CN210379266U - 一种燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备，包括：移取机构，用于将待处理的气体扩散层转送至浸渍‑沥干‑送出机构；所述浸渍‑沥干‑送出机构，用于对所述气体扩散层进行浸渍、沥干并转送至烘干机构；所述烘干机构，用于对所述气体扩散层进行烘干；所述收料机构，用于收取烘干后的所述气体扩散层。本实用新型的技术方案解决了现有的疏水处理设备和方法不能实现连续化生产的问题。

Description

一种燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体而言，尤其涉及一种燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备。

背景技术

燃料电池具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点，被公认为电动汽车、固定式备用电源、可移动便携式电源等的首选能源。膜电极三合一组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部件，气体扩散层是膜电极三合一组件的重要组成，是反应气体传输和生成水传递的重要通道。在膜电极的制备过程中，为了提高气体扩散层的水管理能力，通常把经过疏水处理的炭纸作为气体扩散层的基体，采用浸渍疏水剂溶液，如聚四氟乙烯(PTFE)溶液的方法来进行疏水处理，浸渍完后对炭纸进行干燥和烧结处理，使疏水剂在炭纸内形成网络，从而形成良好的排水性能。但由于炭纸自身既脆又薄，而且疏水处理步骤多，中间需要多次转移，人工夹持浸泡容易导致炭纸破损率高。在生产量较大的情况下，人工操作凭经验控制的不确定因素很容易造成产品质量的不稳定且效率低，成本增加又难以实现批量生产能力。

实用新型专利201820882407.5提供了一种燃料电池用碳纸处理装置，该装置设置两个舱室，在其中一个气密舱室内可以实现碳纸浸渍、真空干燥及高温烧制。但是该装置结构简单，碳纸在浸渍前需要手动夹持到夹具上，自动化程度不高。虽然碳纸夹具上设置多个碳纸夹头，但是每次处理的数量是有限的，而且高温烧制过程通常时间比较长(一般4个小时)，既不能实现连续化生产，也达不到批量生产的要求。

实用新型专利201721011604.1公开了一种碳纸疏水处理设备，该设备可在碳纸的浸泡和辊吸两个过程实现自动化连续处理，但是在碳纸进料和收料时仍然需要人工手动按片完成，而且该设备采用吸液片绕设于挤压辊外，通过两个挤压辊之间的传动来吸走碳纸表面的疏水剂溶液，此方法需要设置两个挤压辊之间的厚度，厚度偏大碳纸表面疏水剂吸收不完全，厚度偏小容易造成碳纸的挤压变形。该设备辊吸的方法也仅仅只是吸收碳纸表面的疏水剂，未将高温烘干过程一并集成到该设备中。

实用新型内容

根据上述提出现有的疏水处理设备和方法不能实现连续化生产的技术问题，而提供一种燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备。本实用新型主要利用设计的包括移取机构、浸渍-沥干-送出机构、烘干机构以及收料机构的疏水处理设备，实现了疏水处理过程的连续自动化作业。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备，包括：移取机构，用于将待处理的气体扩散层转送至浸渍-沥干-送出机构；所述浸渍-沥干-送出机构，用于对所述气体扩散层进行浸渍、沥干并转送至烘干机构；所述烘干机构，用于对所述气体扩散层进行烘干；所述收料机构，用于收取烘干后的所述气体扩散层。

进一步地，所述移取机构包括伺服顶升机构Ⅰ、上料仓及可移动的机械臂Ⅰ；所述上料仓内部设置用于放置所述气体扩散层的支撑架Ⅰ；所述伺服顶升机构Ⅰ位于所述支撑架Ⅰ下方，用于带动所述支撑架Ⅰ在所述上料仓内部上下移动；所述可移动的机械臂Ⅰ位于所述上料仓上方，用于将所述气体扩散层转送至所述浸渍-沥干-送出机构。

进一步地，所述浸渍-沥干-送出机构包括变位机械手、变位导轨、浸渍收料托架、限位机构及浸渍料液槽；所述移取机构将所述气体扩散层转送至所述变位机械手；所述浸渍收料托架和所述限位机构转动连接于所述变位机械手，所述变位机械手用于带动所述所述浸渍收料托架和所述限位机构上下移动，所述浸渍收料托架和所述限位机构用于固定所述气体扩散层的位置；所述变位机械手通过所述变位导轨移动至所述浸渍料液槽。

