CN220367949U - 膜电极组装工装及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种膜电极组装工装及燃料电池，涉及燃料电池技术领域。该膜电极组装工装包括工装底座；工装底座设有至少一个支撑凸起；当支撑凸起设置有多个时，多个支撑凸起沿第一方向和/或第二方向间隔设置，第一方向和第二方向呈夹角设置；支撑凸起用于支撑边框膜，边框膜放置于支撑凸起时，边框膜的外沿凸出于支撑凸起的外沿。本实用新型提供的膜电极组装工装解决了现有技术中存在的热压工序中底板上有残留胶痕的技术问题。

Description

膜电极组装工装及燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种膜电极组装工装及燃料电池。

背景技术

膜电极作为燃料电池的核心组件，其性能的好坏直接决定着燃料电池系统的性能。膜电极的边框膜在热压工艺生产过程中，由于裁切尺寸公差和设备贴合精度等原因，上下边框膜无法做到完全平齐，因此，在热压过程中边框膜的边缘部位会溢出胶液，且胶液会粘在热压的底板上，导致机械手抓取边框膜时出现抓取失败的情况；并且，后批次产品热压前，溢胶已经粘在底板或盖板上形成胶痕，后批次产品热压时受力不均影响产品密封性和其他性能，并且残存胶痕会对底板或盖板造成腐蚀。

现有技术中通过在热压前对底板和盖板上是否有残留胶痕进行检查和清理，存在生产效率低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种膜电极组装工装及燃料电池，以缓解现有技术中存在的热压工序中底板上有残留胶痕的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：

第一方面，本实用新型提供的膜电极组装工装包括工装底座；

所述工装底座设有至少一个支撑凸起；

当所述支撑凸起设置有多个时，多个所述支撑凸起沿第一方向和/或第二方向间隔设置，所述第一方向和所述第二方向呈夹角设置；

所述支撑凸起用于支撑边框膜，所述边框膜放置于所述支撑凸起时，所述边框膜的外沿凸出于所述支撑凸起的外沿。

更进一步地，所述工装底座设有凹槽，所述凹槽沿所述工装底座的周向延伸，围合形成所述支撑凸起。

更进一步地，所述凹槽的底壁呈向背离所述支撑凸起的方向凹陷的弧形。

更进一步地，所述膜电极组装工装还包括固定台面，所述工装底座可拆卸式安装于所述固定台面。

更进一步地，所述工装底座与所述固定台面通过紧固件连接。

更进一步地，所述紧固件设置有多个，多个所述紧固件沿所述工装底座的周向间隔设置。

更进一步地，所述膜电极组装工装还包括定位结构，所述定位结构用于限制所述工装底座的安装位置。

更进一步地，所述定位结构包括定位销、设于所述工装底座的第一定位孔和设于所述固定台面的第二定位孔；

所述定位销穿过所述第一定位孔后插设于所述第二定位孔内。

更进一步地，所述膜电极组装工作还包括盖板，所述盖板盖设于所述工装底座。

第二方面，本实用新型提供的燃料电池包括使用如上述任一项所述的膜电极组装工装生产的膜电极。

综合上述技术方案，本实用新型所能实现的技术效果分析如下：

本实用新型提供的膜电极组装工装包括工装底座；工装底座设有至少一个支撑凸起；当支撑凸起设置有多个时，多个支撑凸起沿第一方向和/或第二方向间隔设置，第一方向和第二方向呈夹角设置；支撑凸起用于支撑边框膜，边框膜放置于支撑凸起时，边框膜的外沿凸出于支撑凸起的外沿。

应用该膜电极组装工装时，将边框膜放置于支撑凸起上，且边框膜的外沿凸出于支撑凸起的外沿，使边框膜的外边缘处于悬空状态。热压过程中，边框膜受热受压边缘溢胶，因为边框膜的外边缘处于悬空状态，所以溢胶不会粘到工装底座上；热压后，溢胶被冷却挂在边框膜上，不会粘到工装底座上。在对边框膜进行热压时和热压后，溢胶均不会粘在工装底座上，避免了工装底座有残留胶痕的问题，进而避免了残留胶痕对后续边框膜造成的影响，延长了工装底座的使用寿命，提高了生产效率和成品合格率。

工装底座设有至少一个支撑凸起，当支撑凸起设置有多个时，实现一个工装底座可同时对多组膜电极进行加工，进一步提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的膜电极组装工装的截面图；

