CN214672709U - 一种质子交换膜的生产加工装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种质子交换膜的生产加工装置,包括依次布置的放卷机构、等离子体处理机构、清洁机构、涂布机构、辊压机构和收卷机构,放卷机构上缠绕有ePTFE膜,放卷机构和收卷机构之间设置有若干个牵引辊,ePTFE膜绕过若干个牵引辊,ePTFE膜依次经过等离子体处理机构、清洁机构、涂布机构和辊压机构,清洁机构和涂布机构之间设置有第一烘箱,涂布机构和辊压机构之间设置有第二烘箱。本实用新型公开的一种质子交换膜的生产加工装置,多孔ePTFE膜卷材在线进行等离子体处理,质子交换膜成型效率高、质量好,缩短单位生产时间,便于批量生产。
Description
技术领域
本实用新型属于燃料电池质子交换膜生产领域,尤其涉及一种质子交换膜的生产加工装置。
背景技术
质子交换膜是质子交换膜燃料电池的重要核心部件之一,主要起到传导质子、隔绝燃料的作用,其厚度、强度、质子传导率直接决定了燃料电池的性能。超薄质子交换膜通常是由ePTFE(膨体聚四氟乙烯)为衬底,复合全氟磺酸树脂所制成的。
现有的质子交换膜生产过程中,均存在一些缺陷。如中国专利201811452921.6中公开了一种ePTFE增强型质子交换膜成型方法,采用ePTFE膜包裹板状工作电极,通过电沉积的方式,在阳离子交换树脂溶液中,将树脂沉积在ePTFE的表面,通过调控沉积电流或电压、溶液组分、工作电极浸润面积、电极距离和沉积时间,制备不同厚度的增强膜。但是,阳离子交换树脂溶液粘度较高、迁移速度慢,并且制备的增强膜面积小,导致成品率低及成本高。另外中国专利201120260407.X中公开了一种用于燃料电池的质子交换膜,该方法将溶解有聚苯并咪唑的有机溶液滴涂在具有孔隙的聚四氟乙烯膜上,再依次浸渍于磷钨酸、磷钼酸或者硅钨酸的水溶液和磷酸或者多聚磷酸中,得到复合膜。该方法制备的复合膜存在电导率较低以及质子传导体分布不均的缺点。因此,缺少一种质子交换膜生产机构,以解决现有技术中存在的质子交换膜难以批量化生产,以及质子传导性较差的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于:提供一种质子交换膜的生产加工装置,多孔ePTFE膜卷材在线进行等离子体处理,质子交换膜成型效率高、质量好,缩短单位生产时间,便于批量生产。
为了实现上述目的,本实用新型采用了如下技术方案:一种质子交换膜的生产加工装置,包括依次布置的放卷机构、等离子体处理机构、清洁机构、涂布机构、辊压机构和收卷机构,放卷机构上缠绕有ePTFE膜,放卷机构和收卷机构之间设置有若干个牵引辊,ePTFE膜绕过若干个牵引辊,ePTFE膜依次经过等离子体处理机构、清洁机构、涂布机构和辊压机构,清洁机构和涂布机构之间设置有第一烘箱,涂布机构和辊压机构之间设置有第二烘箱。
作为上述技术方案的进一步描述:
等离子体处理机构包括真空室、电极和牵引机构,真空室两端的内壁上设置有电极,真空室两端还设置有对称布置的牵引机构,牵引机构包括支撑板、主动牵引辊和从动牵引辊,支撑板固定安装在真空室上,主动牵引辊和从动牵引辊固定安装在支撑板上,主动牵引辊和从动牵引辊对称布置在ePTFE膜两侧。
作为上述技术方案的进一步描述:
ePTFE膜为多孔ePTFE膜。
作为上述技术方案的进一步描述:
等离子体处理机构中等离子体处理气体包括氩气、氮气、二氧化碳和氧气。
作为上述技术方案的进一步描述:
涂布机构为挤压式涂布机构。
作为上述技术方案的进一步描述:
辊压机构和收卷机构之间设置有第三烘箱。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果是:
1、本实用新型中,在将全氟磺酸树脂溶液涂布在ePTFE膜上之前,先通过等离子体处理机构对ePTFE膜表面进行等离子体处理,提高制成的质子交换膜的质子传导性。
2、本实用新型中,在连续的生产线上,ePTFE膜依次经历等离子体处理-涂敷-碾压-烘干,最后收卷,实现了增强型质子交换膜的一次成型,生产高效、操作过程简单,可以实现大规模批量生产。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为一种质子交换膜的生产加工装置的结构示意图。
图2为一种质子交换膜的生产加工装置中等离子体处理机构的结构示意图。
图例说明:
1、放卷机构;2、收卷机构;3、等离子体处理机构;31、真空室;32、电极;33、牵引机构;331、支撑板;332、主动牵引辊;333、从动牵引辊;4、清洁机构;41、第一烘箱;5、涂布机构;51、第二烘箱;6、辊压机构;61、第三烘箱;7、ePTFE膜;8、牵引辊。
具体实施方式
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。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-2,本实用新型提供一种技术方案:一种质子交换膜的生产加工装置,包括依次布置的放卷机构1、等离子体处理机构3、清洁机构4、涂布机构5、辊压机构6和收卷机构2,放卷机构1上缠绕有ePTFE膜7,放卷机构1和收卷机构2之间设置有若干个牵引辊8,ePTFE膜7绕过若干个牵引辊8,ePTFE膜7依次经过等离子体处理机构3、清洁机构4、涂布机构5和辊压机构6,清洁机构4和涂布机构5之间设置有第一烘箱41,涂布机构5和辊压机构6之间设置有第二烘箱51。
