本发明专利技术属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种膜电极的制备装置，包括：第一放卷组件，用于放卷质子交换膜，质子交换膜的A面附着有第一催化剂层，质子交换膜的B面附着有背膜；第二放卷组件，用于放卷多孔膜；剥离组件，用于剥除背膜；贴合组件，用于将质子交换膜附着有第一催化剂层的一面和多孔膜贴合；吸附加热组件，通过吸附多孔膜将质子交换膜附着在吸附加热组件的表面并加热；涂布组件，用于对质子交换膜的B面涂覆第二催化剂浆料以形成第二催化剂层；干燥组件，用于干燥第二催化层以得到膜电极。本发明专利技术提供的膜电极制备装置，在涂覆第二催化剂浆料时可抑制质子交换膜发生溶胀，提高了膜电极的制备优率，生产效率高，有利于大批量生产。量生产。量生产。
【技术实现步骤摘要】
一种膜电极制备装置及其制备方法
[0001]本专利技术属于燃料电池
，尤其涉及一种膜电极制备装置及其制备方法。
技术介绍
[0002]质子交换膜燃料电池(PEMFC)是燃料电池的一个重要分支，它以其快速启动、可室温运行、无电解液流出、重量小、比功率高、对环境无污染和用途广等特点，逐渐成为燃料电池研究中的主流。
[0003]膜电极(MEA)组件为质子交换膜燃料电池的电化学反应提供了质子、电子、反应气体和水的连续通道，是质子交换膜燃料电池实现化学能和电能转换的关键部件，其性能好坏直接影响到质子交换膜的性能发挥。膜电极包括质子交换膜和附着在质子交换膜两面的催化剂层。
[0004]膜电极的制备工艺目前多为热压转印、超声喷涂等，但是超声喷涂效率低，优率低。热压转印工艺繁琐、效率较低，优率低。
[0005]Catalyst Coated Membrane(CCM)是将催化剂直接作用在质子交换膜的两面，无需热压以制备膜电极的一种技术，也称双面直涂技术，双面直涂生产效率高，优率高，能够提高催化剂的利用率和质子传导性，进一步降低催化剂Pt的担载量，适合大批量生产，但是难度极高。这是因为由于CCM直接涂覆法只能在质子交换膜的第一面直接涂覆，如果直接在质子交换膜的第二面直接涂覆催化剂会造成质子交换膜发生大尺寸不可控的溶胀。
[0006]现有技术中，为了避免质子交换膜在第二面直接涂覆催化剂层时发生的溶胀，造成产品不良，多采用热压转印和超声喷涂的方法。然而，热压转印法制备膜电极过程繁琐且产品优率低，超声喷涂催化剂利用率低，优率低，生产节奏慢等缺点，均不适合大规模商业化量产。近来也有一些新方法，如采用抗溶胀膜的方式复合涂好第一面的催化剂涂层质子膜，通过胶层吸附的方法抑制涂第二面催化剂层的时候产生的溶胀，但在涂覆完第二面催化剂层后，去除抗溶胀膜时可能会将第一面的部分催化剂层粘掉；另外，抗溶胀膜还对第一面的催化剂层有选择粘结作用，即某些第一面催化剂层的配方不能让抗溶胀膜紧密粘结。
[0007]鉴于此，确有必要提供一种技术方案以解决上述技术问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种膜电极制备装置，保证在涂第二面催化层的时候，质子膜不会发生大尺寸不可控的溶胀。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]一种膜电极制备装置，包括：
[0011]第一放卷组件，用于放卷质子交换膜，所述质子交换膜的A面附着有第一催化剂层，所述质子交换膜的B面附着有背膜；
[0012]第二放卷组件，用于放卷多孔膜；
[0013]剥离组件，设置于所述第一放卷组件的下游，用于剥除所述背膜；
[0014]贴合组件，设置于所述第二放卷组件和所述剥离组件的下游，用于将所述质子交换膜附着有所述第一催化剂层的一面和所述多孔膜贴合；
[0015]吸附加热组件，设置于所述贴合组件的下游，通过吸附所述多孔膜将所述质子交换膜附着在所述吸附加热组件的表面并加热；
[0016]涂布组件，与所述吸附加热组件相对应设置，用于对所述质子交换膜的B面涂覆第二催化剂浆料以形成第二催化剂层；
[0017]干燥组件，与所述吸附加热组件对应设置，用于干燥所述第二催化层以得到膜电极。
[0018]作为本专利技术所述的膜电极制备装置的一种改进，所述第一放卷组件和所述第二放卷组件并列设置，所述贴合组件包括相对应设置的第一贴合辊和第二贴合辊，所述涂布组件包括挤压涂布组件或转移涂布组件，所述干燥组件设置为弧形。
[0019]作为本专利技术所述的膜电极制备装置的一种改进，还包括抽真空组件，所述吸附加热组件与所述抽真空组件连接，所述吸附加热组件包括吸附加热辊，所述吸附加热辊的表面开设有若干真空吸附孔，所述真空吸附孔的孔径为0.01～2mm，相邻两所述真空吸附孔的间距为1～20mm。其中，吸附加热组件的加热装置设置于所述吸附加热辊的内部。吸附加热辊的辊面温度设置为0～120℃。