进一步地，所述烘干机构包括烘干炉，所述烘干炉设置传送带；所述浸渍-沥干-送出机构将浸渍后的所述气体扩散层放置于所述传送带上并送入所述烘干炉内进行烘干。

进一步地，所述收料机构包括伺服顶升机构Ⅱ、收料仓、可移动的机械臂Ⅱ；所述收料仓内部设置用于放置所述气体扩散层的支撑架Ⅱ，所述伺服顶升机构Ⅱ位于所述支撑架Ⅱ下方，用于带动所述支撑架Ⅱ在所述收料仓内部上下移动；所述可移动的机械臂Ⅱ位于所述收料仓上方，用于将烘干后的所述气体扩散层由所述烘干机构转送至所述支撑架Ⅱ。

进一步地，所述上料仓和所述收料仓内壁均设置滑道，所述支撑架Ⅰ和所述支撑架Ⅱ沿所述滑道上下移动。

进一步地，所述可移动的机械臂Ⅰ和所述可移动的机械臂Ⅱ均设置用于抓取所述气体扩散层的吸盘。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备，将疏水处理过程进料、浸渍、沥干、烘干、收料有机衔接在一起，实现了连续自动化作业，保证了疏水处理的一致性，提高了批量生产的能力。

综上，应用本实用新型的技术方案利用设计的包括移取机构、浸渍-沥干-送出机构、烘干机构以及收料机构的疏水处理设备，实现了疏水处理过程的连续自动化作业。因此，本实用新型的技术方案解决了现有技术中的疏水处理设备和方法不能实现连续化生产的问题。

基于上述理由本实用新型可在疏水处理设备等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述设备结构示意图。

图2为本实用新型所述浸渍-沥干-送出机构结构示意图。

图中：1、气体扩散层；2、伺服顶升机构Ⅰ；3、上料仓；4、可移动的机械臂Ⅰ；5、吸盘；6、支撑架Ⅰ；7、变位机械手；8、浸渍收料托架；9、限位机构；10、浸渍料液槽；11、变位导轨；12、放净控制阀；13、烘干炉；14、传送带；15、控制面板；16、伺服顶升机构Ⅱ；17、收料仓；18、可移动的机械臂Ⅱ；19、支撑架Ⅱ；20、吸盘；21、直线导轨；22、气动回转台；23、升降气缸。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供了一种燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备，包括：移取机构，用于将待处理的气体扩散层1转送至浸渍-沥干-送出机构；所述浸渍-沥干-送出机构，用于对所述气体扩散层1进行浸渍、沥干并转送至烘干机构；所述烘干机构，用于对所述气体扩散层1进行烘干；所述收料机构，用于收取烘干后的所述气体扩散层1。

进一步地，所述移取机构包括伺服顶升机构Ⅰ2、上料仓3及可移动的机械臂Ⅰ4；所述上料仓3内部设置用于放置所述气体扩散层1的支撑架Ⅰ6；所述伺服顶升机构Ⅰ2位于所述支撑架Ⅰ6下方，用于带动所述支撑架Ⅰ6在所述上料仓内3部上下移动；所述可移动的机械臂Ⅰ4位于所述上料仓3上方，用于将所述气体扩散层1转送至所述浸渍-沥干-送出机构。

进一步地，所述浸渍-沥干-送出机构包括变位机械手7、变位导轨11、浸渍收料托架8、限位机构9及浸渍料液槽10；所述移取机构将所述气体扩散层1转送至所述变位机械手7；所述浸渍收料托架8和所述限位机构9转动连接于所述变位机械手7，所述变位机械手7用于带动所述所述浸渍收料托架8和所述限位机构9上下移动，所述浸渍收料托架8和所述限位机构9用于固定所述气体扩散层1的位置；所述变位机械手7通过所述变位导轨11移动至所述浸渍料液槽10。

优选地，所述浸渍料液槽10底部设置放净口和放净控制阀12，用于排放用过的料液。

进一步地，所述移取机构将所述气体扩散层1放置于所述浸渍收料托架8，所述限位机构9用于在侧面固定所述气体扩散层位于所述所述浸渍收料托架8上的位置；所述变位机械手7带动所述浸渍收料托架8和所述限位机构9移动使所述气体扩散层1浸入所述浸渍料液槽10内的料液中；所述浸渍收料托架8和所述限位机构9在所述变位机械手7上可进行180°至360°的翻转。

