CN118127853B - 一种碳纸疏水处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池疏水处理技术领域，公开一种碳纸疏水处理装置和方法，碳纸疏水处理装置包括放卷组件、传动组件、疏水组件、风淋组件、烘干组件、收卷组件，碳纸的一端缠绕在放卷组件上，另一端经过传动组件、疏水组件、风淋组件、烘干组件，缠绕在收卷组件，疏水组件包括压力浸渍辊、浸渍槽、抽料泵单元，浸渍槽盛装有疏水溶液，压力浸渍辊位于浸渍槽上方，压力浸渍辊包括环形多孔板、液体分配腔，环形多孔板设有通孔，液体分配腔设置在环形多孔板内，与环形多孔板内表面接触，抽料泵单元将疏水溶液输送至液体分配腔，疏水溶液从通孔流向环形多孔板外以浸渍碳纸，碳纸依次经过浸渍槽以及压力浸渍辊。该装置能够高效地对碳纸进行疏水处理。

Description

一种碳纸疏水处理装置和方法

技术领域

本发明涉及燃料电池疏水处理技术领域，具体涉及一种碳纸疏水处理装置和方法。

背景技术

燃料电池（PEMFC）的核心部件是膜电极组件，由两个催化层（CL）、两个气体扩散层（GDL）和一个质子交换膜（PEM）组成。气体扩散层是膜电极中的关键部分，起到支撑催化层、收集电流、传导气体和排出反应产物水的作用。常用的气体扩散层（GDL）基材的最理想材料是碳纸，具有高导电性、耐腐蚀性以及出色的尺寸稳定性。为了提高气体扩散层的水管理能力、构建高效的气体通道以及增加碳纸强度，需要对碳纸进行疏水处理才能应用。

在现有技术中，碳纸疏水处理流程一般包括：将碳纸在疏水溶液中浸渍、吸附碳纸表面多余疏水溶液、将碳纸在高温烘箱中烧结。该过程在不同设备中进行，并且操作繁琐，耗时较长。并且，将碳纸放在疏水溶液中浸泡的方式，疏水处理效果一般，时间较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种碳纸疏水处理装置和方法，所述碳纸疏水处理装置能够高效地对碳纸进行连续疏水处理。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种碳纸疏水处理装置，包括放卷组件、传动组件、疏水组件、风淋组件、烘干组件、收卷组件，碳纸的一端缠绕在所述放卷组件上，另一端依次经过传动组件、疏水组件、风淋组件、烘干组件后，缠绕在所述收卷组件上，所述传动组件用于带动碳纸从放卷组件朝向收卷组件运动，所述风淋组件用于对疏水处理后的碳纸进行风干，所述烘干组件用于对疏水处理后的碳纸进行高温干燥，所述疏水组件包括压力浸渍辊、浸渍槽、抽料泵单元以及第一驱动单元，所述浸渍槽盛装有疏水溶液，所述压力浸渍辊设置在所述浸渍槽液面的上方，所述压力浸渍辊包括环形多孔板、液体分配腔，所述环形多孔板的表面均匀设置有多个通孔，所述液体分配腔设置在所述环形多孔板的内部空腔内，所述液体分配腔的顶部设有开口，开口的侧壁与所述环形多孔板的内表面接触，所述抽料泵单元的输入端设置在所述浸渍槽内，输出端与所述液体分配腔连通，用于将浸渍槽内的疏水溶液输送至液体分配腔内，所述第一驱动单元与所述环形多孔板连接，用于带动所述环形多孔板转动，所述液体分配腔内的疏水溶液通过其顶部的开口以及环形多孔板上的通孔流向环形多孔板的外表面，以对碳纸进行浸渍，碳纸的运动路径依次经过浸渍槽的液面下方以及压力浸渍辊，从而在浸渍槽液面下方进行浸泡疏水处理以及在压力浸渍辊处进行压力渗透疏水处理。

优选的，所述液体分配腔与所述环形多孔板的接触位置还设有密封组件，以防止液体分配腔内的疏水溶液通过液体分配腔与环形多孔板的接触位置处的缝隙泄漏。

优选的，所述压力浸渍辊还包括传动封头、支撑法兰环，所述疏水组件还包括第一机架、第二机架、第三机架，所述环形多孔板为圆柱形的空腔结构，所述传动封头固定安装在所述环形多孔板的一端，所述第一驱动单元与所述传动封头连接，从而带动所述环形多孔板转动，所述支撑法兰环固定安装在所述环形多孔板的另一端，所述第一机架伸入所述环形多孔板的内部空腔，所述液体分配腔固定安装在所述第一机架上，所述第二机架设置在所述支撑法兰环的上方，所述第三机架设置在所述支撑法兰环的下方，并且所述第二机架的下表面安装有第一支撑轮，所述第三机架的上表面间隔安装有第二支撑轮和第三支撑轮，所述第一支撑轮、第二支撑轮、第三支撑轮分别与所述支撑法兰环接触。

