CN210866362U - 一种膜电极涂布装置 - Google Patents

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李柯
余罡
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袁满
孙婉露
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Abstract

本实用新型公开了一种膜电极涂布装置，包括离型膜涂布机构、热压接机构以及剥离机构；热压接机构包括第一恒温箱及两个热压锟；剥离机构包括第二恒温箱、两个剥离锟、阳极离型膜收卷锟、质子交换膜收卷锟及阴极离型膜收卷锟。本实用新型提出的技术方案的有益效果是：通过在热压接前将阳极离型膜、阴极离型膜以及质子交换膜置于第一保温箱内进行预热，从而增强了催化剂层与质子交换膜之间的粘结强度；同时，通过在剥离前将阳极离型膜、阴极离型膜以及质子交换膜置于第二保温箱内调节其温度，使其在剥离前保持在最佳的温度，从而既不会因为剥离前温度过高导致催化剂残留在离型膜上，也不会因为剥离前温度过低导致最终的产品发生褶皱。

Description

一种膜电极涂布装置
技术领域
本实用新型涉及膜电极制造装置，尤其是涉及一种膜电极涂布装置。
背景技术
在对燃料电池质子交换膜的双面涂布催化层时，由于大多数催化剂采用的溶剂是醇类物质，会使质子交换膜产生溶胀，影响质子交换膜的质量。为了解决这一技术问题，人们采用了转印法进行涂层，即将第一离型纸上涂上阳极催化层并干燥，将第二离型纸上涂上阴极催化层并干燥，再将阳极催化层和阴极催化层分别复合在质子交换膜的两面上，之后揭去第一离型纸和第二离型纸，最后对质子交换膜进行收卷。该方法存在以下技术问题：
(1)由于通常是采用热压锟将阳极催化层和阴极催化层转印到质子交换膜上，热压锟施压时间短，催化剂层与质子交换膜的粘结强度不高，影响了质子交换膜的质量；
(2)在剥离第一离型纸和第二离型纸时，或多或少会带去部分催化层，造成质子交换膜表面的催化层的厚度不均匀。
实用新型内容
有鉴于此，有必要提供一种增强催化剂层与质子交换膜粘结强度、减少剥离过程中催化剂层损失的一种膜电极涂布装置。
一种膜电极涂布装置，包括：离型膜涂布机构、热压接机构以及剥离机构，
所述离型膜涂布机构用于将阳极离型膜和阴极离型膜的一面分别涂上阳极催化剂和阴极催化剂并烘干；
所述热压接机构用于对所述阳极离型膜、所述阴极离型膜以及质子交换膜进行热压接转印，所述热压接机构包括第一恒温箱及两个热压锟，所述第一恒温箱具有密闭的第一保温腔，所述第一恒温箱上开设有与所述第一保温腔连通的第一进料口和第一出料口，所述第一保温腔内设有第一加热器和第一温度传感器，两个所述热压锟位于所述第一保温腔内且相对设置；
所述剥离机构包括第二恒温箱、两个剥离锟、阳极离型膜收卷锟、质子交换膜收卷锟及阴极离型膜收卷锟，所述第二恒温箱具有密闭的第二保温腔，所述第二恒温箱上开设有与所述第二保温腔连通的第二进料口、第二出料口、第三出料口以及第四出料口，所述第二保温腔内设有第二加热器和第二温度传感器，两个所述剥离锟位于所述第二保温腔内且相对设置，所述阳极离型膜收卷锟、所述质子交换膜收卷锟及所述阴极离型膜收卷锟均位于所述第二保温腔外且分别用于对所述阳极离型膜、所述质子交换膜以及所述阴极离型膜进行收卷。
与现有技术相比，本实用新型提出的技术方案的有益效果是：通过在热压接前将阳极离型膜、阴极离型膜以及质子交换膜置于第一保温箱内进行预热，从而增强了催化剂层与质子交换膜之间的粘结强度；同时，通过在剥离前将阳极离型膜、阴极离型膜以及质子交换膜置于第二保温箱内调节其温度，使其在剥离前保持在最佳的温度，从而既不会因为剥离前温度过高导致催化剂残留在离型膜上，也不会因为剥离前温度过低导致最终的产品发生褶皱。
