CN213315820U - 膜电极喷涂设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膜电极喷涂设备，包括喷涂机构，所述喷涂机构用于喷涂膜电极；移动装置，所述移动装置与所述喷涂机构连接，所述移动装置用于驱动所述喷涂机构移动；至少一个供料系统，所述供料系统包括注射泵和驱动装置；所述注射泵包括筒体和活塞杆；所述筒体用于放置催化剂，所述筒体与所述喷涂机构连通；所述活塞杆与所述筒体活动连接，所述活塞杆与所述驱动装置连接；所述驱动装置用于驱动所述活塞杆运动；控制系统，所述控制系统分别与所述喷涂机构、所述移动装置和所述驱动装置电连接。本实用新型的技术方案，催化剂供给稳定，对膜电极喷涂均匀。

Description

膜电极喷涂设备

技术领域

本实用新型涉及喷涂领域，特别涉及一种膜电极喷涂设备。

背景技术

燃料电池是一种可以将化学能直接转化为电能的装置。其中，质子交换膜燃料电池因其具有高效率、高功率密度、对环境的低侵略性等特点，在汽车动力、便捷式电子设备等领域被广泛认可并应用。

膜电极作为燃料电池的核心部件，一般由质子交换膜、催化剂和碳纸组成。通常催化剂先是被涂覆在碳纸上，然后将两碳纸分别与质子交换膜热压形成膜电极。现有的一些膜电极喷涂设备常因催化剂供给不稳定，导致对膜电极喷涂不均匀。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种膜电极喷涂设备，催化剂供给稳定，对膜电极喷涂均匀。

根据本实用新型实施例的一种膜电极喷涂设备，包括喷涂机构，所述喷涂机构用于喷涂膜电极；移动装置，所述移动装置与所述喷涂机构连接，所述移动装置用于驱动所述喷涂机构移动；至少一个供料系统，所述供料系统包括注射泵和驱动装置；所述注射泵包括筒体和活塞杆；所述筒体用于放置催化剂，所述筒体与所述喷涂机构连通；所述活塞杆与所述筒体活动连接，所述活塞杆与所述驱动装置连接；所述驱动装置用于驱动所述活塞杆运动；控制系统，所述控制系统分别与所述喷涂机构、所述移动装置和所述驱动装置电连接。

上述技术方案至少具有如下有益效果：本实用新型采用了至少一个供料系统给喷涂机构供料，通过驱动装置驱动活塞杆运动，使筒体内的催化剂均匀稳定供给喷涂机构，由喷涂机构对膜电极进行喷涂。本实用新型的技术方案催化剂供料稳定而且供料速度可以调节，膜电极喷涂均匀。

根据本实用新型的一些实施例，所述喷涂机构包括静电喷头与电源模块；所述静电喷头与所述移动装置连接，所述移动装置用于驱动所述静电喷头移动；所述静电喷头与所述电源模块连接；所述电源模块与所述控制系统电连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述喷涂机构包括超声喷头与超声发生模块；所述超声喷头与所述移动装置连接，所述移动装置用于驱动所述超声喷头移动，所述超声喷头与所述超声发生模块连接；所述超声喷头和所述超声发生模块与所述控制系统电连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述驱动装置包括伺服电机、滚珠丝杠副和连接块；所述伺服电机与所述滚珠丝杠副的滚珠丝杠连接，所述伺服电机用于驱动所述滚珠丝杠转动；所述连接块与所述滚珠丝杠副的螺母连接，所述连接块与所述活塞杆连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述驱动装置还包括安装块和固定架；所述伺服电机和所述滚珠丝杠副分别安装在所述安装块上；所述筒体和所述安装块分别安装在所述固定架上。

根据本实用新型的一些实施例，所述膜电极喷涂设备还包括加热吸附平台，所述加热吸附平台置于所述喷涂机构下方，所述加热吸附平台用于吸附固定膜电极和加热挥发催化剂，所述加热吸附平台与所述控制系统电连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述加热吸附平台包括顶板、加热电路板和底板；所述顶板上设有若干个吸孔，所述吸孔用于吸附固定膜电极；所述顶板与所述底板连接；所述加热电路板设于所述顶板与所述底板之间，所述加热电路板与所述控制系统电连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述底板设有凹陷部；所述顶板与所述底板连接形成腔体；所述腔体与每个所述吸孔连通；所述加热电路板设于所述腔体内。

根据本实用新型的一些实施例，所述膜电极喷涂设备还包括废液收集桶；所述废液收集桶用于收集废液。

根据本实用新型的一些实施例，所述膜电极喷涂设备还包括顶升平台；所述加热吸附平台安装于所述顶升平台上；所述顶升平台用于调整所述加热吸附平台的高度。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例的膜电极喷涂设备的整体结构示意图；