优选的，所述碳纸疏水处理装置还包括第二驱动单元和偏心辊，所述偏心辊包括转轴和接触辊子，所述接触辊子套设在所述转轴上，所述转轴和所述接触辊子均为圆柱形结构，并且所述转轴的圆心与所述接触辊子的圆心存在偏心距，所述偏心距的范围为0-1mm，所述第二驱动单元与所述转轴连接，用于带动所述转轴转动，所述碳纸搭接在所述接触辊子的外表面。

优选的，所述碳纸疏水处理装置还包括第三驱动单元，所述传动组件包括主动辊和传送辊，所述主动辊和所述传送辊依次间隔设置在所述放卷组件与所述收卷组件之间，碳纸依次搭接在所述主动辊和所述传送辊的外表面，所述第三驱动单元与所述主动辊连接，以带动所述主动辊转动，从而带动碳纸运动。

优选的，所述碳纸疏水处理装置还包括导向组件，所述导向组件包括第一导向辊和第二导向辊，所述第一导向辊设置在所述偏心辊靠近所述收卷组件的一侧，碳纸依次搭接在所述偏心辊和所述第一导向辊上，所述第一导向辊和所述偏心辊设置在不同的高度，从而增大碳纸在偏心辊上的包角，所述第二导向辊设置在所述浸渍槽尾端的上方，碳纸搭接在所述第二导向辊上，第二导向辊将碳纸的传送方向改变为竖直方向。

优选的，所述碳纸疏水处理装置还包括倾斜风管，所述倾斜风管设置在所述第二导向辊的正上方，所述倾斜风管包括对称设置在所述碳纸两侧的第一风管和第二风管，用于吹扫碳纸表面多余的疏水溶液，所述第一风管和所述第二风管均与水平面呈45°的倾斜角度，所述第一风管和所述第二风管的倾斜方向相反，并且所述第一风管和所述第二风管的风速范围为1.5-3.5m/s。

优选的，所述风淋组件设置在所述疏水组件与所述收卷组件之间，其包括风淋箱、第三风管、第四风管，所述第三风管设置在所述风淋箱内部的上表面，所述第四风管设置在所述风淋箱内部的下表面，所述碳纸从风淋箱的中部穿过，所述第三风管和所述第四风管用于对碳纸进行吹扫风干，所述烘干组件设置在所述风淋组件与所述收卷组件之间，其包括烘干箱、第一红外灯管、第二红外灯管，所述第一红外灯管设置在所述烘干箱内部的上表面，所述第二红外灯管设置在所述烘干箱内部的下表面，所述碳纸从烘干箱的中部穿过，所述第一红外灯管和所述第二红外灯管用于对碳纸进行加热烘干。

优选的，所述碳纸疏水处理装置还包括张力组件，所述张力组件包括张力辊和张力控制器，所述张力辊设置在所述放卷组件的一侧，碳纸搭接在所述张力辊上，所述张力控制器用于控制放卷组件放卷时的张力。

本发明还提供一种碳纸疏水处理方法，采用上述的碳纸疏水处理装置，包括以下步骤：

向浸渍槽内添加疏水溶液；

启动抽料泵单元，将浸渍槽内的疏水溶液输送至液体分配腔；

启动放卷组件放卷，使碳纸在传动组件的作用下，依次经过浸渍槽和压力浸渍辊进行疏水处理，

疏水处理后的碳纸经过风淋组件风干以及烘干组件烘干后在收卷组件处收卷。

本发明中的碳纸疏水处理装置将放卷、疏水处理、风淋处理、烘干处理、收卷集成一体，大大地提高了碳纸疏水处理的效率。并且，通过压力浸渍辊对移动中的碳纸进行疏水处理，疏水溶液在高压作用下通过环形多孔板上的通孔溢出，高压作用能够使得疏水溶液在短时间内充分渗透碳纸内部，增强了疏水处理效果，缩短了疏水处理时间。

