CN218430032U - 一种用于膜电极mea的热压工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于膜电极MEA的热压工装，所述膜电极MEA包括质子膜，质子膜的两侧中间区域具有气体扩散层，外周具有边框，所述边框具有定位作用的安装孔，所述热压工装包括用于夹持固定待热压膜电极MEA的夹板，以及用于在夹板夹持待热压膜电极MEA时垫在所述夹板与待热压膜电极MEA的气体扩散层之间、避免待热压膜电极MEA的边框与夹板接触的垫块；所述夹板包括放置膜电极MEA的底板以及与底板配合夹持的盖板，所述底板上设有与膜电极MEA边框的安装孔配合定位的弹垫。通过该工装可以避免膜电极MEA的边框在热压加工时因受热收缩产生褶皱。

Description

一种用于膜电极MEA的热压工装

技术领域

本实用新型涉及燃料电池制造技术领域，尤其涉及一种用于膜电极MEA的热压工装。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术；膜电极MEA作为燃料电池最核心的部件，是燃料电池化学反应的场所，主要由全氟磺酸质子交换膜、催化剂、气体扩散层以及密封材料组成，燃料电池是举世公认的高效、便捷及有益于环境的绿色能源装置。提高MEA的性能和寿命、降低成本具有非常重要的意义，可以加速PEMFC大规模商业化进程，所以开发制备工艺更简单、性能更稳定、成本更低的MEA是主要方向。

具有多层结构组成的膜电极MEA，贴合完成后要通过热压工序，将边框及气体扩散层进行热压。实验室现有的热压方式是：MEA的两侧由热压保护层保护，MEA居中放在热压保护层中间，其中热压保护层依次是由PTFE膜、柔性石墨纸以及铁板组成，然后居中放置于事先预热好的热压机台面，启动热压机进行热压。

这种方式存在的弊端：首先是MEA热压后边框容易因热压收缩产生褶皱，其次每次只能热压一片MEA，效率低。

专利文献CN213816213U公开了一种热压工装装置，包括：

第一限位装置，固定安装于一热压机上，并具有一凹槽；第二限位装置，所述第二限位装置具有一匹配于所述凹槽的限位槽，通过所述限位槽校准所述膜电极组件的位置，并将所述膜电极组件的阴极边框朝下放置于所述凹槽中；热压装置，具有一限位框，所述凹槽和所述限位框的位置相对应，所述热压装置安装于所述热压机上并覆盖所述第一限位装置，以限制所述膜电极组件的阳极边框的位置。

该装置通过限位框，限位槽以及膜电极相结合的装配方式，实现膜电极在热压加工时的精确而快速的定位。

但是该装置没未考虑到热压过程中由于边框直接与热压面接触，温度过高导致发生收缩形变，从而影响膜电极的正常使用。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出了一种结构简单、操作方便的于膜电极MEA的热压工装。

一种用于膜电极MEA的热压工装，所述膜电极MEA包括质子膜，质子膜的两侧中间区域具有气体扩散层，外周具有边框，所述边框具有定位作用的安装孔，所述热压工装包括用于夹持固定待热压膜电极MEA的夹板，以及用于在夹板夹持待热压膜电极MEA时垫在所述夹板与待热压膜电极MEA的气体扩散层之间、避免待热压膜电极MEA的边框与夹板接触的垫块；所述夹板包括放置膜电极MEA的底板以及与底板配合夹持的盖板，所述底板上设有与膜电极MEA边框的安装孔配合定位的弹垫。

优选的，所述底板与所述盖板通过连接装置连接，所述连接装置包括与底板一侧连接的拓展板，垂直固定在拓展板的导轨杆柱以及穿套在导轨杆柱上、与导轨杆柱滑动配合的滑动板，所述拓展板与所述滑动板之间设有复位弹簧，所述滑动板远离弹簧的一端与盖板铰接，通过该连接装置可以增大热压工装的适用范围，从而完成不同尺寸厚度的膜电极MEA的热压工作。

优选的，所述垫块包括柔性石墨纸以及包覆在所述柔性石墨纸外表面的PTFE膜，通过该垫块可以很好的将盖板和底板上的热量传递到待热压的膜电极MEA上。

具体的，所述垫块的夹持面覆盖待热压膜电极MEA的气体扩散层，使得膜电极MEA的待热压层能充分受热，同时多余热量也不会影响边框。

优选的，所述底板上还设有大小与垫块适应、用于放置垫块的限位槽，所述限位槽的深度小于垫块的厚度，避免边框直接与高温的盖板与底板直接接触而发生受热形变的问题。

优选的，每个夹板的底板上设有多个所述限位槽，用于同时热压多个膜电极MEA，相应的，所述弹垫也包括多组，每组弹垫对应用于与一个膜电极MEA配合，便于多个膜电极MEA同时布置，从而提高热压工作的工作效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