等离子体处理机构3包括真空室31、电极32和牵引机构33,真空室31两端的内壁上设置有电极32,真空室31两端还设置有对称布置的牵引机构33,牵引机构33包括支撑板331、主动牵引辊332和从动牵引辊333,支撑板331固定安装在真空室31上,主动牵引辊332和从动牵引辊333固定安装在支撑板331上,主动牵引辊332和从动牵引辊333对称布置在ePTFE膜7两侧。ePTFE膜7为多孔ePTFE膜。等离子体处理机构3中等离子体处理气体包括氩气、氮气、二氧化碳和氧气。涂布机构5为挤压式涂布机构。辊压机构6和收卷机构2之间设置有第三烘箱61。
工作原理:增强型质子交换膜的制备步骤,具体如下:
S1、将多孔ePTFE膜卷材经过等离子体处理;
S2、采用有机溶剂对预处理的多孔ePTFE膜进行喷淋清洗;
S3、采用第一烘箱对上述的多孔ePTFE膜进行烘干;
S4、在上述的多孔ePTFE膜的两侧挤压涂布全氟磺酸树脂;
S5、采用第二烘箱对上述涂敷有全氟磺酸树脂的复合膜进行干燥;
S6、采用加热辊压机对上述复合膜进行碾压;
S7、采用第三烘箱对上述复合膜进行干燥,将醇类溶剂完全挥发,最后进行收卷,得到增强型质子交换膜。
等离子体处理机构3的工作原理为采用直流辉光放电中较长的正柱区产生冷等离子体,并利用它对ePTFE膜表面进行处理。等离子体处理气体为氩气、氮气、二氧化碳和氧气等,处理时间为5-180秒,处理温度为20-80度。
清洁机构4使用的有机溶剂为醇类溶剂或其混合物,处理时间为1-10秒。
第一烘箱的温度设置为50-100℃之间,依据有机溶剂的成份而定。
涂布机构5在ePTFE膜的两侧涂布全氟磺酸树脂溶液。
第二烘箱的温度设置为50-100℃之间,具体依据全氟磺酸树脂溶液的溶剂成份而定。
加热辊压机(辊压机构6)的压力为0.1-5Mpa,辊压线速度为0.1-10米/秒,温度设置为80-120度。
第三烘箱的温度设置为50-100℃之间,具体依据全氟磺酸树脂溶液的溶剂成份而定。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种质子交换膜的生产加工装置,其特征在于,包括依次布置的放卷机构(1)、等离子体处理机构(3)、清洁机构(4)、涂布机构(5)、辊压机构(6)和收卷机构(2),所述放卷机构(1)上缠绕有ePTFE膜(7),所述放卷机构(1)和所述收卷机构(2)之间设置有若干个牵引辊(8),所述ePTFE膜(7)绕过若干个所述牵引辊(8),所述ePTFE膜(7)依次经过等离子体处理机构(3)、清洁机构(4)、涂布机构(5)和辊压机构(6),所述清洁机构(4)和所述涂布机构(5)之间设置有第一烘箱(41),所述涂布机构(5)和所述辊压机构(6)之间设置有第二烘箱(51)。
2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜的生产加工装置,其特征在于,所述等离子体处理机构(3)包括真空室(31)、电极(32)和牵引机构(33),所述真空室(31)两端的内壁上设置有所述电极(32),所述真空室(31)两端还设置有对称布置的所述牵引机构(33),所述牵引机构(33)包括支撑板(331)、主动牵引辊(332)和从动牵引辊(333),所述支撑板(331)固定安装在所述真空室(31)上,所述主动牵引辊(332)和所述从动牵引辊(333)固定安装在所述支撑板(331)上,所述主动牵引辊(332)和所述从动牵引辊(333)对称布置在所述ePTFE膜(7)两侧。
3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜的生产加工装置,其特征在于,所述ePTFE膜(7)为多孔ePTFE膜。
4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜的生产加工装置,其特征在于,所述等离子体处理机构(3)中等离子体处理气体包括氩气、氮气、二氧化碳和氧气。
5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜的生产加工装置,其特征在于,所述涂布机构(5)为挤压式涂布机构。
6.根据权利要求1所述的一种质子交换膜的生产加工装置,其特征在于,所述辊压机构(6)和所述收卷机构(2)之间设置有第三烘箱(61)。
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CN202120675051.XU CN214672709U (zh) | 2021-04-02 | 2021-04-02 | 一种质子交换膜的生产加工装置 |
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CN117080511A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-17 | 国家电投集团氢能科技发展有限公司 | 质子交换膜加工装置及加工方法 |
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CN117080511A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-17 | 国家电投集团氢能科技发展有限公司 | 质子交换膜加工装置及加工方法 |
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