附图说明

图1是本发明实施例1中的碳纸疏水处理装置的结构示意图；

图2是本发明实施例1中的压力浸渍辊的原理示意图；

图3是本发明实施例1中的偏心辊的结构示意图；

图4是本发明实施例1中的压力浸渍辊的轴测视图；

图5是本发明实施例1中的压力浸渍辊的侧视图；

图6是本发明实施例1中的压力浸渍辊的局部剖视图；

图7是本发明实施例1中的压力浸渍辊的半剖视图。

图中：100-疏水组件，110-压力浸渍辊，111-环形多孔板，112-液体分配腔，113-传动封头，114-支撑法兰环，115-管接头，116-紧固环，117-密封组件，120-浸渍槽，131-抽料泵，132-调压阀，133-滤芯，140-第一机架，150-第二机架，151-第一支撑轮，160-第三机架，161-第二支撑轮，162-第三支撑轮，170-第四机架，171-轴承，180-倾斜风管，210-主动辊，220-第一传送辊，230-第二传送辊，300-导向组件，310-第一导向辊，320-第二导向辊，400-风淋组件，410-风淋箱，420-第三风管，430-第四风管，500-烘干组件，510-烘干箱，520-第一红外灯管，530-第二红外灯管，600-张力辊，700-放卷组件，800-收卷组件，900-偏心辊，910-转轴，920-接触辊子，1000-碳纸。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、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。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

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“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种碳纸疏水处理装置，包括放卷组件、传动组件、疏水组件、风淋组件、烘干组件、收卷组件，碳纸的一端缠绕在所述放卷组件上，另一端依次经过传动组件、疏水组件、风淋组件、烘干组件后，缠绕在所述收卷组件上，所述传动组件用于带动碳纸从放卷组件朝向收卷组件运动，所述风淋组件用于对疏水处理后的碳纸进行风干，所述烘干组件用于对疏水处理后的碳纸进行高温干燥，所述疏水组件包括压力浸渍辊、浸渍槽、抽料泵单元以及第一驱动单元，所述浸渍槽盛装有疏水溶液，所述压力浸渍辊设置在所述浸渍槽液面的上方，所述压力浸渍辊包括环形多孔板、液体分配腔，所述环形多孔板的表面均匀设置有多个通孔，所述液体分配腔设置在所述环形多孔板的内部空腔内，所述液体分配腔的顶部设有开口，开口的侧壁与所述环形多孔板的内表面接触，所述抽料泵单元的输入端设置在所述浸渍槽内，输出端与所述液体分配腔连通，用于将浸渍槽内的疏水溶液输送至液体分配腔内，所述第一驱动单元与所述环形多孔板连接，用于带动环形多孔板转动，所述液体分配腔内的疏水溶液通过其顶部的开口以及环形多孔板上的通孔流向环形多孔板的外表面，以对碳纸进行浸渍，碳纸的运动路径依次经过浸渍槽的液面下方以及压力浸渍辊，从而在浸渍槽液面下方进行浸泡疏水处理以及在压力浸渍辊处进行压力渗透疏水处理。

本发明还提供一种碳纸疏水处理方法，采用上述的碳纸疏水处理装置，包括以下步骤：

向浸渍槽内添加疏水溶液；

启动抽料泵单元，将浸渍槽内的疏水溶液输送至液体分配腔；

启动放卷组件放卷，使碳纸在传动组件的作用下，依次经过浸渍槽和压力浸渍辊进行疏水处理，

疏水处理后的碳纸经过风淋组件风干以及烘干组件烘干后在收卷组件处收卷。

实施例1

如图1所示，本实施例公开一种碳纸疏水处理装置，包括放卷组件700、传动组件、疏水组件100、风淋组件400、烘干组件500、收卷组件800，碳纸1000的初始状态为卷材，碳纸1000的一端缠绕在放卷组件700上，另一端依次经过传动组件、疏水组件100、风淋组件400、烘干组件500后，缠绕在收卷组件800上，传动组件用于带动碳纸1000从放卷组件700朝向收卷组件800运动，风淋组件400用于对疏水处理后的碳纸1000进行风干，烘干组件500用于对疏水处理后的碳纸1000进行高温干燥。具体的，烘干组件500工作的温度范围为320～350℃。

在本实施例中，疏水组件100包括压力浸渍辊110、浸渍槽120、抽料泵单元以及第一驱动单元。如图1所示，浸渍槽120沿着水平方向设置，其内部用于盛装疏水溶液，疏水溶液采用PTFE。压力浸渍辊110设置在浸渍槽120液面的上方。

压力浸渍辊110包括环形多孔板111、液体分配腔112，环形多孔板111为圆柱状的空腔结构，其表面均布有多个通孔（连通环形多孔板111的内外表面），通孔的直径范围为2-6mm，本实施例中，每个通孔的直径均设置为3mm。液体分配腔112设置在环形多孔板111的内部空腔内，液体分配腔112为顶部设有开口的半封闭的腔体结构（开口朝上），并且其顶部开口的侧壁抵靠在环形多孔板111的内表面上。抽料泵单元的输入端设置在浸渍槽120内，输出端与液体分配腔112连通，用于将浸渍槽120内的疏水溶液输送至液体分配腔112内，液体分配腔112内的疏水溶液通过其顶部开口和环形多孔板111的通孔流出至环形多孔板111的外表面。

