一种燃料电池膜电极的新型密封工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池膜电极的新型密封工艺，涉及燃料电池膜电极技术领域；为了提升产品品质；所述工艺的燃料电池膜电极包括催化剂涂层膜，催化剂涂层膜具体为由质子交换膜、阳极催化层和阴极催化层组成的3CCM；所述催化剂涂层膜顶部和底部分别设置有第一涤纶树脂边框A和第二涤纶树脂边框A，所述第一涤纶树脂边框A顶部设置有第一涤纶树脂边框B，第二涤纶树脂边框A底部设置有第二涤纶树脂边框B，所述第一涤纶树脂边框B顶部设置有第一气体扩散层。本发明专利技术通过“先边框后气体扩散层”的密封工艺，先利用定位孔实现涤纶树脂边框的精准定位。再利用涤纶树脂边框的内边来实现气体扩散层的精准定位。层的精准定位。层的精准定位。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池膜电极的新型密封工艺


[0001]本专利技术涉及燃料电池膜电极
，尤其涉及一种燃料电池膜电极的新型密封工艺。

技术介绍

[0002]燃料电池是将燃料的化学能直接转化为电能的装置，具有效率高、无污染、重量轻等优点，极具发展潜力和应用前景。而其中的质子交换膜燃料电池可在低温工作、具有较高的功率密度，在应用上很具有吸引力。膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件，是燃料电池内部能量转换的场所。膜电极承担燃料电池内的多相物质传输，通过电化学反应，负责将燃料的化学能转换成电能。其中膜电极的密封技术非常关键。倘若膜电极密封不良，一方面会氢气和空气在电堆内部直接混合，在催化剂的作用下会迅速发生化学反应而放出大量的热。造成质子交换膜烧穿，失去隔离氢气和空气的作用，进而引起电堆爆炸或者大面积烧毁。另一方面氢气或者空气向电堆外部渗漏，这会降低燃料电池的能量利用效率。如果电堆是在密闭空间内工作，泄露的氢气在周围空间不断积累，极易引发爆炸，对人员和设备构成巨大威胁。
[0003]国内燃料电池相关公司或研究所的膜电极尺寸不统一，需求量有限、大多需独家定制。故而一些为大规模、标准化生产的设计无法得到很好的施展。膜电极一般生产工艺是采用超声波喷涂技术将阳极、阴极催化剂均匀地喷涂到质子交换膜上并烘干固化形成3CCM(即“3CCM”代表“阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层”)，将3CCM与涂胶气体扩散层对称热压复合形成5CCM(即“5CCM”在“3CCM”的两侧各加一片气体扩散层)，再将5CCM与边框对称热压复合形成7CCM(即“7CCM”在“5CCM”的两侧各加一片边框)，最后再裁切成指定规格进行单电池的封装。此种密封方案简称为“先气体扩散层再边框”。但是此种密封方案在5CCM的制备过程中，一方面3CCM和气体扩散层都是不透光的材料，另一方面工艺标准要求3CCM与上下两片气体扩散层的对位精度控制在
±
0.2mm以内。两个方面原因导致建立膜电极自动化、标准化、规模化产线的技术难度较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种燃料电池膜电极的新型密封工艺。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种燃料电池膜电极的新型密封工艺，所述工艺的燃料电池膜电极包括催化剂涂层膜，催化剂涂层膜具体为由质子交换膜、阳极催化层和阴极催化层组成的3CCM；所述催化剂涂层膜顶部和底部分别设置有第一涤纶树脂边框A和第二涤纶树脂边框A，所述第一涤纶树脂边框A顶部设置有第一涤纶树脂边框B，第二涤纶树脂边框A底部设置有第二涤纶树脂边框B，所述第一涤纶树脂边框B顶部设置有第一气体扩散层，第二涤纶树脂边框B底部设置有第二气体扩散层；所述第一涤纶树脂边框A、第二涤纶树脂边框A、第一涤纶树脂边框B和
第二涤纶树脂边框B上设置有相适配的定位孔；所述燃料电池膜电极的密封步骤包括：
[0007]S1：用点胶机在第一气体扩散层和第二气体扩散层的四边进行点胶；
[0008]S2：分别利用第一涤纶树脂边框B和第二涤纶树脂边框B进行对第一气体扩散层和第二气体扩散层的定位；