图2为根据本实用新型实施例的膜电极喷涂设备的内部结构示意图；

图3为根据本实用新型实施例的喷涂机构的结构示意图；

图4为根据本实用新型实施例的供料系统的结构示意图；

图5为根据本实用新型实施例的供料系统的爆炸图；

图6为根据本实用新型实施例的加热吸附平台和顶升平台的结构示意图；

图7为根据本实用新型实施例的加热吸附平台的爆炸图；

图8为根据本实用新型实施例的加热吸附平台的剖视图。

附图标记：喷涂机构100，静电喷头110，移动装置200，供料系统300，注射泵310，筒体311，活塞杆312，驱动装置320，伺服电机321，滚珠丝杠副322，连接块323，安装块324，固定架330，加热吸附平台400，顶板410，吸孔411，加热电路板420，底板430，凹陷部431，腔体440，废液收集桶500，顶升平台600。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图6,根据本实用新型实施例的膜电极喷涂设备，包括喷涂机构100，喷涂机构100用于喷涂膜电极；移动装置200，移动装置200与喷涂机构100连接，移动装置200用于驱动喷涂机构100移动；至少一个供料系统300，供料系统300包括注射泵310和驱动装置320；注射泵310包括筒体311和活塞杆312；筒体311用于放置催化剂，筒体311与喷涂机构100连通；活塞杆312与筒体311活动连接，活塞杆312与驱动装置320连接；驱动装置320用于驱动活塞杆312运动；控制系统，控制系统分别与喷涂机构100、移动装置200和驱动装置320电连接。

具体的，通过驱动装置320驱动活塞杆312运动，使筒体311内的催化剂供给喷涂机构100，由喷涂机构100对膜电极进行喷涂。

进一步的，通过驱动装置320驱动注射泵310供给催化剂给喷涂机构100，供给速度可以调整，供料速度稳定，膜电极喷涂均匀。在一些实施例中，还包括多个供料系统300对喷涂机构100供料，每个供料系统300的注射泵310的筒体311的管径规格不同，催化剂的供给速度可以在0.05m l/mi n-100m l/mi n范围内调整，但不限于此，可根据实际喷涂需要进行选择。

更进一步的，在一些实施例中，移动装置200采用直角坐标机器人，精度高，运行速度稳定可调，带动喷涂机构100运动更平稳，使膜电极喷涂更均匀。但不限于此，可根据实际进行选择。

一般的，在一些实施例中，喷涂机构100、移动装置200和供料系统300均设于机架上，但不限于此，可根据实际需要进行设置。

参照图3，在一些实施例中，喷涂机构100包括静电喷头110与电源模块；静电喷头110与移动装置200连接，移动装置200用于驱动静电喷头110移动；静电喷头110与电源模块连接；电源模块与所述控制系统电连接。

具体的，电源模块为高压静电电源，喷涂电压为0-15kV,通过高压静电电源施加电压，使催化剂液体因为带同种电荷而相互排斥，从而达到雾化效果，再由静电喷头将雾化的催化剂喷涂到膜电极上。通过控制系统可以控制电源模块的喷涂电压大小和静电喷头110的喷涂。

在一些实施例中，喷涂机构100包括超声喷头与超声发生模块；超声喷头与移动装置200连接，移动装置200用于驱动超声喷头移动，超声喷头与超声发生模块连接；超声发生模块与所述控制系统电连接。

具体的，超声喷头与超声发生模块连接，通过超声发生模块产生高频振动，为催化剂液体提供挣脱溶液表面张力的能量，形成微小液滴，再由超声喷头将催化剂喷涂到膜电极上。通过控制系统可以控制超声发生模块的振动频率和超声喷头的喷头。

参照图4和图5，在一些实施例中，驱动装置320包括伺服电机321、滚珠丝杠副322和连接块323；伺服电机321与滚珠丝杠副322的滚珠丝杠连接，伺服电机321用于驱动滚珠丝杠转动；连接块323与滚珠丝杠副322的螺母连接，连接块323与活塞杆312连接。

具体的，伺服电机321驱动滚珠丝杠副322的滚珠丝杠转动，进而带动通过连接块323与螺母连接的活塞杆312做直线运动，使筒体311内的催化剂供给喷涂机构100，由喷涂机构100对膜电极进行喷涂。采用伺服电机321驱动运动，相较于一些实施例中采用步进电机驱动，克服了步进电机失步的问题，精度更高，供料速度更稳定，膜电极喷涂更均匀，但不限于此，可根据需要进行选择。

