CN215465442U

CN215465442U - 一种燃料电池催化剂喷涂用治具

Info

Publication number: CN215465442U
Application number: CN202121545997.0U
Authority: CN
Inventors: 贺阳; 喻强; 吉玉婷; 林烜; 蒋永伟; 孙毅
Original assignee: Aerospace Hydrogen Energy Shanghai Technology Co ltd; Shanghai Institute of Space Power Sources
Current assignee: Aerospace Hydrogen Energy Shanghai Technology Co ltd; Shanghai Institute of Space Power Sources
Priority date: 2021-07-08
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2031-07-08

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池催化剂喷涂用治具，包括：喷涂膜；具有多个透气孔的喷涂框，喷涂框的中央具有镂空结构；喷涂框包括：第一喷涂框、第二喷涂框；第一喷涂框与喷涂膜的第一面固定，第二喷涂框与喷涂膜的第二面固定，形成第一喷涂框‑喷涂膜‑第二喷涂框结构；真空吸附板，真空吸附板的中央具有凸起结构，凸起结构能够卡合到喷涂框的镂空结构中，使真空吸附板与第一喷涂框或第二喷涂框固定；真空吸附板具有多个吸附孔，真空吸附板通过吸附孔与透气孔的配合提供吸力，使第一喷涂框‑喷涂膜‑第二喷涂框与真空吸附板吸附固定。

Description

一种燃料电池催化剂喷涂用治具

技术领域

本实用新型涉及燃料电池膜电极技术领域，具体涉及一种燃料电池催化剂喷涂用治具。

背景技术

作为燃料电池核心的发电部件，膜电极决定了燃料电池的性能和寿命，占电池成本的50～70％。膜电极制备技术经过不断革新，已从气体扩散电极工艺逐渐过渡到CCM膜电极工艺，该方法生产的膜电极将催化剂层直接涂覆在质子交换膜的两侧，再通过热压或冷贴等方式与气体扩散层结合形成“CCM”结构膜电极，提高了催化剂层与质子交换膜之间的粘合力，避免造成上一代膜电极使用过程中催化剂利用率低的状况。

采用超声喷涂等工艺可制备出均匀、致密的膜电极催化层，因此被普遍认为是当前CCM膜电极的关键制备技术。现有技术中，CCM膜电极超声喷涂工艺通常为：将喷涂膜置于加热的真空吸盘上，然后将规定尺寸的喷涂模具置于喷涂膜上，待完成一面喷涂后将喷涂膜翻转进行第二面喷涂。

专利申请号201410024434.5，该膜电极制备夹具中的吸气底盘尺寸小于金属喷框，喷涂膜的固定作用主要为活性喷涂区域的真空吸力以及长尾夹对上下金属喷框的夹持作用。喷涂膜面积与真空吸盘、喷涂模具的尺寸无法完全匹配，喷涂区域以外的质子膜无法通过真空吸附进行固定，可能会导致喷涂过程喷涂膜吸水而导致溶胀变形，使得溶剂干燥的喷涂膜形成大量褶皱。

专利申请号201420567276.3，该喷涂治具在完成第一面喷涂后，需将整套喷涂治具取下，再将喷涂膜取出并反转至另一面，最后按顺序依次将治具部件及喷涂膜进行安装，最后完成第二面喷涂。完成第一面喷涂后再取出第二面进行组装、喷涂的过程过于繁琐，尤其随着喷涂膜材料不断进步，15微米以下的超薄膜已逐渐成为行业主流，上述过程极易引起涂覆膜损坏，可能产生定位误差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种燃料电池催化剂喷涂用治具，解决上述缺陷，避免喷涂膜翻面过程引起的损伤及定位误差，提高电极喷涂效率。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种燃料电池催化剂喷涂用治具，其包括：喷涂膜；具有多个透气孔的喷涂框，所述喷涂框的中央具有镂空结构；所述喷涂框包括：第一喷涂框、第二喷涂框；其中，第一喷涂框与喷涂膜的第一面固定，第二喷涂框与喷涂膜的第二面固定，形成第一喷涂框-喷涂膜-第二喷涂框结构；及真空吸附板，所述真空吸附板的中央具有凸起结构，所述凸起结构能够卡合到喷涂框的镂空结构中，使所述真空吸附板与所述第一喷涂框或所述第二喷涂框固定；所述真空吸附板具有多个吸附孔，真空吸附板通过吸附孔与透气孔的配合提供吸力，使第一喷涂框-喷涂膜-第二喷涂框与真空吸附板吸附固定；在所述喷涂膜第一面喷涂状态下，真空吸附板与第二喷涂框卡合固定；所述喷涂膜第二面喷涂状态下，真空吸附板与第一喷涂框卡合固定。

