燃料电池膜电极贴合装置及贴合方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种燃料电池膜电极贴合装置，包括：用于安装下边框膜的下模座，下模座上连接有对下边框膜在下模座上的安装位置进行定位的第一定位构件。还包括用于定位交换膜并将交换膜贴合至下边框膜上的夹具，夹具通过第一定位构件定位于下模座上，以使吸附于其上的交换膜定位贴合至下边框膜上，下模座还连接有用于真空吸附交换膜的真空吸附装置，以防夹具脱离下模座的过程中扰动交换膜。下模座的上方设有用于安装上边框膜的上模座，上模座上连接有用于对上边框膜在上模座上的安装位置进行定位的第二定位构件，第二定位构件在上模座与下模座合模过程中和上边框膜贴合至交换膜上表面的过程中抵接第一定位构件，以使上边框膜相对交换膜进行定位。

Fuel Cell Membrane Electrode Stitching Device and Method

The invention discloses a fuel cell membrane electrode bonding device, which comprises a lower die base for installing the lower frame film, and a first positioning member for positioning the installation position of the lower frame film on the lower die base is connected on the lower die base. The clamp is positioned on the lower die base through the first positioning member so that the exchange membrane adsorbed on the clamp can be positioned on the lower frame membrane. The lower die base is also connected with a vacuum adsorption device for the vacuum adsorption exchange membrane to prevent the clamp from disturbing the exchange membrane in the process of separating the clamp from the lower die base. The upper die base is provided with an upper die base for installing the upper frame film. The upper die base is connected with a second positioning member for positioning the installation position of the upper frame film on the upper die base. The second positioning member is connected with the first positioning member during the clamping process of the upper die base and the lower die base and during the clamping process of the upper frame film to the upper surface of the exchange membrane, so as to make the upper frame film relative to the exchange membrane. Location.

【技术实现步骤摘要】
燃料电池膜电极贴合装置及贴合方法
本专利技术涉及燃料电池领域，特别地，涉及一种燃料电池膜电极贴合装置。此外，本专利技术还涉及一种利用上述燃料电池膜电极贴合装置贴合膜电极的燃料电池膜电极贴合方法。
技术介绍
氢燃料电池通过氢燃料和氧化剂发生电化学反应而产生电能，其最核心的部件为膜电极。膜电极包括两层碳纸、两层边框膜及涂有催化剂层的质子交换膜。燃料电池发生电化学反应时，质子交换膜是质子渗透膜，它是绝缘的，通过这个绝缘膜运输质子从阳极向阴极，电子则从导电的路径运输到阴极。由于阴极和阳极的氢气和氧气严禁互窜，因此膜电极的密封效果就尤为重要，两层边框膜之间不得有气泡夹杂。质子交换膜上涂有的催化剂需要以铂为原料，因此价格极为高昂，为了节约成本，边框膜与质子交换膜的贴合区域越少越好，避免浪费。而当贴合区域减少时，则需要提高贴合精度，以避免膜电极贴合失效。
技术实现思路