[0020]作为本专利技术所述的膜电极制备装置的一种改进，还包括张力辊，所述张力辊包括第一张力辊、第二张力辊和第三张力辊，所述第一张力辊设置在所述第一放卷组件和所述第一贴合辊之间，所述第二张力辊设置在所述第二放卷组件和所述第二贴合辊之间，所述第三张力辊设置在所述贴合组件和所述吸附加热组件之间。各张力辊张力控制范围0～100N，张力控制精度0.1N。
[0021]作为本专利技术所述的膜电极制备装置的一种改进，还包括抽风组件，所述抽风组件与所述吸附加热组件对应设置，所述抽风组件用于抽除所述第二催化剂层挥发出来的溶剂。
[0022]作为本专利技术所述的膜电极制备装置的一种改进，还包括烘干组件所述烘干组件设置在所述吸附加热组件的下游，所述烘干组件用于辅助烘干所述第二催化剂层。
[0023]作为本专利技术所述的膜电极制备装置的一种改进，还包括展平组件，所述展平组件设置在所述烘干组件的下游，所述展平组件用于展平所述膜电极。
[0024]作为本专利技术所述的膜电极制备装置的一种改进，还包括支撑膜放卷复合组件，所述支撑膜放卷复合组件设置在所述展平组件的下游，所述支撑膜放卷复合组件用于放卷支撑膜并将所述支撑膜复合在所述膜电极的一表面。
[0025]作为本专利技术所述的膜电极制备装置的一种改进，还包括保护膜放卷组件、复合组件和收卷组件，所述保护膜放卷组件用于放卷保护膜，所述复合组件用于将所述保护膜复合在所述膜电极的另一表面，所述复合组件设置于所述支撑膜放卷复合组件和所述收卷组件之间。
[0026]本专利技术的目的之二在于，提供一种膜电极制备方法，包括以下操作：
[0027]在质子交换膜的A面涂覆第一催化剂层；
[0028]剥离所述质子交换膜B面自带的背膜；
[0029]在所述质子交换膜涂有所述第一催化剂层的一面附着多孔膜，所述多孔膜为非粘
性多孔膜；
[0030]真空吸附所述多孔膜；
[0031]在所述质子交换膜的B面涂覆第二催化剂层，得到膜电极。
[0032]作为本专利技术所述的膜电极制备方法的一种改进，所述多孔膜的材质包括聚四氟乙烯膜、多孔碳纤维纸、碳纤维布、无纺布、多孔聚乙烯膜和多孔聚丙烯膜中的至少一种复合膜。
[0033]相对于现有技术中，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术提供的膜电极制备装置，实现了一种膜电极的制备方法，先分别将附着有第一催化剂层的质子交换膜和多孔膜放卷，剥离质子交换膜自带的背膜后利用贴合组件将质子交换膜附着有第一催化剂层的一面与多孔膜贴合，然后利用吸附加热组件吸附多孔膜从而将质子交换膜附着在吸附加热组件的表面并加热，再利用涂布组件在质子交换膜的另一面涂覆第二催化剂浆料得到第二催化剂层，由于质子交换膜已经紧密贴合在吸附加热组件的表面，在吸附作用和加热作用下，涂覆第二催化剂浆料时可抑制质子交换膜发生溶胀，而且吸附加热组件的加热功能能够使得第二催化剂层中的溶剂快速挥发，再经由干燥组件辅助吸附加热组件本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种膜电极制备装置，其特征在于，包括：第一放卷组件，用于放卷质子交换膜，所述质子交换膜的A面附着有第一催化剂层，所述质子交换膜的B面附着有背膜；第二放卷组件，用于放卷多孔膜；剥离组件，设置于所述第一放卷组件的下游，用于剥除所述背膜；贴合组件，设置于所述第二放卷组件和所述剥离组件的下游，用于将所述质子交换膜附着有所述第一催化剂层的一面和所述多孔膜贴合；吸附加热组件，设置于所述贴合组件的下游，通过吸附所述多孔膜将所述质子交换膜附着在所述吸附加热组件的表面并加热；涂布组件，与所述吸附加热组件相对应设置，用于对所述质子交换膜的B面涂覆第二催化剂浆料以形成第二催化剂层；干燥组件，与所述吸附加热组件对应设置，用于干燥所述第二催化层以得到膜电极。2.根据权利要求1所述的膜电极制备装置，其特征在于，所述第一放卷组件和所述第二放卷组件并列设置，所述贴合组件包括相对应设置的第一贴合辊和第二贴合辊，所述涂布组件包括挤压涂布组件或转移涂布组件，所述干燥组件设置为弧形。3.根据权利要求1所述的膜电极制备装置，其特征在于，还包括抽真空组件，所述吸附加热组件与所述抽真空组件连接，所述吸附加热组件包括吸附加热辊，所述吸附加热辊的表面开设有若干真空吸附孔，所述真空吸附孔的孔径为0.01～2mm，相邻两所述真空吸附孔的间距为1～20mm。4.根据权利要求2所述的膜电极制备装置，其特征在于，还包括张力辊，所述张力辊包括第一张力辊、第二张力辊和第三张力辊，所述第一张力辊设置在所述第一放卷组件和所述第一贴合辊之间，所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾黎，汪圣龙，刘培淳，刘坤，蒋中林，华周发，
申请(专利权)人：山东魔方新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。