可选的，所述的燃料电池催化剂喷涂用治具还包括：喷涂挡板；所述喷涂挡板与所述第一喷涂框或所述第二喷涂框固定；所述喷涂挡板开设有镂空部，所述镂空部与喷涂框的镂空结构对应设置。

可选的，所述喷涂挡板镂空部的面积小于等于喷涂框镂空结构的面积，喷涂挡板镂空部的面积为喷涂膜的喷涂面积。

可选的，每套喷涂用治具可配有多个喷涂挡板，以满足不同喷涂膜实现不同喷涂面积的需求。

可选的，所述的燃料电池催化剂喷涂用治具还包括：定位销；喷涂膜、喷涂框、真空吸附板、以及喷涂挡板均设有多个定位通孔，所述定位销穿过定位通孔将喷涂挡板、喷涂框、喷涂膜、以及真空吸附板固定。

可选的，所述透气孔与所述吸气孔对应设置。

可选的，所述透气孔与所述吸气孔的孔径范围为0.01-0.1mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的喷涂框-喷涂膜-喷涂框能够整体翻面，有效降低拆装过程对喷涂膜的损伤及定位误差。

(2)本实用新型可以根据实际需求尺寸配套多个喷涂挡板，满足喷涂膜不同喷涂面积的要求，提高喷涂治具的通用性。

(3)本实用新型通过在喷涂框四周设置透气孔，避免喷涂膜四周液体积聚，减少喷涂膜因吸水溶胀变形而产生褶皱现象的发生。

(4)本实用新型通过定位销对整个治具进行定位，既保证了喷涂过程喷涂膜的固定稳定可靠，同时治具组装及拆卸过程操作简单、方便。

附图说明

图1为本实用新型的一种燃料电池催化剂喷涂用治具的剖视图；

图2为本实用新型的一种燃料电池催化剂喷涂用治具的爆炸图。

图中：1-喷涂挡板，2-第一喷涂框，3-喷涂膜，4-第二喷涂框，5-真空吸附板，6-定位销。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

如图1及图2所示，本实用新型提供了一种燃料电池催化剂喷涂用治具，包括：喷涂膜3；具有多个透气孔的喷涂框，所述喷涂框的中央具有镂空结构；所述喷涂框包括：第一喷涂框2、第二喷涂框4；其中，第一喷涂框2与喷涂膜3的第一面固定，第二喷涂框4与喷涂膜3的第二面固定，形成第一喷涂框2-喷涂膜3-第二喷涂框4结构；真空吸附板5，真空吸附板5的中央具有凸起结构，所述凸起结构能够卡合到喷涂框的镂空结构中，使真空吸附板5与第一喷涂框2或第二喷涂框4固定；真空吸附板5具有多个吸附孔，通过吸附孔与透气孔的配合提供吸力，使第一喷涂框2-喷涂膜3-第二喷涂框4与真空吸附板5吸附固定；在喷涂膜3的第一面喷涂状态下，真空吸附板5与第二喷涂框4卡合固定；在喷涂膜3的第二面喷涂状态下，真空吸附板5与第一喷涂框2卡合固定。

本实用新型在喷涂膜3的第一面喷涂结束后，第一喷涂框2-喷涂膜3-第二喷涂框4可以整体翻面，使真空吸附板5与第一喷涂框2卡合，有效降低拆装过程对喷涂膜3的损伤及定位误差。

本实用新型凸起结构的厚度与喷涂框的镂空结构深度相同，凸起结构的截面面积与镂空结构的截面面积相同，凸起结构恰好能够卡合到镂空结构中，使真空吸附板5与喷涂框能够配合安装。

一些实施例中，喷涂框的透气孔与真空吸附板5的吸气孔对应设置，透气孔与吸气孔的孔径均为0.01-0.1mm。一方面，真空吸附板5通过真空负压“吸附”喷涂框和喷涂膜3，保证其喷涂区域位置的相对固定；另一方面，喷涂过程中，通过喷涂框四周设置透气孔，进一步保证了第一喷涂框2和第二喷涂框4压合的喷涂膜区域的固定作用，减少四周喷涂膜吸水溶胀变形而产生褶皱现象的发生。

本实用新型的燃料电池催化剂喷涂用治具还包括：喷涂挡板1；所述喷涂挡板1与第一喷涂框2或第二喷涂框4固定。喷涂挡板1的中央开设有镂空部，所述镂空部与喷涂框的镂空结构对应设置，喷涂挡板1镂空部的面积小于等于喷涂框镂空结构的面积。喷涂装置喷涂浆料时，喷涂挡板1设于喷涂装置与喷涂膜3之间，镂空部的面积即为喷涂膜3的喷涂面积。故，本实用新型可根据实际需求尺寸配套多个喷涂挡板1，实现喷涂膜3不同喷涂面积的需求，提高喷涂治具的通用性。