本专利技术提供了一种燃料电池膜电极贴合装置及贴合方法，以解决现有贴合后的膜电极边框膜与质子交换膜之间定位精度低、进而使膜电极贴合精度低、膜电极贴合易失效的技术问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种燃料电池膜电极贴合装置，贴合后的膜电极包括相对设置的上边框膜和下边框膜，及贴紧于上边框膜和下边框膜之间的交换膜，贴合装置包括：用于安装下边框膜的下模座，下模座上连接有用于对下边框膜在下模座上的安装位置进行定位的第一定位构件；贴合装置还包括用于定位涂覆有催化剂的交换膜并将交换膜贴合至下边框膜上的夹具，夹具通过第一定位构件定位于下模座上且活动连接于第一定位构件上，以使吸附于其上的交换膜定位贴合至下边框膜的上表面上，下模座还连接有用于真空吸附交换膜的真空吸附装置，以防夹具脱离下模座的过程中扰动交换膜；下模座的上方设有用于安装上边框膜的上模座，上模座上连接有用于对上边框膜在上模座上的安装位置进行定位的第二定位构件，第二定位构件在上模座与下模座合模过程中和上边框膜贴合至交换膜上表面的过程中抵接第一定位构件，以使上边框膜相对交换膜进行定位。进一步地，下模座的顶部设有用于与下边框膜贴合以支承下边框膜的下支承面；下模座内设有若干与下支承面连通的第一吸附孔，第一吸附孔与真空吸附装置相连，以在夹具脱离下模座过程中和上模座与下模座合模过程中真空吸附交换膜。进一步地，下模座包括下安装板、固定连接于下安装板上的下安装模；下安装模的顶部即为下支承面；第一吸附孔位于下安装模上，下安装模内还设有第一真空腔，第一真空腔同时连通第一吸附孔和真空吸附装置。进一步地，下模座上设有第一安装通道；第一定位构件沿第一安装通道的轴向设置于第一安装通道中，且第一定位构件的自由端伸出第一安装通道并用于与下边框膜上的安装孔配合，以对下边框膜在下模座上的安装位置进行定位。进一步地，夹具的底部设有用于与交换膜贴合以安装交换膜的第一安装面；夹具内设有若干与第一安装面连通的第二吸附孔，第二吸附孔与真空吸附装置相连，以吸附交换膜并使交换膜紧贴在第一安装面上；夹具上还设有定位孔，定位孔用于穿射于第一定位构件上，以使夹具相对下模座的位置进行定位。进一步地，上模座的底部设有用于与上边框膜贴合以安装上边框膜的第二安装面；上模座内设有若干与第二安装面连通的第三吸附孔，第三吸附孔与真空吸附装置相连，以吸附上边框膜并使上边框膜紧贴在第二安装面上。进一步地，上模座包括上安装板、固定连接于上安装板上的上安装模；上安装模的底部即为第二安装面；第三吸附孔位于上安装模上，上安装模内还设有第三真空腔，第三真空腔同时连通第三吸附孔和真空吸附装置。进一步地，第二安装面为水平面；或者上安装模为在外力作用下可产生形变的塑性材料制备而成的塑性件，且第二安装面为与交换膜呈3°～5°夹角的斜面。进一步地，上模座上设有第二安装通道；第二定位构件沿第二安装通道的轴向设置于第二安装通道中，且第二定位构件的自由端伸出第二安装通道并用于与上边框膜上的安装孔配合，以对上边框膜在上模座上的安装位置进行定位。进一步地，燃料电池膜电极贴合装置还包括设置于下模座内的加热构件，加热构件用于对贴合后的上边框膜、下边框膜和交换膜进行加热，以使上边框膜、下边框膜和交换膜三者贴合成膜电极。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种燃料电池膜电极贴合方法，采用如上述任一项的燃料电池膜电极贴合装置进行贴合操作，包括以下步骤：将下边框膜安装至下模座上，并通过第一定位构件定位下边框膜；夹具定位吸附涂覆有催化剂的交换膜后，通过第一定位构件将夹具定位于下模座上、以使吸附于夹具上的交换膜定位贴合至下边框膜的上表面；启动真空吸附装置吸紧交换膜后，将夹具从下模座上脱离；将上边框膜安装至上模座上，并通过第二定位构件定位上边框膜；将上模座与下模座合模，合模过程中通过第二定位构件抵接第一定位构件并使上边框膜相对交换膜进行定位。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的燃料电池膜电极贴合装置中，包括用于安装下边框膜的下模座，且下边框膜通过第一定位构件相对下模座定位；还包括用于定位吸取交换膜的夹具，吸附有交换膜的夹具在外接转运机构的作用下移至下模座的上方，且夹具通过第一定位构件定位连接于下模座上，进而使吸附于夹具上的交换膜贴合至下边框膜的上表面上且相对下边框膜定位；还包括用于安装上边框膜的上模座，且上边框膜通过第二定位构件相对上模座定位，并且上模座与下模座合模使上边框膜贴合至交换膜上表面的过程中，第二定位构件抵接第一定位构件以对上边框膜相对交换膜进行定位，从而下边框膜相对下模座定位、交换膜相对下边框膜定位、上边框膜相对上模座和交换膜分别定位，进而提高边框膜与交换膜之间的定位精度，使膜电极的贴合精度高、不易贴合失效，并可减少膜电极的贴合区域，进而降低燃料电池的成本；另外，由于交换膜厚度薄且材质软，厚度一般为1mm～2mm，为防止夹具脱离下模座过程中产生的气流扰动交换膜，使定位贴合在下边框膜上的交换膜移位，本专利技术中，下模座还连接有用于真空吸附交换膜的真空吸附装置，真空吸附装置用于吸紧交换膜，以防夹具脱离下模座的过程中扰动交换膜。本专利技术的燃料电池膜电极贴合方法中，由于采用了本专利技术的燃料电池膜电极贴合装置进行贴合操作，故而实现下边框膜相对下模座定位、交换膜相对下边框膜定位、上边框膜相对上模座和交换膜分别定位，进而提高膜电极的贴合精度，减少膜电极的贴合区域，最终降低燃料电池的成本。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的燃料电池膜电极贴合装置合模后的结构示意图；图2是图1中燃料电池膜电极贴合装置合模前的结构示意图；图3为上边框膜和下边框膜与交换膜贴合尺寸及公差示意图。