过过滤膜和砂芯排入废液收集槽内，砂芯托盘和废液收集槽通过强力胶连接和密封，废液收集槽侧上方安装有抽真空接头，抽真空接头通过气管与真空泵连接，废液排放接头安装在废液收集槽底部，废液排放阀通过水管与废液排放接头相连。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了一种碳纸制备装置的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。

Claims (7)

1.一种碳纸制备装置，其特征在于，所述碳纸制备装置包括浆料斗、过滤膜、砂芯、砂芯托盘、抽真空接头、废液收集槽、真空泵，其中：

浆料斗，所述浆料斗安装在砂芯托盘上方，用于盛放浆料，在所述浆料斗安装在砂芯托盘上方后，所述浆料斗下部出料口与所述砂芯托盘的托盘对接重合；

过滤膜，所述过滤膜平铺在砂芯上，用于过滤所述浆料斗中的浆料，使所述浆料中的碳材料沉积；

砂芯，所述砂芯平铺在砂芯托盘的托盘中，用于支撑平铺在所述砂芯上方的过滤膜；

砂芯托盘，所述砂芯托盘安装在废液收集槽上方，用于支撑平铺在所述砂芯托盘的托盘中所述砂芯，所述砂芯托盘底部均匀布置孔径相等的小孔，用于将所述浆料斗中的浆料在通过过滤膜后生成的废液排出；

抽真空接头，所述抽真空接头一端与所述真空泵连接，一端与所述废液收集槽连接，用于通过真空泵使所述废液收集槽中形成负压环境，加快所述浆料斗中的浆料在过滤膜上的过滤速率和沉积速率；

废液收集槽，所述废液收集槽安装在所述砂芯托盘下方，用于收集浆料斗中的浆料在通过过滤膜后生成的废液。

2.如权利要求1所述的碳纸制备装置，其特征在于，所述碳纸制备装置还包括：

密封垫圈，所述密封垫圈放置在所述浆料斗与所述过滤膜之间，用于使浆料斗和过滤膜间形成密闭空间，避免浆料外溢。

3.如权利要求1所述的碳纸制备装置，其特征在于，所述碳纸制备装置的浆料斗还包括：

浆料斗隔板，所述浆料斗隔板装在所述浆料斗内部，且所述浆料斗隔板均匀布置有小孔，用于将所述浆料斗均匀分割以减少所述浆料斗中的浆料的流通性。

4.如权利要求1所述的碳纸制备装置，其特征在于，所述碳纸制备装置的浆料斗还包括：

导向轴穿孔，用于所述浆料斗安装和定位；

所述碳纸制备装置的砂芯托盘还包括：

导向轴，所述导向轴设置在所述砂芯托盘的对角位置，用于与所述浆料斗的导向轴穿孔对接，实现所述浆料斗与砂芯托盘的安装和定位。

5.如权利要求1所述的碳纸制备装置，其特征在于，所述碳纸制备装置的废液收集槽还包括：

废液收集槽隔板，所述废液收集槽隔板为多孔结构，用于支撑所述砂芯托盘，防止所述砂芯托盘发生形变。

6.如权利要求5所述的碳纸制备装置，其特征在于，所述废液收集槽的废液收集槽隔板底部还设有马蹄形空孔洞，用于使所述废液收集槽中的废液保持液面一致，以使在负压环境时，所述废液收集槽内部负压环境相同。

7.如权利要求1所述的碳纸制备装置，其特征在于，所述碳纸制备装置还包括：

废液排放接头，所述废液排放接头一端与所述废液收集槽底部预设开孔连接，一端与废液排放阀连接，用于排放所述废液收集槽中的废液；

废液排放阀，所述废液排放阀与所述废液排放接头连接，用于在所述废液排放阀使能时，使所述废液收集槽中的废液通过所述废液排放接头排出。

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