图2为本实用新型实施例二提供的膜电极组装工装的截面图一；

图3为本实用新型实施例二提供的膜电极组装工装的截面图二；

图4为本实用新型实施例二提供的膜电极组装工装的结构示意图；

图5为本实用新型实施例二提供的膜电极组装工装的内部结构示意图。

图标：

100-工装底座；120-支撑凸起；130-凹槽；140-第一定位孔；150-主体；200-固定台面；210-第二定位孔；a-第一方向；b-第二方向。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

膜电极作为燃料电池的核心组件，其性能的好坏直接决定着燃料电池系统的性能。膜电极的边框膜在热压工艺生产过程中，由于裁切尺寸公差和设备贴合精度等原因，上下边框膜无法做到完全平齐，因此，在热压过程中边框膜的边缘部位会溢出胶液，且胶液会粘在热压的底板上，导致机械手抓取边框膜时出现抓取失败的情况；并且，后批次产品热压前，溢胶已经粘在底板或盖板上形成胶痕，后批次产品热压时受力不均影响产品密封性和其他性能，并且残存胶痕会对底板或盖板造成腐蚀。现有技术中通过在热压前对底板和盖板上是否有残留胶痕进行检查和清理，存在生产效率低的问题。

有鉴于此，本实用新型实施例提供的膜电极组装工装包括工装底座100；工装底座100设有至少一个支撑凸起120；当支撑凸起120设置有多个时，多个支撑凸起120沿第一方向a和/或第二方向b间隔设置，第一方向a和第二方向b呈夹角设置；支撑凸起120用于支撑边框膜，边框膜放置于支撑凸起120时，边框膜的外沿凸出于支撑凸起120的外沿。

具体地，本实施例中，请参见图4，第一方向a和第二方向b相互垂直。支撑凸起120设置有两个，两个支撑凸起120沿第一方向a间隔设置。当然，支撑凸起120设置为其他个数，例如三个、四个或五个等，也应当在本实用新型实施例的保护范围之内。更进一步地，支撑凸起120设置为长方形，与边框膜的形状相匹配；边框膜的四个外壁分别凸出于支撑凸起120的四个外壁。

应用该膜电极组装工装时，将边框膜放置于支撑凸起120上，且边框膜的外沿凸出于支撑凸起120的外沿，使边框膜的外边缘处于悬空状态。热压过程中，边框膜受热受压边缘溢胶，因为边框膜的外边缘处于悬空状态，所以溢胶不会粘到工装底座100上；热压后，溢胶被冷却挂在边框膜上，不会粘到工装底座100上。在对边框膜进行热压时和热压后，溢胶均不会粘在工装底座100上，避免了工装底座100有残留胶痕的问题，进而避免了残留胶痕对后续边框膜造成的影响，延长了工装底座100的使用寿命，提高了生产效率和成品合格率。

工装底座100设有至少一个支撑凸起120，当支撑凸起120设置有多个时，实现一个工装底座100可同时对多组膜电极进行加工，进一步提高生产效率。

本实用新型实施例的可选方案中，工装底座100还包括主体150，支撑凸起120设于主体150上；主体150与支撑凸起120一体成型。

具体地，请参见图1，主体150和支撑凸起120沿竖直方向的截面均设置为长方形，支撑凸起120的下表面与主体150的上表面贴合。本实施例中，支撑凸起120设置有两个，两个支撑凸起120沿第一方向a间隔设置于主体150上。较为优选地，利用刀具对工装底座100的上表面进行铣削，形成具有主体150和支撑凸起120的工装底座100；或者，利用模具进行注塑，形成具有主体150和支撑凸起120的工装底座100。

支撑凸起120与主体150一体成型，提高了两者之间的连接强度。

本实用新型实施例的可选方案中，支撑凸起120的宽度小于边框膜的宽度2-4mm，支撑凸起120的长度小于边框膜的长度2-4mm。

具体地，当边框膜放置于支撑凸起120时，边框膜的外边缘均悬空。

通过使支撑凸起120的宽度小于边框膜的宽度，支撑凸起120的长度小于边框膜的长度，实现当边框膜放置于支撑凸起120时，边框膜的外边缘悬空，进而实现热压过程中，溢胶不会粘到工装底座100上；热压后，溢胶被冷却挂在边框膜上，不会粘到工装底座100上。在对边框膜进行热压时和热压后，溢胶均不会粘在工装底座100上，避免了工装底座100有残留胶痕的问题，进而避免了残留胶痕对后续边框膜造成的影响，延长了工装底座100的使用寿命，提高了生产效率和成品合格率。