图例说明11、上边框膜；12、下边框膜；13、交换膜；20、下模座；201、下支承面；202、第一吸附孔；203、第一真空腔；21、下安装板；22、下安装模；30、第一定位构件；40、夹具；401、第一安装面；402、第二吸附孔；50、上模座；501、第二安装面；502、第三吸附孔；503、第三真空腔；51、上安装板；52、上安装模；60、第二定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池膜电极贴合装置，贴合后的膜电极包括相对设置的上边框膜(11)和下边框膜(12)，及贴紧于所述上边框膜(11)和所述下边框膜(12)之间的交换膜(13)，其特征在于，所述贴合装置包括：用于安装所述下边框膜(12)的下模座(20)，所述下模座(20)上连接有用于对所述下边框膜(12)在所述下模座(20)上的安装位置进行定位的第一定位构件(30)；所述贴合装置还包括用于定位涂覆有催化剂的所述交换膜(13)并将所述交换膜(13)贴合至所述下边框膜(12)上的夹具(40)，所述夹具(40)通过所述第一定位构件(30)定位于所述下模座(20)上且活动连接于所述第一定位构件(30)上，以使吸附于其上的所述交换膜(13)定位贴合至所述下边框膜(12)的上表面上，所述下模座(20)还连接有用于真空吸附所述交换膜(13)的真空吸附装置，以防所述夹具(40)脱离所述下模座(20)的过程中扰动所述交换膜(13)；所述下模座(20)的上方设有用于安装所述上边框膜(11)的上模座(50)，所述上模座(50)上连接有用于对所述上边框膜(11)在所述上模座(50)上的安装位置进行定位的第二定位构件(60)，所述第二定位构件(60)在所述上模座(50)与所述下模座(20)合模过程中和所述上边框膜(11)贴合至所述交换膜(13)上表面的过程中抵接所述第一定位构件(30)，以使所述上边框膜(11)相对所述交换膜(13)进行定位。...

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池膜电极贴合装置，贴合后的膜电极包括相对设置的上边框膜(11)和下边框膜(12)，及贴紧于所述上边框膜(11)和所述下边框膜(12)之间的交换膜(13)，其特征在于，所述贴合装置包括：用于安装所述下边框膜(12)的下模座(20)，所述下模座(20)上连接有用于对所述下边框膜(12)在所述下模座(20)上的安装位置进行定位的第一定位构件(30)；所述贴合装置还包括用于定位涂覆有催化剂的所述交换膜(13)并将所述交换膜(13)贴合至所述下边框膜(12)上的夹具(40)，所述夹具(40)通过所述第一定位构件(30)定位于所述下模座(20)上且活动连接于所述第一定位构件(30)上，以使吸附于其上的所述交换膜(13)定位贴合至所述下边框膜(12)的上表面上，所述下模座(20)还连接有用于真空吸附所述交换膜(13)的真空吸附装置，以防所述夹具(40)脱离所述下模座(20)的过程中扰动所述交换膜(13)；所述下模座(20)的上方设有用于安装所述上边框膜(11)的上模座(50)，所述上模座(50)上连接有用于对所述上边框膜(11)在所述上模座(50)上的安装位置进行定位的第二定位构件(60)，所述第二定位构件(60)在所述上模座(50)与所述下模座(20)合模过程中和所述上边框膜(11)贴合至所述交换膜(13)上表面的过程中抵接所述第一定位构件(30)，以使所述上边框膜(11)相对所述交换膜(13)进行定位。2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极贴合装置，其特征在于，所述下模座(20)的顶部设有用于与所述下边框膜(12)贴合以支承所述下边框膜(12)的下支承面(201)；所述下模座(20)内设有若干与所述下支承面(201)连通的第一吸附孔(202)，所述第一吸附孔(202)与所述真空吸附装置相连，以在所述夹具(40)脱离所述下模座(20)过程中和所述上模座(50)与所述下模座(20)合模过程中真空吸附所述交换膜(13)。3.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极贴合装置，其特征在于，所述下模座(20)包括下安装板(21)、固定连接于所述下安装板(21)上的下安装模(22)；所述下安装模(22)的顶部即为所述下支承面(201)；所述第一吸附孔(202)位于所述下安装模(22)上，所述下安装模(22)内还设有第一真空腔(203)，所述第一真空腔(203)同时连通所述第一吸附孔(202)和所述真空吸附装置。4.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极贴合装置，其特征在于，所述下模座(20)上设有第一安装通道；所述第一定位构件(30)沿所述第一安装通道的轴向设置于所述第一安装通道中，且所述第一定位构件(30)的自由端伸出所述第一安装通道并用于与所述下边框膜(12)上的安装孔配合，以对所述下边框膜(12)在所述下模座(20)上的安装位置进行定位。5.根据权利要求4所述的燃料电池膜电极贴合装置，其特征在于，所述夹具(40)的底部设有用于与所述交换膜(13)贴合以安装所述交换膜(13)的第一安装面(401)；所述夹具(40)内设有若干与所述第一安装面(401)连通的第二吸附孔(402)，所述第二吸附孔(402)与所述真空吸附装置相连，以吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华，王劲孚，张建新，冉旭东，谭鑫，
申请(专利权)人：中机国际工程设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43