优选地，如图2所示，所述变位机械手7包括直线导轨21、气动回转台22和升降气缸23；所述浸渍收料托架8和所述限位机构9固定于所述气动回转台22，所述升降气缸23与所述气动回转台22相连接，用于控制所述气动回转台22进行翻转，进一步带动所述浸渍收料托架8和所述限位机构9在所述变位机械手7上进行翻转；所述气动回转台22与所述直线导轨21相连接，所述气动回转台22通过所述直线导轨21实现上下移动，进一步带动所述浸渍收料托架8和所述限位机构9在所述变位机械手7上上下移动；所述直线导轨21、所述气动回转台22和所述升降气缸23能够利用现有技术根据需要进行自动化定制实现相应的功能。

进一步地，所述烘干机构包括烘干炉13，所述烘干炉13设置传送带14；所述浸渍-沥干-送出机构将浸渍后的所述气体扩散层1放置于所述传送带14上并送入所述烘干炉13内进行烘干。

进一步地，所述烘干炉13包括控制面板15，用于对所述烘干炉13的烘干温度和烘干速度进行设置。

进一步地，所述收料机构包括伺服顶升机构Ⅱ16、收料仓17、可移动的机械臂Ⅱ18；所述收料仓17内部设置用于放置所述气体扩散层1的支撑架Ⅱ19，所述伺服顶升机构Ⅱ16位于所述支撑架Ⅱ19下方，用于带动所述支撑架Ⅱ19在所述收料仓17内部上下移动；所述可移动的机械臂Ⅱ18位于所述收料仓17上方，用于将烘干后的所述气体扩散层1由所述烘干机构转送至所述支撑架Ⅱ19。

优选地，所述伺服顶升机构Ⅰ2和所述伺服顶升机构Ⅱ16均至少包括伺服电机，所述伺服电机通电后能够带动所述支撑架Ⅰ6和所述支撑架Ⅱ19上下移动；所述可移动的机械臂Ⅰ4可通过向上、向下、向左或向右移动将所述气体扩散层1转送至所述浸渍-沥干-送出机构；所述可移动的机械臂Ⅱ18可通过向上、向下、向左或向右移动将烘干后的所述气体扩散层1由所述烘干机构转送至所述支撑架Ⅱ19。

进一步地，所述上料仓3和所述收料仓17内壁均设置滑道，所述支撑架Ⅰ6和所述支撑架Ⅱ19沿所述滑道上下移动。

进一步地，所述可移动的机械臂Ⅰ4和所述可移动的机械臂Ⅱ18均设置用于抓取所述气体扩散层的吸盘5、20。

优选地，所述可移动的机械臂Ⅰ4和所述可移动的机械臂Ⅱ18均设置两个吸盘，两个所述吸盘的间距根据所述气体扩散层的尺寸及所述支撑架的宽度进行调节。

进一步地，所述两个吸盘通过气动机构控制抓取气体扩散层，所述气动机构包括真空泵，所述真空泵通过连接管于所述吸盘相连接，并通过所述真空泵在吸盘底部形成负压实现抓取。

采用本实用新型所述的燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备，气体扩散层的进料、浸渍、沥干、烘干、收料过程可实现连续作业。在上述技术方案中，上料仓和收料仓的高度可根据可移动的机械臂的操作范围进行设计；所述气体扩散层的沥干时间可根据实际需要进行设置。

采用本实用新型所述的燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备，进行疏水处理的过程包括以下步骤：

(1)将待处理的所述气体扩散层1放置于所述支撑架Ⅰ6上，通过所述移取机构将待处理的所述气体扩散层1转送至所述浸渍-沥干-送出机构；

具体包括，控制所述伺服顶升机构Ⅰ2推动所述支撑架Ⅰ6向上移动至所述上料仓3顶部，所述可移动的机械臂Ⅰ4移动至距离所述气体扩散层11mm处，通过两个所述吸盘5抓取所述气体扩散层1放置于所述变位机械手7；

当所述支撑架Ⅰ6上放置了多个所述气体扩散层1时，还可以通过调节所述支撑架Ⅰ6使所述吸盘5每次只抓取一个所述气体扩散层1，其他气体扩散层1依旧位于所述支撑架Ⅰ6上；