本实用新型实施例的可选方案中，当支撑凸起120设置有多个时，多个支撑凸起120的长度和宽度均相等。

具体地，本实施例中，同一个工装底座100上的两个支撑凸起120的尺寸相等；当然，同一个工装底座100上的两个支撑凸起120的尺寸不相等也应当在本实用新型实施例的保护范围之内。

多个支撑凸起120的长度和宽度均相等，实现同一个工装底座100对应加工同样尺寸的边框膜，避免加工时操作人员需要识别具体的支撑凸起120的尺寸，且避免了操作人员使用错支撑凸起120的问题，提高了工作效率，降低了返工率。

实施例二

本实用新型实施例的可选方案中，工装底座100设有凹槽130，凹槽130沿工装底座100的周向延伸，围合形成支撑凸起120。

具体地，请参见图2，沿工装底座100的周向铣削凹槽130，凹槽130的中部形成支撑凸起120。凹槽130沿第一方向a的两个内壁之间的距离小于边框膜的宽度，凹槽130沿第二方向b的两个内壁之间的距离小于边框膜的长度，使凹槽130形成的支撑凸起120的宽度小于边框膜的宽度，支撑凸起120的长度小于边框膜的长度，进而使当边框膜放置于支撑凸起120时，边框膜的外边缘在凹槽130的上方悬空。

利用凹槽130形成支撑凸起120，实现当边框膜放置于支撑凸起120时，边框膜的外边缘悬空，进而实现热压过程中，溢胶不会粘到工装底座100上；热压后，溢胶被冷却挂在边框膜上，不会粘到工装底座100上。在对边框膜进行热压时和热压后，溢胶均不会粘在工装底座100上，避免了工装底座100有残留胶痕的问题，进而避免了残留胶痕对后续边框膜造成的影响，延长了工装底座100的使用寿命，提高了生产效率和成品合格率。并且，铣削凹槽130工艺简单，便于对工装底座100进行加工。

本实用新型实施例的可选方案中，凹槽130的底壁呈向背离支撑凸起120的方向凹陷的弧形。

具体地，请参见图3，支撑凸起120的上表面与边框膜接触，为用于支撑边框膜的支撑面，凹槽130的底壁呈向下凹陷的弧形。更进一步地，凹槽130的深度设置为1.5-2mm，凹槽130的宽度设置为1-5mm；当然，凹槽130的深度和宽度设置为其他尺寸，也应当在本实用新型实施例的保护范围之内。

凹槽130的底壁设置为弧形，以与铣刀的形状相匹配，进一步便于对工装底座100进行加工。

实施例三

本实用新型实施例提供的膜电极组装工装，工装底座100可采用实施例一或实施例二中的工装底座100。

本实用新型实施例的可选方案中，膜电极组装工装还包括固定台面200，工装底座100可拆卸式安装于固定台面200。

具体地，使用该膜电极组装工装时，对不同的边框膜进行加工时，对应更换工装底座100，使工装底座100的支撑凸起120与边框膜相对应。

工装底座100可拆卸式安装于固定台面200，方便对工装底座100进行更换，以适应不同的尺寸的边框膜。

本实用新型实施例的可选方案中，工装底座100与固定台面200通过紧固件连接。

具体地，本实施例中，紧固件设置为螺钉。更进一步地，固定台面200设置有螺纹孔，工装底座100设有通孔，螺钉穿过通孔与螺纹孔螺纹连接。

通过螺钉实现工装底座100与固定台面200的可拆卸连接，便于对工装底座100进行拆装。

本实用新型实施例的可选方案中，紧固件设置有多个，多个紧固件沿工装底座100的周向间隔设置。

具体地，本实施例中，螺钉设置有八个，八个螺钉沿工装底座100的周向间隔设置。当然，螺钉设置为其他个数，也应当在本实用新型实施例的保护范围之内。

螺钉设置有多个，增强了工装底座100和固定台面200之间的连接强度；螺钉沿工装底座100的周向间隔设置，对工装底座100相对固定台面200的位置进行限定，提高了工装底座100的安装精度。