参照图4和图5，在一些实施例中，驱动装置320还包括安装块324和固定架330；伺服电机321和滚珠丝杠副322分别安装在安装块324上；筒体311和安装块324分别安装在固定架330上。

具体的，滚珠丝杠副322的滚珠丝杠的支撑端安装在安装块324上，安装块324还能限制滚珠丝杠副322的螺母的回转状态。固定架330使供料系统300整体结构更加紧凑，也便于注射泵310的拆卸与更换。

参照图1，在一些实施例中，膜电极喷涂设备还包括加热吸附平台400，加热吸附平台400置于喷涂机构100下方，加热吸附平台400用于吸附固定膜电极和加热挥发催化剂，加热吸附平台400与控制系统电连接。膜电极吸附固定在加热吸附平台400上，加热吸附平台400对膜电极进行加热来挥发催化剂。

参照图7，在一些实施例中，加热吸附平台400包括顶板410、加热电路板420和底板430；顶板410上设有若干个吸孔411，吸孔411用于吸附固定膜电极；顶板410与底板430连接；加热电路板420设于顶板410与底板430之间，加热电路板420与控制系统电连接。

具体的，膜电极通过吸孔411吸附固定在顶板410上；加热电路板420与控制系统电连接，通过控制系统可以控制加热电路板420的加热温度来挥发催化剂，加热温度范围从室温(例如25℃)至120℃，但不限于此，可根据实际催化剂溶剂进行选择。

进一步的，顶板410和底板430的材质可以为铝合金、铜及不锈钢等，但不限于此，可根据实际进行选择。顶板410和底板430表面还设有防腐蚀涂层，防止被喷涂液体腐蚀。

参照图7和图8，在一些实施例中，底板430设有凹陷部431；顶板410与底板430连接形成腔体440；腔体440与每个吸孔411连通；加热电路板420设于腔体440内。

具体的，腔体440与每个吸孔411连通，腔体440外设有气动接头，腔体440通过气管与外部设备(例如：抽气泵)连通。通过外部设备(例如：抽气泵)对腔体440抽真空，将膜电极吸附固定在顶板410上。

参照图2，在一些实施例中，膜电极喷涂设备还包括废液收集桶500；废液收集桶500用于收集废液。

具体的，移动装置200带动喷涂机构100至废液收集桶500上方，通过供料系统300对喷涂机构100提供清洗液，喷涂机构100清洗后将清洗后的废液排到废液收集桶500内。

参照图6，在一些实施例中，膜电极喷涂设备还包括顶升平台600；加热吸附平台400安装于顶升平台600上；顶升平台600用于调整加热吸附平台400的高度，使加热吸附平台上的膜电极位于合适位置，更利于喷涂机构进行喷涂。

一般的，顶升平台600通过人工调整加热吸附平台，但不限于此，在一些实施例中，顶升平台600还包括驱动机构，驱动机构与控制系统电连接，通过控制系统控制驱动机构运动来调整加热吸附平台的高度。

下面参考图1以一个具体的实施例详细描述根据本实用新型实施例的膜电极喷涂设备。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本实用新型的具体限制。

结合图2至图8，本实用新型实施例的膜电极喷涂设备，包括喷涂机构100、移动装置200、供料系统300、加热吸附平台400、废液收集桶500、顶升平台600和控制系统。

喷涂机构100包括静电喷头110与电源模块；静电喷头110与电源模块。

移动装置200为直角坐标机器人，静电喷头110与移动装置200连接。

供料系统300包括注射泵310和驱动装置320；注射泵310包括筒体311和活塞杆312；筒体311与喷涂机构100连通；活塞杆312与筒体311活动连接，活塞杆312与驱动装置320连接；驱动装置320用于驱动活塞杆312运动；驱动装置320包括伺服电机321、滚珠丝杠副322、连接块323、安装块324和固定架330。伺服电机321与滚珠丝杠副322的滚珠丝杠连接，伺服电机321用于驱动滚珠丝杠转动；连接块323与滚珠丝杠副322的螺母连接，连接块323与活塞杆312连接；伺服电机321和滚珠丝杠副322分别安装在安装块324上；筒体311和安装块324分别安装在固定架330上。

加热吸附平台400安装于顶升平台600上；加热吸附平台400包括顶板410、加热电路板420和底板430；顶板410上设有若干个吸孔411，吸孔411用于吸附固定膜电极；底板430设有凹陷部431；顶板410与底板430连接形成腔体440；腔体440与每个吸孔411连通；加热电路板420设于腔体440内。

