一种燃料电池膜电极的制作方法及设备技术

本发明专利技术属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池膜电极的制作方法和设备，其中制作方法包括：在质子交换膜的A面涂布第一电极层，在质子交换膜A面上复合第一保护膜，在质子交换膜的B面涂布第二电极层，将第一保护膜剥离得到膜电极。依据本申请的膜电极制作方法，在质子交换膜的A面上涂布第一电极后，通过在A面上复合第一保护膜对涂层进行保护，避免在涂布第二电极层时对第一电极层造成损伤，当涂布完第二电极层时无需对第一保护膜进行降粘处理，可以直接剥离第二电极层，提高了生产效率。

A Fabrication Method and Equipment of Fuel Cell Membrane Electrode

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池膜电极的制作方法及设备
本专利技术属于燃料电池
，具体涉及一种燃料电池膜电极的制作方法和设备。
技术介绍
燃料电池因低污染甚至无污染被全球认为未来的环保新能源，欧美、日本等国家已经掌握燃料电池的开发技术并已经应用在生产中，如德国巴拉德、日本丰田已量产燃料电池的新能源汽车。燃料电池膜电极(MEA)是由质子交换膜和两侧的催化剂阳极、催化剂阴极组成，膜电极是燃料电池中的核心部件，直接决定燃料电池的性能。如图1所示，质子交换膜原始材料带有一层原始保护膜102，质子交换膜101中未被原始保护膜102保护的面称为A面，被保护面成为B面，质子交换膜101对温度和水分很敏感，当涂布完A面并剥离保护薄膜102后失去支撑的质子交换膜101容易发生尺寸变形和溶胀，目前国内燃料电池研究机构在制作膜电极的工艺通常采用转移印刷的方式来解决，例如质子交换膜A面直接涂布催化剂阳极，催化剂阴极涂布在另一种薄膜上再转移到质子交换膜B面来实现膜电极的制作。这种工艺的缺点是转移印刷过程中易对涂布好的催化剂涂层(A面涂层)造成损伤如剥落残留、A/B面涂层尺寸无法对齐、报废率高。
技术实现思路
为了解决现有技术中膜电极制作时，印刷转移过程容易对A面涂层造成损伤的技术问题，本专利技术提供一种燃料电池膜电极的制作方法和设备，具体通过以下技术方案予以实现：一种燃料电池膜电极的制作方法，包括如下步骤：在质子交换膜的A面涂布第一电极层；在质子交换膜A面上复合第一保护膜；在质子交换膜的B面涂布第二电极层；将第一保护膜剥离得到膜电极。其中，所述第一保护膜包括：基层；附着在所述基层上的粘胶剂层；其中，所述粘胶剂层中分散有多个微球。其中，所述微球的直径为0.05～5um。其中，所述微球为纳米二氧化硅颗粒或者聚甲基丙烯酸甲酯颗粒中的一种或者多种。进一步的，所述在质子交换膜的B面涂布第二电极层的步骤，包括：通过传感器检测A面第一电极层的尺寸；根据所述第一电极层的尺寸对质子交换膜B面涂布第二电极层，使所述第二电极层与所述第一电极层对齐。一种燃料电池膜电极的制作设备，包括：第一放卷装置，用于释放质子交换膜；第一涂布装置，设置在第一放卷装置的下游，用于对第一放卷装置释放的所述质子交换膜的A面涂布第一电极层；放卷复合装置，设置在第一涂布装置的下游，用于将第一保护膜复合在质子交换膜的A面上；第二涂布装置，设置在放卷复合装置的下游，用于对质子交换膜的B面涂布第二电极层；第一收卷装置，设置在第二涂布装置的下游，用于剥离第一保护膜。其中，所述第一保护膜包括：基层；附着在所述基层上的粘胶剂层；其中，所述粘胶剂层中分散有多个微球。其中，所述微球的直径为0.05～5um。进一步的，所述第一放卷装置释放的质子交换膜的B面上设有原始保护膜；所述设备还包括第二收卷装置，所述第二收卷装置用于在第二涂布装置涂布第二电极层之前，剥离所述原始保护膜。其中，还包括：传感器，用于检测所述A面第一电极层尺寸；控制器，用于根据所述第一电极层的尺寸控制所述第二涂布装置涂布第二电极层，使所述第二电极层与所述第一电极层对齐。依据上述实施例的制作方法和设备，在质子交换膜的A面上涂布第一电极后，通过在A面上复合第一保护膜对涂层进行保护，避免在涂布第二电极层时对第一电极层造成损伤，当涂布完第二电极层时无需对第一保护膜进行降粘处理，可以直接剥离第二电极层，提高了生产效率。附图说明图1为质子交换膜原始材料的剖视图；图2为本申请实施例膜电极的制作方法流程图；图3为本申请实施例的膜电极的制作设备结构示意图；图4为本申请实施例的涂布方式对应的涂层示意图；图5为本申请实施例的保护膜结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。