本实用新型实施例的可选方案中，膜电极组装工装还包括定位结构，定位结构用于限制工装底座100的安装位置。

具体地，膜电极组装工装需要配合机械手进行操作，热压前，机械手将边框膜搬运至工装底座100的支撑凸起120上；热压后，机械手抓取边框膜搬运至下一工序的工位。因为机械手通过坐标数值判断边框膜的放置位置和抓取位置，所以需要定位结构保证更换工装底座100时，工装底座100的安装精度。

定位结构提高了工装底座100的安装精度，避免机械手放置或抓取边框膜错误的问题。

本实用新型实施例的可选方案中，定位结构包括定位销、设于工装底座100的第一定位孔140和设于固定台面200的第二定位孔210；定位销穿过第一定位孔140后插设于第二定位孔210内。

具体地，请参见图5，第一定位孔140沿工装底座100的厚度方向贯穿工装底座100。较为优选地，第一定位孔140位于工装底座100的边缘，避开支撑凸起120和凹槽130。

通过定位销、第一定位孔140和第二定位孔210的配合，实现对工装底座100的定位。

作为另一种实施方式，工装底座100的两个向垂直的侧壁均设置有第一标识点，固定台面200对应的侧壁设有第二标识点，第一标识点与第二标识点对位。

本实用新型实施例的可选方案中，膜电极组装工作还包括盖板，盖板盖设于工装底座100。

具体地，盖板和工装底座100形成热压腔，边框膜在封装过程中，由机械手将边框膜放置于热压腔内，通过主热压腔升温加压，使边框膜胶层充分贴合。本实施例中，升温100-250℃，加压500-1000KPa。

通过在工装底座100上设置支撑凸起120，避免了工装底座100上有残留胶痕，则盖板与工装底座100接触时也不会有残留胶痕，避免了残留胶痕腐蚀盖板的问题，延长了盖板的使用寿命。

实施例四

本实用新型实施例提供的燃料电池，包括了使用实施例三提供的膜电极组装工装生产的膜电极，因此，具有实施例三中的一切有益效果，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种膜电极组装工装，其特征在于，包括：工装底座(100)；

所述工装底座(100)设有至少一个支撑凸起(120)；

当所述支撑凸起(120)设置有多个时，多个所述支撑凸起(120)沿第一方向(a)和/或第二方向(b)间隔设置，所述第一方向(a)和所述第二方向(b)呈夹角设置；

所述支撑凸起(120)用于支撑边框膜，所述边框膜放置于所述支撑凸起(120)时，所述边框膜的外沿凸出于所述支撑凸起(120)的外沿。

2.根据权利要求1所述的膜电极组装工装，其特征在于，所述工装底座(100)设有凹槽(130)，所述凹槽(130)沿所述工装底座(100)的周向延伸，围合形成所述支撑凸起(120)。

3.根据权利要求2所述的膜电极组装工装，其特征在于，所述凹槽(130)的底壁呈向背离所述支撑凸起(120)的方向凹陷的弧形。

4.根据权利要求1所述的膜电极组装工装，其特征在于，所述膜电极组装工装还包括固定台面(200)，所述工装底座(100)可拆卸式安装于所述固定台面(200)。

5.根据权利要求4所述的膜电极组装工装，其特征在于，所述工装底座(100)与所述固定台面(200)通过紧固件连接。

6.根据权利要求5所述的膜电极组装工装，其特征在于，所述紧固件设置有多个，多个所述紧固件沿所述工装底座(100)的周向间隔设置。

7.根据权利要求4所述的膜电极组装工装，其特征在于，所述膜电极组装工装还包括定位结构，所述定位结构用于限制所述工装底座(100)的安装位置。

8.根据权利要求7所述的膜电极组装工装，其特征在于，所述定位结构包括定位销、设于所述工装底座(100)的第一定位孔(140)和设于所述固定台面(200)的第二定位孔(210)；

所述定位销穿过所述第一定位孔(140)后插设于所述第二定位孔(210)内。

9.根据权利要求1-8任一项所述的膜电极组装工装，其特征在于，所述膜电极组装工作还包括盖板，所述盖板盖设于所述工装底座(100)。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括使用如权利要求1-9任一项所述的膜电极组装工装生产的膜电极。