附图说明
图1是本实用新型提供的膜电极涂布装置的一实施例的结构示意图；
图中：1-离型膜涂布机构、2-热压接机构、3-剥离机构、4-阳极离型膜、5-阴极离型膜、6-质子交换膜、11-阳极离型膜放卷锟、12-第一涂布头、13-第一烘烤箱、14-阴极离型膜放卷锟、15-第二涂布头、16-第二烘烤箱、17-质子交换膜放卷锟、21-第一恒温箱、211-第一进料口、212-第一出料口、213-第一加热器、214-第一温度传感器、22-热压锟、23-第一换向锟、24-第二换向锟、31-第二恒温箱、311-第二进料口、312-第二出料口、313-第三出料口、314-第四出料口、315-第二加热器、316-第二温度传感器、32-剥离锟、33-阳极离型膜收卷锟、34-质子交换膜收卷锟、35-阴极离型膜收卷锟、36-第三换向锟、37-第四换向锟、38-第一剥离角度设定锟、39-第二剥离角度设定锟。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参照图1，本实用新型提供了一种膜电极涂布装置，包括离型膜涂布机构1、热压接机构2以及剥离机构3。
请参照图1，所述离型膜涂布机构1用于将阳极离型膜4和阴极离型膜5的一面分别涂上阳极催化剂和阴极催化剂并烘干，令阳极离型膜4涂上阳极催化剂的一面为A面，令阴极离型膜5涂上阴极催化剂的一面为B面。所述热压接机构2用于对所述阳极离型膜4、所述阴极离型膜5以及质子交换膜6进行热压接转印，所述热压接机构2包括第一恒温箱21及两个热压锟22，所述第一恒温箱21具有密闭的第一保温腔，所述第一恒温箱21上开设有与所述第一保温腔连通的第一进料口211和第一出料口212，所述第一保温腔内设有第一加热器213和第一温度传感器214，二者配合使用从而使第一保温腔内的温度保持恒定，两个所述热压锟22位于所述第一保温腔内且相对设置。
请参照图1，所述剥离机构3包括第二恒温箱31、两个剥离锟32、阳极离型膜收卷锟33、质子交换膜收卷锟34及阴极离型膜收卷锟35，所述第二恒温箱31具有密闭的第二保温腔，所述第二恒温箱31上开设有与所述第二保温腔连通的第二进料口311、第二出料口312、第三出料口313以及第四出料口314，所述第二保温腔内设有第二加热器315和第二温度传感器316，二者配合使用从而使第二保温腔内的温度保持恒定，两个所述剥离锟32位于所述第二保温腔内且相对设置，所述阳极离型膜收卷锟33、所述质子交换膜收卷锟34及所述阴极离型膜收卷锟35均位于所述第二保温腔外且分别用于对所述阳极离型膜4、所述质子交换膜6以及所述阴极离型膜5进行收卷。
本实用新型提供的膜电极涂布装置的工作过程是：
(1)离型膜涂布阶段：离型膜涂布机构1将阳极离型膜4的A面以及阴极离型膜5的B面分别涂上阳极催化剂和阴极催化剂并烘干；
(2)热压接转印阶段：经离型膜涂布机构1处理后的阳极离型膜4和阴极离型膜5，以及质子交换膜6从第一进料口211进入第一保温腔内，经两个热压锟22热压接后从第一出料口212离开第一保温腔，质子交换膜6的正反两面分别与A面和B面相抵接，第一保温腔内的温度设定为质子交换膜6的玻璃化转变温度以上、热分解温度以下；
(3)离型膜剥离阶段：经热压接机构2处理后的阳极离型膜4、阴极离型膜5以及质子交换膜6从第二进料口311进入第二保温腔，经过两个剥离锟32之间的空隙之后分别从第二出料口312、第三出料口313以及第四出料口314离开第二保温腔，并分别被阳极离型膜收卷锟33、质子交换膜收卷锟34以及阴极离型膜收卷锟35收卷，第二保温腔内的温度设定为比第一保温腔的温度低20℃。