其中，环形多孔板111可由板材冲孔后卷板加工而成，且所有的通孔均做倒角处理，以避免尖锐棱边意外损坏碳纸1000。液体分配腔112为板材折弯并焊接形成。

碳纸1000搭接在环形多孔板111的外表面，并在环形多孔板111上形成包角，第一驱动单元与环形多孔板111连接，用于带动环形多孔板111转动（液体分配腔112不跟随环形多孔板111转动），从而带动碳纸1000移动，液体分配腔112内的疏水溶液通过其顶部的开口以及环形多孔板111上的通孔流向环形多孔板111的外表面，以对环形多孔板111外表面处的碳纸1000进行浸渍。在碳纸1000与环形多孔板111接触范围内，环形多孔板111上的通孔被碳纸1000封闭。

如图1所示，在本实施例中，放卷组件700设置在浸渍槽120的一侧，碳纸1000从浸渍槽120首端倾斜向下进入浸渍槽120的液面下方，在浸渍槽120内进行第一次浸泡疏水处理。然后，碳纸1000倾斜向上离开浸渍槽120液面，并搭接在压力浸渍辊110上，从而在压力浸渍辊110处进行压力渗透疏水处理。此后，碳纸1000倾斜向下再次进入浸渍槽120的液面下方，以在浸渍槽120内进行第二次浸泡疏水处理。随后，碳纸1000在浸渍槽120的尾端倾斜向上离开浸渍槽120。

如图2所示，在本实施例中，抽料泵单元包括抽料泵131、滤芯133、调压阀132。抽料泵131的输入管道插入浸渍槽120内，其输出管道与液体分配腔112连通，滤芯133设置在抽料泵131的输入管道内，用于对进入液体分配腔112的疏水溶液进行过滤，调压阀132设置在抽料泵131的输出管道上，以将疏水溶液降低至合适压力后，再输送至液体分配腔112内。可选的，液体分配腔112上设有管接头115，抽料泵131的输出管道通过管接头115与液体分配腔112连通。

液体分配腔112内的疏水溶液在压力作用下，经过其顶部开口、环形多孔板111上的通孔，从而渗透碳纸1000，并向外溢出，以实现碳纸1000的深度浸渍。随着环形多孔板111旋转，碳纸1000不断前移，疏水溶液则流经被碳纸1000覆盖的通孔后渗透碳纸1000，实现连续、深度浸渍的目的。浸渍处理后过剩的疏水溶液附着在碳纸1000表面，并在重力作用下顺着碳纸1000表面下流并落回浸渍槽120内，其余从压力浸渍辊110中泄漏的疏水溶液也汇流到浸渍槽120内。

在本实施例中，疏水溶液从浸渍槽120进入液体分配腔112内，并从液体分配腔112的顶部开口流经环形多孔板111上的通孔，从而对碳纸1000进行浸渍疏水处理，疏水溶液在高压作用下能够快速对碳纸1000进行深度浸渍，有利于提高疏水溶液的浸渍效果。

在本实施例中，液体分配腔112与环形多孔板111的接触位置还设有密封组件117，密封组件117可选用密封圈、密封胶条等，密封组件117沿着环形多孔板111和液体分配腔112接触的位置设置，以防止液体分配腔112内的疏水溶液通过液体分配腔112与环形多孔板111的接触位置处的缝隙泄漏，从而保证大部分的疏水溶液仅能通过环形多孔板111上的通孔流出。

如图4、5、6、7所示，压力浸渍辊110还包括传动封头113、支撑法兰环114，疏水组件100还包括第一机架140、第二机架150、第三机架160。环形多孔板111为圆柱形的空腔结构，传动封头113固定安装在环形多孔板111的一端，第一驱动单元与传动封头113连接，从而带动环形多孔板111转动，支撑法兰环114形似带颈法兰，其颈部直径与环形多孔板111的内径相当，用于插入环形多孔板111的内部空腔内，从而固定安装在环形多孔板111的另一端。并且，支撑法兰环114的大直径圆环的外圆倒圆角。