在本实施方式中，所述气体扩散层的尺寸为300×200mm；两个所述吸盘之间的距离为200mm；

(2)所述浸渍-沥干-送出机构对所述气体扩散层1进行浸渍、沥干并转送至所述烘干机构；

具体包括，所述可移动的机械臂Ⅰ4抓取所述气体扩散层1放置于所述浸渍收料托架8，所述限位机构9在侧面固定所述气体扩散层位于所述所述浸渍收料托架8上的位置，控制所述变位机械手7沿所述变位导轨11移动至所述浸渍料液槽10，通过带动所述浸渍收料托架8和所述限位机构9的向下移动使所述气体扩散层1没入所述浸渍料液槽10内的料液中进行浸渍，浸渍后，控制所述变位机械手7带动所述浸渍收料托架8和所述限位机构9向上移动，使所述气体扩散层1离开所述浸渍料液槽10，进行沥干，沥干一定时间后，所述浸渍收料托架8和所述限位机构9在所述变位机械手7上进行180°翻转，使所述气体扩散层1继续沥干一定时间；

所述气体扩散层1沥干后，所述变位机械手7将固定有所述气体扩散层1的所述浸渍收料托架8与所述限位机构9移动至所述传送带14上方，控制所述限位机构向两侧移动释放所述气体扩散层1，使其下落至所述传送带14。

(3)所述烘干机构对所述气体扩散层进行烘干；

具体包括，所述传送带14带动所述气体扩散层1进入所述烘干炉13内进行烘干；

在本实施例中，通过所述控制面板设置所述烘干炉13的工作温度为200℃，所述传送带14的速度为120cm/min；

(4)所述收料机构收取烘干后的所述气体扩散层；

具体包括，控制所述伺服顶升机构Ⅱ16推动所述支撑架Ⅱ19向上移动至所述收料仓17顶部用于接收烘干后的所述气体扩散层1，所述可移动的机械臂Ⅱ18通过所述吸盘20抓取烘干后的所述气体扩散层1，并转送至所述支撑架Ⅱ19，重复上述过程即可实现对待处理的所述气体扩散层1的连续疏水处理，处理后的所述气体扩散层1均汇集在所述收料仓17内，全部处理结束后，控制所述伺服顶升机构Ⅱ16带动所述支撑架Ⅱ19向下移动至所述收料仓17底部，需要时打开所述收料仓17即可取出处理后的所述气体扩散层1。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备，其特征在于，包括：

移取机构，用于将待处理的气体扩散层转送至浸渍-沥干-送出机构；

所述浸渍-沥干-送出机构，用于对所述气体扩散层进行浸渍、沥干并转送至烘干机构；

所述烘干机构，用于对所述气体扩散层进行烘干；

收料机构，用于收取烘干后的所述气体扩散层。

2.根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备，其特征在于，所述移取机构包括伺服顶升机构Ⅰ、上料仓及可移动的机械臂Ⅰ；

所述上料仓内部设置用于放置所述气体扩散层的支撑架Ⅰ；所述伺服顶升机构Ⅰ位于所述支撑架Ⅰ下方，用于带动所述支撑架Ⅰ在所述上料仓内部上下移动；所述可移动的机械臂Ⅰ位于所述上料仓上方，用于将所述气体扩散层转送至所述浸渍-沥干-送出机构。

3.根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备，其特征在于，所述浸渍-沥干-送出机构包括变位机械手、变位导轨、浸渍收料托架、限位机构及浸渍料液槽；

所述移取机构将所述气体扩散层转送至所述变位机械手；所述浸渍收料托架和所述限位机构转动连接于所述变位机械手，所述变位机械手用于带动所述浸渍收料托架和所述限位机构上下移动，所述浸渍收料托架和所述限位机构用于固定所述气体扩散层的位置；所述变位机械手通过所述变位导轨移动至所述浸渍料液槽。

4.根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备，其特征在于，所述烘干机构包括烘干炉，所述烘干炉设置传送带；所述浸渍-沥干-送出机构将浸渍后的所述气体扩散层放置于所述传送带上并送入所述烘干炉内进行烘干。

5.根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层连续疏水处理设备，其特征在于，所述收料机构包括伺服顶升机构Ⅱ、收料仓、可移动的机械臂Ⅱ；

所述收料仓内部设置用于放置所述气体扩散层的支撑架Ⅱ，所述伺服顶升机构Ⅱ位于所述支撑架Ⅱ下方，用于带动所述支撑架Ⅱ在所述收料仓内部上下移动；所述可移动的机械臂Ⅱ位于所述收料仓上方，用于将烘干后的所述气体扩散层由所述烘干机构转送至所述支撑架Ⅱ。

Images