进一步地，请参照图1，所述离型膜涂布机构1包括阳极离型膜放卷锟11、第一涂布头12、第一烘烤箱13、阴极离型膜放卷锟14、第二涂布头15、第二烘烤箱16以及质子交换膜放卷锟17，所述阳极离型膜放卷锟11用于放出所述阳极离型膜4，所述第一涂布头12设置于所述阳极离型膜4的上方且用于向所述阳极离型膜4涂上阳极催化剂，所述第一烘烤箱13用于对涂上阳极催化剂的阳极离型膜4进行烘烤；所述阴极离型膜放卷锟14用于放出所述阴极离型膜5，所述第二涂布头15设置于所述阴极离型膜5的上方且用于向所述阴极离型膜5涂上阴极催化剂，所述第二烘烤箱16用于对涂上阴极催化剂的阴极离型膜5进行烘烤，所述质子交换膜放卷锟17用于放出质子交换膜6。
进一步地，请参照图1，所述热压接机构2还包括第一换向锟23以及第二换向锟24，所述第一换向锟23和所述第二换向锟24均设置于所述第一保温腔内。经离型膜涂布机构1处理后的阳极离型膜4和阴极离型膜5，以及质子交换膜6从第一进料口211进入第一保温腔内后，会先经过第一换向锟23和第二换向锟24后，再经过两个热压锟22热压接转印，这样能增加热压接转印前的预热时间，使阳极离型膜4、阴极离型膜5以及质子交换膜6在热压接转印前达到设定的预热温度。
进一步地，请参照图1，所述剥离机构3还包括第三换向锟36以及第四换向锟37，所述第三换向锟36和所述第四换向锟37均设置于所述第二保温腔内。经热压接机构2处理后的阳极离型膜4、阴极离型膜5以及质子交换膜6从第二进料口311进入第二保温腔后会先经过第三换向锟36以及第四换向锟37，再经过两个剥离锟32之间的空隙，从而增加了剥离前的温度调整时间，使阳极离型膜4、阴极离型膜5以及质子交换膜6在剥离前达到设定的温度。
进一步地，请参照图1，所述剥离机构3还包括第一剥离角度设定锟38以及第二剥离角度设定锟39，所述第一剥离角度设定锟38和所述第二剥离角度设定锟39均设置于所述第二保温腔外，所述第一剥离角度设定锟38位于所述第二出料口312与所述阳极离型膜收卷锟33之间，所述第二剥离角度设定锟39位于所述第四出料口314与所述阴极离型膜收卷锟35之间，通过调整第一剥离角度设定锟38以及第二剥离角度设定锟39的位置从而可以改变阳极离型膜4以及阴极离型膜5的剥离角度，从而达到最佳的剥离效果。
为了更好地理解本实用新型，以下结合图1来对本实用新型提供的膜电极涂布装置的工作过程进行详细说明：
(1)离型膜涂布阶段：离型膜涂布机构1将阳极离型膜4的A面以及阴极离型膜5的B面分别涂上阳极催化剂和阴极催化剂并烘干；
(2)热压接转印阶段：经离型膜涂布机构1处理后的阳极离型膜4和阴极离型膜5，以及质子交换膜6从第一进料口211进入第一保温腔内，经两个热压锟22热压接后从第一出料口212离开第一保温腔，质子交换膜6的正反两面分别与A面和B面相抵接，第一保温腔内的温度设定为质子交换膜6的玻璃化转变温度以上、热分解温度以下；
(3)离型膜剥离阶段：经热压接机构2处理后的阳极离型膜4、阴极离型膜5以及质子交换膜6从第二进料口311进入第二保温腔，经过两个剥离锟32之间的空隙之后分别从第二出料口312、第三出料口313以及第四出料口314离开第二保温腔，并分别被阳极离型膜收卷锟33、质子交换膜收卷锟34以及阴极离型膜收卷锟35收卷，第二保温腔内的温度设定为比第一保温腔的温度低20℃，该温度是剥离前最佳的温度，若高于这一温度会导致催化剂残留在离型膜上，若低于这一温度会导致最终的产品发生褶皱。