第一机架140、第二机架150、第三机架160均为横截面为L型的横梁结构，并且均沿着水平方向设置。其中，第一机架140与环形多孔板111的中轴线平行设置，并且伸入环形多孔板111的内部空腔内，液体分配腔112固定安装在第一机架140上，且高度可调，以保证液体分配腔112与环形多孔板111之间贴合，并保持合适的压力，从而减少疏水溶液的泄漏。第二机架150设置在支撑法兰环114的上方，第三机架160设置在支撑法兰环114的下方，第二机架150和第三机架160均与第一机架140垂直设置，并且第二机架150的下表面安装有第一支撑轮151，第三机架160的上表面间隔安装有第二支撑轮161和第三支撑轮162，第一支撑轮151、第二支撑轮161、第三支撑轮162分别与支撑法兰环114大直径圆环的外圆接触，用于限制压力浸渍辊110在转动时的径向跳动。第一支撑轮151在水平方向上位于第二支撑轮161与第三支撑轮162之间，三者的连线构成三角形。其中，第一支撑轮151、第二支撑轮161、第三支撑轮162的安装高度均可微调，以保证压力浸渍辊110的旋转轴线平行于碳纸1000表面，并且与碳纸1000的移动方向垂直。

如图4、5所示，可选的，传动封头113为一侧设有输入轴的法兰盲板，输入轴为阶梯轴，疏水组件100还包括第四机架170，第四机架170上设有轴承171，轴承171的高度可进行微调，传动封头113输入轴的大直径段卡接在轴承171上，输入轴的小直径段穿过轴承171向外伸出，并且输入轴的小直径段上设有键槽，第一驱动单元通过键槽与输入轴连接。传动封头113的另一侧的直径与环形多孔板111的内径相当，传动封头113插入环形多孔板111的内部空腔内，从而与环形多孔板111连接，并且封闭环形多孔板111的一侧。

此外，环形多孔板111外表面的两端分别套设有紧固环116，紧固环116用于增加环形多孔板111与传动封头113以及环形多孔板111与支撑法兰环114之间的连接紧密度。

如图1、3所示，碳纸疏水处理装置还包括第二驱动单元和偏心辊900，偏心辊900设置在浸渍槽120的液面下方，偏心辊900包括转轴910和接触辊子920，接触辊子920套设在转轴910上，转轴910和接触辊子920均为圆柱形结构，并且转轴910的圆心与接触辊子920的圆心存在偏心距，偏心距的范围为0-1mm，第二驱动单元与转轴910连接，用于带动转轴910转动，碳纸1000搭接在接触辊子920的外表面。由于偏心距的存在，当接触辊子920大直径侧旋转至与碳纸1000接触的位置时，碳纸1000将被拉伸。所以，偏心辊900旋转时，碳纸1000会被周期性的轻微拉长，碳纸1000在运动过程中处于绷紧与松弛交替的振动状态，从而导致碳纸1000表面的孔隙张开，使得疏水溶液能够渗入碳纸1000的孔隙内部，而非仅附着在碳纸1000的表面，从而达到充分浸润的目的。偏心距可随现场使用情况微调，以避免碳纸1000被拉断。

如图1所示，在本实施例中，碳纸疏水处理装置还包括第三驱动单元，传动组件包括主动辊210和传送辊，主动辊210和传送辊依次间隔设置在放卷组件700与收卷组件800之间。

具体的，本实施例中的主动辊210设有一个，位于浸渍槽120末端的上方（液面上方），传送辊设有两个，分别为第一传送辊220和第二传送辊230，第一传送辊220设置在浸渍槽120首端（液面下方），第二传送辊230设置在浸渍槽120尾端（液面下方），碳纸1000依次搭接在第一传送辊220、第二传送辊230、主动辊210的外表面，第三驱动单元与主动辊210连接，以带动主动辊210转动，从而带动碳纸1000运动。

如图1所示，在本实施例中，碳纸疏水处理装置还包括导向组件300，导向组件300包括第一导向辊310和第二导向辊320，第一导向辊310和第二导向辊320相较于传送辊的直径更小、质量更轻，本身无动力输入，随着碳纸1000的前进而被动旋转，其主要作用是改变碳纸1000的前进方向。

第一导向辊310设置在偏心辊900靠近收卷组件800的一侧（偏心辊900和第二传动辊之间，液面下方），碳纸1000依次搭接在偏心辊900和第一导向辊310上（碳纸1000从下方绕过偏心辊900，从上方绕过第一导向辊310），并且第一导向辊310和偏心辊900设置在不同的高度，从而增大碳纸1000在偏心辊900上的包角，从而增加碳纸1000与偏心辊900之间的摩擦力，从而避免两者相对滑动。第二导向辊320设置在浸渍槽120尾端的上方（第二传送辊230和主动辊210之间，液面上方），碳纸1000搭接在第二导向辊320上，第二导向辊320将碳纸1000的传送方向改变为竖直方向。碳纸1000从浸渍槽向风淋组件400运动时，其运动方向为倾斜向上，由于此时碳纸1000上还附着有疏水溶液，疏水溶液在重力作用下朝向碳纸1000底部流动，从而导致疏水溶液由于重力作用沿着碳纸1000的厚度方向分布不均。而将碳纸1000的运动方向改变为竖直方向后，能够有效地减少上述现象。