一些实施例中，喷涂框与喷涂挡板1可以采用PP、PC、PVC、PE、PS中的一种或多种高分子聚合物制成；真空吸附板5可以采用铝、陶瓷、石墨中的一种或多种制成。

一些实施例中，喷涂挡板1、喷涂框、喷涂膜3、以及真空吸附板5上设有定位通孔。本实用新型的燃料电池催化剂喷涂用治具还包括：定位销4；所述定位销4穿过定位通孔将喷涂挡板1、喷涂框、喷涂膜3、以及真空吸附板5固定。

实施例喷涂膜3的喷涂方法

如图1所示，本实施例提供了一种喷涂膜3的喷涂方法，包括如下步骤：

(1)根据喷涂框上定位通孔的位置，在喷涂膜3上裁剪定位通孔，使喷涂膜3的定位通孔与喷涂框的定位通孔的尺寸、位置保持一致；

(2)通过定位销4将喷涂挡板1、第一喷涂框2、喷涂膜3、第二喷涂框4、以及真空吸附板5固定；

(3)喷涂膜3第一面喷涂完毕后，拆下真空吸附板5，将第一喷涂框2-喷涂膜3-第二喷涂框4整体翻面，此时喷涂膜3的第二面朝上放置；

(4)依照第(2)步将真空吸附板5与第一喷涂框2固定，进行喷涂膜3第二面的喷涂；喷涂完毕后，拆下喷涂治具，取出喷涂膜3。

上述喷涂膜3为无基底层的喷涂膜3，若喷涂膜3带有基底层可在安装前揭去，或在第一喷涂框2-喷涂膜3-第二喷涂框4整体翻面时揭去。

综上所述，本实用新型在喷涂膜3的第一面喷涂结束后，第一喷涂框2-喷涂膜3-第二喷涂框4可以整体翻面，使真空吸附板5与第一喷涂框2卡合，有效降低拆装过程对喷涂膜3的损伤及定位误差。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种燃料电池催化剂喷涂用治具，其特征在于，其包括：

喷涂膜；

具有多个透气孔的喷涂框，所述喷涂框的中央具有镂空结构；所述喷涂框包括：第一喷涂框、第二喷涂框；其中，第一喷涂框与喷涂膜的第一面固定，第二喷涂框与喷涂膜的第二面固定，形成第一喷涂框-喷涂膜-第二喷涂框结构；

真空吸附板，所述真空吸附板的中央具有凸起结构，所述凸起结构能够卡合到喷涂框的镂空结构中，使所述真空吸附板与所述第一喷涂框或所述第二喷涂框固定；所述真空吸附板具有多个吸附孔，真空吸附板通过吸附孔与透气孔的配合提供吸力，使第一喷涂框-喷涂膜-第二喷涂框与真空吸附板吸附固定；

在所述喷涂膜第一面喷涂状态下，真空吸附板与第二喷涂框卡合固定；所述喷涂膜第二面喷涂状态下，真空吸附板与第一喷涂框卡合固定。

2.如权利要求1所述的燃料电池催化剂喷涂用治具，其特征在于，其还包括：喷涂挡板；所述喷涂挡板与所述第一喷涂框或所述第二喷涂框固定；所述喷涂挡板开设有镂空部，所述镂空部与喷涂框的镂空结构对应设置。

3.如权利要求2所述的燃料电池催化剂喷涂用治具，其特征在于，所述喷涂挡板镂空部的面积小于等于喷涂框镂空结构的面积，喷涂挡板镂空部的面积为喷涂膜的喷涂面积。

4.如权利要求3所述的燃料电池催化剂喷涂用治具，其特征在于，每套喷涂用治具能够配有多个喷涂挡板，以满足不同喷涂膜实现不同喷涂面积的需求。

5.如权利要求4所述的燃料电池催化剂喷涂用治具，其特征在于，其还包括：定位销；

喷涂膜、喷涂框、真空吸附板、以及喷涂挡板均设有多个定位通孔，所述定位销穿过定位通孔将喷涂挡板、喷涂框、喷涂膜、以及真空吸附板固定。

6.如权利要求1所述的燃料电池催化剂喷涂用治具，其特征在于，所述透气孔与所述吸附孔对应设置。

7.如权利要求1所述的燃料电池催化剂喷涂用治具，其特征在于，所述透气孔与所述吸附孔的孔径范围为0.01-0.1mm。