综上所述，本实用新型通过在热压接前将阳极离型膜4、阴极离型膜5以及质子交换膜6置于第一保温箱内进行预热，从而增强了催化剂层与质子交换膜6之间的粘结强度；同时，通过在剥离前将阳极离型膜4、阴极离型膜5以及质子交换膜6置于第二保温箱内调节其温度，使其在剥离前保持在最佳的温度，从而既不会因为剥离前温度过高导致催化剂残留在离型膜上，也不会因为剥离前温度过低导致最终的产品发生褶皱。
以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种膜电极涂布装置，其特征在于，包括：离型膜涂布机构、热压接机构以及剥离机构，
所述离型膜涂布机构用于将阳极离型膜和阴极离型膜的一面分别涂上阳极催化剂和阴极催化剂并烘干；
所述热压接机构用于对所述阳极离型膜、所述阴极离型膜以及质子交换膜进行热压接转印，所述热压接机构包括第一恒温箱及两个热压锟，所述第一恒温箱具有密闭的第一保温腔，所述第一恒温箱上开设有与所述第一保温腔连通的第一进料口和第一出料口，所述第一保温腔内设有第一加热器和第一温度传感器，两个所述热压锟位于所述第一保温腔内且相对设置；
所述剥离机构包括第二恒温箱、两个剥离锟、阳极离型膜收卷锟、质子交换膜收卷锟及阴极离型膜收卷锟，所述第二恒温箱具有密闭的第二保温腔，所述第二恒温箱上开设有与所述第二保温腔连通的第二进料口、第二出料口、第三出料口以及第四出料口，所述第二保温腔内设有第二加热器和第二温度传感器，两个所述剥离锟位于所述第二保温腔内且相对设置，所述阳极离型膜收卷锟、所述质子交换膜收卷锟及所述阴极离型膜收卷锟均位于所述第二保温腔外且分别用于对所述阳极离型膜、所述质子交换膜以及所述阴极离型膜进行收卷。
2.如权利要求1所述的膜电极涂布装置，其特征在于，所述离型膜涂布机构包括阳极离型膜放卷锟、第一涂布头、第一烘烤箱、阴极离型膜放卷锟、第二涂布头以及第二烘烤箱，
所述阳极离型膜放卷锟用于放出所述阳极离型膜，所述第一涂布头设置于所述阳极离型膜的上方且用于向所述阳极离型膜涂上阳极催化剂，所述第一烘烤箱用于对涂上阳极催化剂的阳极离型膜进行烘烤；
所述阴极离型膜放卷锟用于放出所述阴极离型膜，所述第二涂布头设置于所述阴极离型膜的上方且用于向所述阴极离型膜涂上阴极催化剂，所述第二烘烤箱用于对涂上阴极催化剂的阴极离型膜进行烘烤。
3.如权利要求1所述的膜电极涂布装置，其特征在于，所述热压接机构还包括第一换向锟以及第二换向锟，所述第一换向锟和所述第二换向锟均设置于所述第一保温腔内。
4.如权利要求1所述的膜电极涂布装置，其特征在于，所述剥离机构还包括第三换向锟以及第四换向锟，所述第三换向锟和所述第四换向锟均设置于所述第二保温腔内。
5.如权利要求1所述的膜电极涂布装置，其特征在于，所述剥离机构还包括第一剥离角度设定锟以及第二剥离角度设定锟，所述第一剥离角度设定锟和所述第二剥离角度设定锟均设置于所述第二保温腔外，所述第一剥离角度设定锟位于所述第二出料口与所述阳极离型膜收卷锟之间，所述第二剥离角度设定锟位于所述第四出料口与所述阴极离型膜收卷锟之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111740120A (zh) * 2020-06-30 2020-10-02 武汉理工新能源有限公司 一种膜电极、其制备方法和燃料电池
CN111790534A (zh) * 2020-07-01 2020-10-20 东风汽车集团有限公司 一种用于制备质子交换膜膜电极的双面涂敷装置

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