在本实施例中，碳纸疏水处理装置还包括倾斜风管180，倾斜风管180设置在第二导向辊320的正上方（第二导向辊320与主动辊210之间），倾斜风管180包括对称设置在碳纸1000两侧的第一风管和第二风管，用于吹扫碳纸1000表面多余的疏水溶液以及去除因疏水溶液的粘度所产生的气泡，第一风管和第二风管均与水平面呈45°的倾斜角度，其出风口的形状为条形，第一风管和第二风管的倾斜方向相反，并且第一风管和第二风管的风速范围为1.5-3.5m/s。倾斜风管180与碳纸1000表面无接触，通过向碳纸1000表面均匀稳定地吹风，尽可能去除碳纸1000表面多余的疏水溶液，从而确保碳纸1000在后续处理过程中，不会因为表面积存的疏水溶液因重力作用下落而导致沿碳纸1000厚度方向分布不均的情况。

在本实施例中，风淋组件400设置在疏水组件与收卷组件800之间，其包括风淋箱410、第三风管420、第四风管430，风淋箱410的两端敞开，第三风管420设置在风淋箱410内部的上表面，第四风管430设置在风淋箱410内部的下表面，碳纸1000从风淋箱410的中部穿过，第三风管420和第四风管430分别用于对碳纸1000的上下表面进行吹扫风干，气流扫过碳纸1000的表面，以加快碳纸1000表面的水分蒸发。烘干组件500设置在风淋组件400与收卷组件800之间，其包括烘干箱510、第一红外灯管520、第二红外灯管530，烘干箱510为隧道式烘箱，其两端敞开，第一红外灯管520设置在烘干箱510内部的上表面，第二红外灯管530设置在烘干箱510内部的下表面，碳纸1000从烘干箱510的中部穿过，第一红外灯管520和第二红外灯管530用于对碳纸1000的上下表面进行加热烘干。

可选的，烘干箱510内还可设置热风系统，以使得碳纸1000的两面均匀受热，从而加快碳纸1000的干燥过程。

可选的，碳纸疏水处理装置还包括张力组件，张力组件包括张力辊600和张力控制器，张力辊600设置在放卷组件700的一侧，碳纸1000搭接在张力辊600上，张力控制器用于控制放卷组件700放卷时的张力。

本实施例中的碳纸疏水处理装置的工作过程如下所示：

放卷组件700放卷，并通过张力组件控制放卷时的张力；

第三驱动单元驱动主动辊210转动，从而带动碳纸1000朝向收卷组件800方向运动；

抽料泵131将浸渍槽120内的疏水溶液抽取至液体分配腔112内；

碳纸1000从放卷组件700出发，向上倾斜绕过张力辊600，然后从浸渍槽120首端倾斜向下进入浸渍槽120的液面下方，进行第一次浸泡疏水处理；

碳纸1000绕过第一传送辊220后，倾斜向上离开浸渍槽120液面，并绕过压力浸渍辊110，第一驱动单元带动环形多孔板111转动，以带动碳纸1000运动，液体分配腔112内的疏水溶液在压力作用下通过环形多孔板111的通孔对其外表面的碳纸1000进行浸渍；

然后，碳纸1000倾斜向下再次进入浸渍槽120内，从而进行第二次浸泡疏水处理；

碳纸1000绕过偏心辊900，第二驱动单元驱动偏心辊900转动，从而使得碳纸1000运动在过程中处于绷紧与松弛交替的振动状态，导致碳纸1000表面的孔隙张开，使得疏水溶液能够渗入碳纸1000的孔隙内部；

碳纸1000经过第二传动辊后，倾斜向上离开浸渍槽120，第二导向辊320将碳纸1000的运动方向改变为竖直方向；

倾斜风管180对离开浸渍槽120的碳纸1000进行吹扫，去除碳纸1000表面附着的疏水溶液；

碳纸1000依次经过风淋组件400风干和烘干组件500烘干后，最后在收卷组件800处收卷。

本实施例中的碳纸疏水处理装置将放卷、疏水处理、风淋处理、烘干处理、收卷集成一体，大大地提高了碳纸疏水处理的效率，尤其是通过压力浸渍辊110与偏心辊900的配合，通过高压渗透的方式对碳纸进行浸渍，并且在浸渍的过程中，碳纸在偏心辊900的作用下始终处于绷紧与松弛交替的振动状态，导致碳纸表面的孔隙张开，疏水溶液能够有效地渗入碳纸的孔隙内部，从而有效地提高碳纸的浸渍效果以及缩短碳纸疏水处理的时间，实现了碳纸充分浸润的目的，实现了对碳纸进行连续、深度浸渍的疏水处理。