在本专利技术实施例中，在质子交换膜的A面上涂布第一电极后，通过在A面上复合第一保护膜对涂层进行保护，避免在涂布第二电极层时对第一电极层造成损伤，当涂布完第二电极层时无需对第一保护膜进行降粘处理，可以直接剥离第二电极层，提高了生产效率。实施例1本实施例提供一种燃料电池膜电极的制作方法，所述燃料电池以质子交换膜燃料电池为例进行说明，如图1，包括如下步骤：s1：在质子交换膜的A面涂布第一电极层。如图1所示，在涂布第一电极层之前，所述质子交换膜为原始状态，带有一层原始保护膜102，质子交换膜101中未被原始保护膜102保护的面称为A面，被保护面称为B面；换而言之，膜电极制作之前的质子交换膜101的A面上未设有原始保护膜，B面设有原始保护膜102。第一电极层可以是催化剂阳极层，也可以是催化剂阴极层，本实施例以催化剂阳极层为例进行说明。s2：对涂布好的第一电极层进行干燥处理，干燥处理可以让涂布的第一电极层中的溶剂，如水、醇类更快的挥发，以固化所述第一电极层，本实施例中干燥处理采用热处理的方式，干燥温度在80℃，干燥时间设置为三分钟。s3：在质子交换膜A面上复合第一保护膜，为了防止在后续步骤中对B面涂布第二电极层时，会引起A面上的第一电极层变形或/溶胀，在质子交换膜A面的第一电极层上复合上第一保护膜，对第一电极层起保护和支撑的作用。第一保护膜与质子交换膜的复合，可采用辊压等方式，s4：剥离原始保护膜102，以便于对B面进行涂布。s5：在质子交换膜的B面涂布第二电极层；第二电极层可以是催化剂阴极层，也可以是催化剂阳极层，本实施例以催化剂阴极层为例进行说明。所述步骤s5具体包括：通过传感器检测A面第一电极层的尺寸；根据第一电极层的尺寸对质子交换膜B面涂布第二电极层，使第二电极层与第一电极层对齐，可以减少膜电极的报废率，其中A面涂层的涂布方式包括连续涂布、间歇涂布、条纹涂布和斑马涂布中的一种，或者根据客户需要的设计异形图案涂布，如图4，分别为连续涂布A、间歇涂布B、条纹涂布C和斑马涂布D四种涂布方式对应的涂层示意图，其中黑色区域表示涂层，白色区域表示质子交换膜。s6：对第二电极层进行干燥处理，以固化该第二电极层。s7：将第一保护膜剥离得到膜电极，本实施例中的第一保护膜包括基层1以及附着在该基层1上的粘胶剂层2，粘胶剂层2中分散有多个微球21，在质子交换膜A面上复合第一保护膜时，第一保护膜与第一电极层通过多个微球21接触，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池膜电极的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：在质子交换膜的A面涂布第一电极层；在质子交换膜A面上复合第一保护膜；在质子交换膜的B面涂布第二电极层；将第一保护膜剥离得到膜电极。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池膜电极的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：在质子交换膜的A面涂布第一电极层；在质子交换膜A面上复合第一保护膜；在质子交换膜的B面涂布第二电极层；将第一保护膜剥离得到膜电极。2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一保护膜包括：基层；附着在所述基层上的粘胶剂层；其中，所述粘胶剂层中分散有多个微球。3.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述微球的直径为0.05～5um。4.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述微球为纳米二氧化硅颗粒或者聚甲基丙烯酸甲酯颗粒中的一种或者多种。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在质子交换膜的B面涂布第二电极层的步骤，包括：通过传感器检测A面第一电极层的尺寸；根据所述第一电极层的尺寸对质子交换膜B面涂布第二电极层，使所述第二电极层与所述第一电极层对齐。6.一种燃料电池膜电极的制作设备，其特征在于，包括：第一放卷装置，用于释放质子交换膜；第一涂布装置，设置在第一放卷装置的下游，用于对第一放卷装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：程俊超，关敬党，
申请(专利权)人：深圳市善营自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44