控制系统分别与喷涂机构100、移动装置200、驱动装置320和加热吸附平台400电连接。

膜电极设备工作过程具体如下：

(1)膜电极放置在加热吸附平台400的顶板410上；通过控制系统控制，对腔体440抽真空，将膜电极吸附固定在顶板410上。

(2)通过控制系统设定移动装置200的喷涂路径、供料系统300的供料速度和加热吸附平台400的加热温度。

(3)供料系统300按照控制系统设定的供料速度，由伺服电机321驱动滚珠丝杠副322的滚珠丝杠转动，带动通过连接块323与滚珠丝杠副322的螺母连接的活塞杆312运动，将筒体311内的催化剂供给至喷涂机构100。

(4)电源模块施加电压，使催化剂液体因为带同种电荷而相互排斥，从而达到雾化效果；移动装置200按照控制系统设定的路径带动静电喷头110沿喷涂路径移动，静电喷头110将雾化的催化剂均匀地喷涂到膜电极上。

(5)加热吸附平台400的加热电路板420按照控制系统设定的加热温度进行加热，待膜电极上的催化剂溶剂加热挥发后，即完成喷涂。

(6)当静电喷头110需要清洗时，移动装置200带动静电喷头至废液收集桶500上方，由供料系统300向喷涂机构100供给清洗液；清洗液清洗静电喷头110后，将废液排至废液收集桶500中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体地”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种膜电极喷涂设备，其特征在于，包括：

喷涂机构，所述喷涂机构用于喷涂膜电极；

移动装置，所述移动装置与所述喷涂机构连接，所述移动装置用于驱动所述喷涂机构移动；

至少一个供料系统，所述供料系统包括注射泵和驱动装置；所述注射泵包括筒体和活塞杆；所述筒体用于放置催化剂，所述筒体与所述喷涂机构连通；所述活塞杆与所述筒体活动连接，所述活塞杆与所述驱动装置连接；所述驱动装置用于驱动所述活塞杆运动；

控制系统，所述控制系统分别与所述喷涂机构、所述移动装置和所述驱动装置电连接。

2.根据权利要求1所述的膜电极喷涂设备，其特征在于：所述喷涂机构包括静电喷头与电源模块；所述静电喷头与所述移动装置连接，所述移动装置用于驱动所述静电喷头移动；所述静电喷头与所述电源模块连接；所述电源模块与所述控制系统电连接。

3.根据权利要求1所述的膜电极喷涂设备，其特征在于：所述喷涂机构包括超声喷头与超声发生模块；所述超声喷头与所述移动装置连接，所述移动装置用于驱动所述超声喷头移动，所述超声喷头与所述超声发生模块连接；所述超声发生模块与所述控制系统电连接。

4.根据权利要求1所述的膜电极喷涂设备，其特征在于：所述驱动装置包括伺服电机、滚珠丝杠副和连接块；所述伺服电机与所述滚珠丝杠副的滚珠丝杠连接，所述伺服电机用于驱动所述滚珠丝杠转动；所述连接块与所述滚珠丝杠副的螺母连接，所述连接块与所述活塞杆连接。

5.根据权利要求4所述的膜电极喷涂设备，其特征在于：所述驱动装置还包括安装块和固定架；所述伺服电机和所述滚珠丝杠副分别安装在所述安装块上；所述筒体和所述安装块分别安装在所述固定架上。

6.根据权利要求1所述的膜电极喷涂设备，其特征在于：所述膜电极喷涂设备还包括加热吸附平台，所述加热吸附平台置于所述喷涂机构下方，所述加热吸附平台用于吸附固定膜电极和加热挥发催化剂，所述加热吸附平台与所述控制系统电连接。

7.根据权利要求6所述的膜电极喷涂设备，其特征在于：所述加热吸附平台包括顶板、加热电路板和底板；所述顶板上设有若干个吸孔，所述吸孔用于吸附固定膜电极；所述顶板与所述底板连接；所述加热电路板设于所述顶板与所述底板之间，所述加热电路板与所述控制系统电连接。

8.根据权利要求7所述的膜电极喷涂设备，其特征在于：所述底板设有凹陷部；所述顶板与所述底板连接形成腔体；所述腔体与每个所述吸孔连通；所述加热电路板设于所述腔体内。

9.根据权利要求1所述的膜电极喷涂设备，其特征在于：所述膜电极喷涂设备还包括废液收集桶；所述废液收集桶用于收集废液。

10.根据权利要求6至8任一所述的膜电极喷涂设备，其特征在于：所述膜电极喷涂设备还包括顶升平台；所述加热吸附平台安装于所述顶升平台上；所述顶升平台用于调整所述加热吸附平台的高度。

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