实施例2

本实施例公开了一种碳纸疏水处理方法，采用实施例1中的碳纸疏水处理装置，包括以下步骤：

向浸渍槽120内添加疏水溶液；

启动抽料泵单元，将浸渍槽120内的疏水溶液输送至液体分配腔112；

启动放卷组件700放卷，使碳纸1000在传动组件的作用下，依次经过浸渍槽120和压力浸渍辊110进行疏水处理，

疏水处理后的碳纸1000经过风淋组件400风干以及烘干组件500烘干后在收卷组件800处收卷。

在本实施例中，首先，向浸渍槽120内添加疏水溶液至一定液位，使得液面接近浸渍槽120的顶部，从而保证碳纸1000能够顺利浸泡在浸渍槽内；

其次，启动抽料泵单元，将浸渍槽120内的疏水溶液抽取至液体分配腔112内；

然后，启动放卷组件700放卷，并启动传动组件，碳纸1000在传动组件的作用下，依次经过浸渍槽120和压力浸渍辊110进行疏水处理；

疏水处理后的碳纸1000经过风淋组件400风干以及烘干组件500烘干后在收卷组件800处收卷。

本实施例中的碳纸疏水处理方法将浸泡疏水处理方式和高压渗透疏水处理方式相结合，能够有效地增加碳纸疏水处理的效果，节省疏水处理的时间。并且该方法将放卷、疏水处理、风淋处理、烘干处理、收卷集成一体，大大地提高了碳纸疏水处理的效率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种碳纸疏水处理装置，其特征在于，包括放卷组件（700）、传动组件、疏水组件（100）、风淋组件（400）、烘干组件（500）、收卷组件（800），

碳纸（1000）的一端缠绕在所述放卷组件（700）上，另一端依次经过传动组件、疏水组件（100）、风淋组件（400）、烘干组件（500）后，缠绕在所述收卷组件（800）上，

所述传动组件用于带动碳纸（1000）从放卷组件（700）朝向收卷组件（800）运动，所述风淋组件（400）用于对疏水处理后的碳纸（1000）进行风干，所述烘干组件（500）用于对疏水处理后的碳纸（1000）进行高温干燥，

所述疏水组件（100）包括压力浸渍辊（110）、浸渍槽（120）、抽料泵单元以及第一驱动单元，所述浸渍槽（120）盛装有疏水溶液，所述压力浸渍辊（110）设置在所述浸渍槽（120）液面的上方，

所述压力浸渍辊（110）包括环形多孔板（111）、液体分配腔（112），所述环形多孔板（111）的表面均匀设置有多个通孔，所述液体分配腔（112）设置在所述环形多孔板（111）的内部空腔内，所述液体分配腔（112）的顶部设有开口，开口的侧壁与所述环形多孔板（111）的内表面接触，

所述抽料泵单元的输入端设置在所述浸渍槽（120）内，输出端与所述液体分配腔（112）连通，用于将浸渍槽（120）内的疏水溶液输送至液体分配腔（112）内，所述第一驱动单元与所述环形多孔板（111）连接，用于带动环形多孔板（111）转动，所述液体分配腔（112）内的疏水溶液通过其顶部的开口以及环形多孔板（111）上的通孔流向环形多孔板（111）的外表面，以对碳纸（1000）进行浸渍，

碳纸（1000）的运动路径依次经过浸渍槽（120）的液面下方以及压力浸渍辊（110），从而在浸渍槽（120）液面下方进行浸泡疏水处理以及在压力浸渍辊（110）处进行压力渗透疏水处理，

还包括第二驱动单元和偏心辊（900），所述偏心辊（900）包括转轴（910）和接触辊子（920），所述接触辊子（920）套设在所述转轴（910）上，所述转轴（910）和所述接触辊子（920）均为圆柱形结构，并且所述转轴（910）的圆心与所述接触辊子（920）的圆心存在偏心距，所述偏心距的范围为0-1mm，所述第二驱动单元与所述转轴（910）连接，用于带动所述转轴（910）转动，所述碳纸（1000）搭接在所述接触辊子（920）的外表面。

2.根据权利要求1所述的碳纸疏水处理装置，其特征在于，所述液体分配腔（112）与所述环形多孔板（111）的接触位置还设有密封组件（117），以防止液体分配腔（112）内的疏水溶液通过液体分配腔（112）与环形多孔板（111）的接触位置处的缝隙泄漏。

