CN201956423U - 一种质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘 - Google Patents

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魏广科
李对
郭颖欣
沈建跃
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Shanghai Bo hydrogen Amperex Technology Limited
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Abstract

本实用新型一种质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘，属于燃料电池制造领域中质子交换膜燃料电池的关键部件的制作，提供了一种用于质子交换膜燃料电池膜电极喷涂的辅助装置，该装置由紧固螺栓、加热单元、真空发生单元和温度控制单元构成，各个组成单元之间的连接采用密封紧固螺栓的方式。此实用新型结构设计新颖，操作使用简单方便，有效地解决了质子交换膜燃料电池膜电极在制作过程中存在的问题，提高了催化剂的利用率。

Description

一种质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘
技术领域：
本实用新型属于燃料电池制造领域中质子交换膜燃料电池关键部件制作的辅助装置，特别涉及一种质子交换膜燃料电池膜电极喷涂制作时使用的加热真空吸盘。
背景技术：
燃料电池一般分为碱性燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，固体氧化物燃料电池，质子交换膜燃料电池及直接甲醇燃料电池等。其中质子交换膜燃料电池属于低温燃料电池，近年发展迅速。
质子交换膜燃料电池是以全氟磺酸型离子交换膜为电解质，以Pt/C为电催化剂，氢气或重整气为燃料，空气或氧气为氧化剂，将化学能直接转为电能的装置。质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，英文简称PEMFC)是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。
质子交换膜燃料电池是一种新型、有远大前途的燃料电池，经过从80年代初到现在的近20年的发展，质子交换膜燃料电池起了翻天覆地的变化。其中电堆的核心是膜电极(MEA)组件和双极板。所以上述的发展变化从其膜电极的演变过程可见一斑。膜电极是质子交换膜燃料电池的电化学心脏，正是因为它的变化，才使得质子交换膜燃料电池呈现了今天的蓬勃生机。早期的膜电极是直接将铂黑与起防水、粘结作用的聚四氟乙烯(Tefion)微粒混合后热压到质子交换膜上制得的。Pt载量高达10mg/cm2。后来，为增加Pt的利用率，使用了Pt/C催化剂，但Pt的利用率仍非常低，直到80年代中期，质子交换膜燃料电池膜电极的Pt载量仍高达4mg/cm2。80年代中后期，美国LosAlamos国家实验室(LANL)提出了一种新方法，采用Nafion质子交换聚合物溶液浸渍Pt/C多孔气体扩散电极，再热压到质子交换膜上形成膜电极。此法大大提高了Pt的利用率，将膜电极的载铂量降到了0.4mg/cm2。但其价格比较昂贵，均匀性和厚度无法控制，尺寸稳定性不高，生产工艺复杂，较难控制，这显然难以满足质子交换膜燃料电池的发展需求。
目前，提高膜电极性能的有效方法是采用喷涂，其是表面涂层制造的一个重要环节，喷涂不仅使得产品外观质量得到提高，而且是提高电性能的关键，直接决定燃料电池输出性能的高低。喷涂的方法有多种，而喷涂设备及辅助装置也是关键因素。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘。该辅助设备使膜电极喷涂过程中质子交换膜不发生溶胀，提高催化剂与质子交换膜的接触，提高了贵金属催化剂的利用率。该装置结构设计新颖别致，操作使用简单方便，提供高效低成本的操作方案。
本实用新型所述的质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘由紧固螺栓、加热单元、真空发生单元和温度控制单元组成，各个组成单元之间的连接采用密封紧固螺栓的方式。
该质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂加热真空吸盘，其特征在于吸盘台面采用疏松多孔金属网，有利于均匀分布气体。且吸盘下方配有独立的加热单元、温度控制单元和对称的真空发生单元。其中加热单元包含智能加热装置和热电偶，智能加热装置可接收预先设定好的温度信号，通过热电偶来实现加热操作，实现对整个单元的加热控制，结果准确。温度控制单元包括电源控制器和温度控制器，通过其内部的温度控制器来设定所需要的温度值并实时监测吸盘的实际温度，保持温度恒定，配合其内部的电源控制器实现对整个加热单元的电信号输送，并反馈回加热单元，实现对加热吸盘的实时加热控制。
其中所述的真空发生单元包括吸盘里面的气体流道和抽真空装置。在使用过程中运用抽真空装置对吸盘进行抽真空处理，其内部的气体流道有规律的遍布于整个吸盘中，两个相同的对称真空发生单元，对称的分布在整个加热吸盘的两边，从而使吸盘达到更好的吸附效果。将所要喷涂的质子膜或碳纸置于多孔金属网吸盘台面上，能够使要喷涂的材料更好、更平整地与台面吸附在一起。
所述的紧固螺栓采用纯铝，铝合金或不锈钢。
所述的疏松多孔金属网采用纯铝，铝合金或不锈钢。
附图说明：
附图是质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘示意图。
1.紧固螺栓，2.多孔金属网吸盘台面，3.加热单元，4.真空发生单元，
5.温度控制单元。
具体实施方式：
结合附图对本实用新型进行详细说明。
实施例1
参见附图，一种质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘，首先在多孔金属网吸盘台面2上放上需要喷涂的碳纸或质子膜，并利用两个对称的真空发生单元4进行抽真空，使质子膜或碳纸平整的吸附在多孔金属网吸盘台面2上，此时开启电源控制器，利用温度控制单元5中的温度控制器来设定所需的最佳温度，且通过加热单元3中智能加热系统根据预先设定的温度，由热电偶实现对整个吸盘的加热，由温度控制器实时温度监控及保持温度恒定，在这样的状态下进行喷涂质子交换膜不会发生溶胀，可达到最佳的喷涂效果。

Claims (5)

1.一种质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘，其特征是：由紧固螺栓、加热单元、真空发生单元和温度控制单元构成，各个组成单元之间的连接采用密封紧固螺栓的方式。
2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘，其特征是：其吸盘下方配有独立的加热单元、温度控制单元和对称的真空发生单元，所述的加热单元包括智能加热装置和热电偶；所述的温度控制单元包括电源控制器和温度控制器；所述的真空发生单元包括吸盘里面的气体流道和抽真空装置。
3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘，其特征是：两个相同的对称真空发生单元，对称的分布在整个加热吸盘的两边，内部的气体流道有规律的遍布于整个吸盘中。
4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘，其特征是：吸盘台面采用疏松多孔金属网，采用纯铝，铝合金或不锈钢。
5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极喷涂加热真空吸盘，其特征是：所述的紧固螺栓采用纯铝，铝合金或不锈钢。 
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