(1)在传统热压装置的基础上进行改进，通过设置一对夹持垫块将不需要热压处理的膜电极MEA边框悬置在空中，避免膜电极MEA的边框在热压加工时因受热收缩产生褶皱。

(2)设置与边框的安装孔配合定位的弹垫，避免膜电极MEA滑动，从而提高膜电极MEA的热压效果。

附图说明

图1为本实用新型提供的热压工装的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图中，1、盖板；2、底板；3、限位槽；4、弹垫；5、垫块；6、导轨杆柱；7、滑动板；8、合页；9、复位弹簧；10、拓展板。

具体实施方式

常见的膜电极MEA包括质子膜，质子膜的两侧中间区域具有气体扩散层，外周具有边框，该边框具有定位用的安装孔。

如图1所示，为本实用新型提供一种用于膜电极MEA的热压工装，该热压工装包括用于夹持固定待热压膜电极MEA的夹板，以及用于在夹板夹持待热压膜电极MEA时垫在该夹板与膜电极MEA的气体扩散层之间、避免膜电极MEA的边框与夹板接触的垫块5。

该夹板包括放置膜电极MEA的底板2以及与底板2配合夹持的盖板1，底板2上设有与膜电极MEA边框的安装孔配合定位的弹垫4。

该底板2上还并排布置有三个大小与垫块5适应、用于放置垫块5的限位槽3，避免在热压加工时发生滑动而影响热压效果，该限位槽3的槽深要小于下垫块5的厚度，从而避免膜电极MEA的边框在热压加工时，直接接触高温的底板2而发生形变；相应的，弹垫4也包括多组，每组弹垫4对应用于与一个膜电极MEA配合。

垫块5采用传热效果较好的柔性石墨纸，同时通过耐热性较好的PTFE膜进行包裹，避免在热压过程中出现石墨泄露而污染膜电极MEA。

同时垫块5的夹持面覆盖待热压膜电极MEA的气体扩散层，从而热压时能使得整个气体扩散层都能受热充分，同时避免膜电极MEA的边框直接与盖板1和底板2接触而导致受热收缩产生褶皱。

如图2所示，为盖板1与底板2的连接装置，该连接装置包括导轨杆柱6，滑动板，合页8，复位弹簧9以及拓展板10，其中拓展板10一侧通过焊接方式连接在底板2的一侧，而导轨杆柱6垂直固定在拓展板10上，该导轨杆柱6上还穿套有沿导轨方向滑动配合的滑动板7，该滑动板7与拓展板10之间设有复位弹簧9，而滑动板7远离复位弹簧9一端设有用于与盖板1铰接的合页8，使得盖板1与底板2可以完成开合运动；采用该连接装置可以增大热压工装的适用范围，从而完成不同尺寸厚度的膜电极MEA的热压工作。

具体使用过程：先将垫块放入底板上的限位槽内，然后将待热压的膜电极MEA放置在垫块上，同时通过底板上的弹垫与膜电极MEA边框的安装孔配合定位，然后将另一个垫块对准膜电极MEA的气体扩散层完成夹持后闭合盖板，最后将夹持有膜电极MEA的热压工装放置在热压机上，进行加热加压处理。

Claims (6)

1.一种用于膜电极MEA的热压工装，所述膜电极MEA包括质子膜，质子膜的两侧中间区域具有气体扩散层，外周具有边框，所述边框具有定位作用的安装孔，其特征在于，所述热压工装包括用于夹持固定待热压膜电极MEA的夹板，以及用于在夹板夹持待热压膜电极MEA时垫在所述夹板与待热压膜电极MEA的气体扩散层之间、避免待热压膜电极MEA的边框与夹板接触的垫块；所述夹板包括放置待热压膜电极MEA的底板以及与底板配合夹持的盖板，所述底板上设有与待热压膜电极MEA边框的安装孔配合定位的弹垫。

2.根据权利要求1所述的用于膜电极MEA的热压工装，其特征在于，所述底板与所述盖板通过连接装置连接，所述连接装置包括与底板一侧连接的拓展板，垂直固定在拓展板的导轨杆柱以及穿套在导轨杆柱上、沿导轨方向与导轨杆柱滑动配合的滑动板，所述拓展板与所述滑动板之间设有复位弹簧，所述滑动板远离弹簧的一端与盖板铰接。

3.根据权利要求1所述的用于膜电极MEA的热压工装，其特征在于，所述垫块包括柔性石墨纸以及包覆在所述柔性石墨纸外表面的PTFE膜。

4.根据权利要求1所述的用于膜电极MEA的热压工装，其特征在于，所述垫块的夹持面覆盖待热压膜电极MEA的气体扩散层。

5.根据权利要求1所述的用于膜电极MEA的热压工装，其特征在于，所述底板上还设有大小与垫块适应、用于放置垫块的限位槽，所述限位槽的深度小于垫块的厚度。

6.根据权利要求5所述的用于膜电极MEA的热压工装，其特征在于，每个夹板的底板上设有多个所述限位槽，用于同时热压多个膜电极MEA，相应的，所述弹垫也包括多组，每组弹垫对应用于与一个膜电极MEA配合。

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