3.根据权利要求1所述的碳纸疏水处理装置，其特征在于，所述压力浸渍辊（110）还包括传动封头（113）、支撑法兰环（114），

所述疏水组件（100）还包括第一机架（140）、第二机架（150）、第三机架（160），

所述环形多孔板（111）为圆柱形的空腔结构，所述传动封头（113）固定安装在所述环形多孔板（111）的一端，所述第一驱动单元与所述传动封头（113）连接，从而带动所述环形多孔板（111）转动，所述支撑法兰环（114）固定安装在所述环形多孔板（111）的另一端，所述第一机架（140）伸入所述环形多孔板（111）的内部空腔，所述液体分配腔（112）固定安装在所述第一机架（140）上，所述第二机架（150）设置在所述支撑法兰环（114）的上方，所述第三机架（160）设置在所述支撑法兰环（114）的下方，并且所述第二机架（150）的下表面安装有第一支撑轮（151），所述第三机架（160）的上表面间隔安装有第二支撑轮（161）和第三支撑轮（162），所述第一支撑轮（151）、第二支撑轮（161）、第三支撑轮（162）分别与所述支撑法兰环（114）接触。

4.根据权利要求3所述的碳纸疏水处理装置，其特征在于，还包括第三驱动单元，所述传动组件包括主动辊（210）和传送辊，所述主动辊（210）和所述传送辊依次间隔设置在所述放卷组件（700）与所述收卷组件（800）之间，碳纸（1000）依次搭接在所述主动辊（210）和所述传送辊的外表面，

所述第三驱动单元与所述主动辊（210）连接，以带动所述主动辊（210）转动，从而带动碳纸（1000）运动。

5.根据权利要求4所述的碳纸疏水处理装置，其特征在于，还包括导向组件（300），所述导向组件（300）包括第一导向辊（310）和第二导向辊（320），所述第一导向辊（310）设置在所述偏心辊（900）靠近所述收卷组件（800）的一侧，碳纸（1000）依次搭接在所述偏心辊（900）和所述第一导向辊（310）上，所述第一导向辊（310）和所述偏心辊（900）设置在不同的高度，从而增大碳纸（1000）在偏心辊（900）上的包角，

所述第二导向辊（320）设置在所述浸渍槽（120）尾端的上方，碳纸（1000）搭接在所述第二导向辊（320）上，第二导向辊（320）将碳纸（1000）的传送方向改变为竖直方向。

6.根据权利要求5所述的碳纸疏水处理装置，其特征在于，还包括倾斜风管（180），所述倾斜风管（180）设置在所述第二导向辊（320）的正上方，所述倾斜风管（180）包括对称设置在所述碳纸（1000）两侧的第一风管和第二风管，用于吹扫碳纸（1000）表面多余的疏水溶液，

所述第一风管和所述第二风管均与水平面呈45°的倾斜角度，所述第一风管和所述第二风管的倾斜方向相反，并且所述第一风管和所述第二风管的风速范围为1.5-3.5m/s。

7.根据权利要求1所述的碳纸疏水处理装置，其特征在于，

所述风淋组件（400）设置在所述疏水组件（100）与所述收卷组件（800）之间，其包括风淋箱（410）、第三风管（420）、第四风管（430），所述第三风管（420）设置在所述风淋箱（410）内部的上表面，所述第四风管（430）设置在所述风淋箱（410）内部的下表面，

所述碳纸（1000）从风淋箱（410）的中部穿过，所述第三风管（420）和所述第四风管（430）用于对碳纸（1000）进行吹扫风干，

所述烘干组件（500）设置在所述风淋组件（400）与所述收卷组件（800）之间，其包括烘干箱（510）、第一红外灯管（520）、第二红外灯管（530），所述第一红外灯管（520）设置在所述烘干箱（510）内部的上表面，所述第二红外灯管（530）设置在所述烘干箱（510）内部的下表面，

所述碳纸（1000）从烘干箱（510）的中部穿过，所述第一红外灯管（520）和所述第二红外灯管（530）用于对碳纸（1000）进行加热烘干。

8.根据权利要求1-7任一项所述的碳纸疏水处理装置，其特征在于，还包括张力组件，所述张力组件包括张力辊（600）和张力控制器，

所述张力辊（600）设置在所述放卷组件（700）的一侧，碳纸（1000）搭接在所述张力辊（600）上，所述张力控制器用于控制放卷组件（700）放卷时的张力。

9.一种碳纸疏水处理方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的碳纸疏水处理装置，包括以下步骤：

向浸渍槽（120）内添加疏水溶液；

启动抽料泵单元，将浸渍槽（120）内的疏水溶液输送至液体分配腔（112）；

启动放卷组件（700）放卷，使碳纸（1000）在传动组件的作用下，依次经过浸渍槽（120）和压力浸渍辊（110）进行疏水处理，

疏水处理后的碳纸（1000）经过风淋组件（400）风干以及烘干组件（500）烘干后在收卷组件（800）处收卷。