[0009]S3：再用压合机对各结构压合形成7CCM，压合前需确保各定位孔位置适配；
[0010]S4：完成密封。
[0011]优选的：所述S1步骤中，点胶采用热熔胶，热熔胶涂层宽度1mm，厚度10μm。
[0012]进一步的：所述催化剂涂层膜中，质子交换膜面积350mm
×
110mm，厚度8μm，居中放置；阳极催化层和阴极催化层分别设置于质子交换膜的上下两侧，且阳极催化层和阴极催化层的面积都是330mm
×
90mm，阳极催化层和阴极催化层的对齐精度是
±
0.1mm，并且处于质子交换膜的正中央，阳极催化层和阴极催化层的总厚度是12μm。
[0013]进一步优选的：所述第一涤纶树脂边框A和第二涤纶树脂边框A的外形轮廓呈“回”字型；外边面积为440mm
×
180mm，内边面积为330.4mm
×
90.4mm；第一涤纶树脂边框A和第二涤纶树脂边框A的内边分别与阳极催化层和阴极催化层之间留有0.2mm的间隙，第一涤纶树脂边框A和第二涤纶树脂边框A的两面都设置有热熔胶，总厚度是50μm。
[0014]作为本专利技术一种优选的：所述第一涤纶树脂边框B和第二涤纶树脂边框B的外形轮廓呈“回”字型；外边面积为440mm
×
180mm，内边面积为332.4mm
×
92.4mm；第一涤纶树脂边框B和第二涤纶树脂边框B的内边分别与第一涤纶树脂边框A和第二涤纶树脂边框A的内边之间留有1mm的间隙，第一涤纶树脂边框B和第二涤纶树脂边框B只有一面含有热熔胶，总厚度是50μm。
[0015]作为本专利技术进一步优选的：所述燃料电池膜电极的新型密封工艺还涉及5CCM的制备，其制备方法包括如下步骤：
[0016]S11：将第一涤纶树脂边框A和第二涤纶树脂边框A置于催化剂涂层膜两侧，形成3CCM
‑
A；
[0017]S12：再将第一涤纶树脂边框B和第二涤纶树脂边框B置于3CCM
‑
A两侧，形成3CCM
‑
AB；
[0018]S13：最后将3CCM
‑
AB放入压合机热压形成5CCM。
[0019]作为本专利技术再进一步的方案：所述第一气体扩散层和第二气体扩散层的面积为332.4mm
×
92.4mm，厚度为200μm。
[0020]在前述方案的基础上：所述S1步骤中的点胶机包括点胶机构、驱动点胶机构点胶的驱动机构以及与点胶机构配合使用的夹具；所述夹具包括底座和活动座，活动座安装于底座顶部，所述活动座顶部外壁固定有纵向定夹板和横向定夹板，活动座顶部还固定有第一固定板和第二固定板，所述第一固定板一侧安装有与纵向定夹板相适配的纵向动夹板，第二固定板一侧安装有与横向定夹板相适配的横向动夹板，纵向动夹板和横向动夹板一侧外壁固定有导向杆，导向杆分别滑动连接于第一固定板和第二固定板内壁，且纵向动夹板与第一固定板之间以及横向动夹板与第二固定板之间均固定有第二弹簧；所述纵向定夹板、纵向动夹板、横向定夹板和横向动夹板的一侧开设有卡槽，卡槽上下两侧均设置有弧形导向边。
[0021]在前述方案的基础上优选的：所述点胶机构包括点胶头，所述点胶头一侧外壁固
定有安装座，点胶头通过安装座安装于驱动机构上，所述点胶头外壁通过固定杆固定有环形座，环形座底部内壁滑动连接有滑动环，活动座顶部外壁固定有限位架，限位架与滑动环相适配；点胶头底部设置有胶针。
[0022]在前述方案的基础上进一步优选的：所述底座顶部外壁固定有滑杆，滑杆滑动连接于活动座内壁，活动座底部外壁与底座顶部外壁之间固定有第一弹簧。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池膜电极的新型密封工艺，其特征在于，所述工艺的燃料电池膜电极包括催化剂涂层膜(1)，催化剂涂层膜(1)具体为由质子交换膜、阳极催化层和阴极催化层组成的3CCM；所述催化剂涂层膜(1)顶部和底部分别设置有第一涤纶树脂边框A(2)和第二涤纶树脂边框A(5)，所述第一涤纶树脂边框A(2)顶部设置有第一涤纶树脂边框B(3)，第二涤纶树脂边框A(5)底部设置有第二涤纶树脂边框B(6)，所述第一涤纶树脂边框B(3)顶部设置有第一气体扩散层(4)，第二涤纶树脂边框B(6)底部设置有第二气体扩散层(7)；所述第一涤纶树脂边框A(2)、第二涤纶树脂边框A(5)、第一涤纶树脂边框B(3)和第二涤纶树脂边框B(6)上设置有相适配的定位孔；所述燃料电池膜电极的密封步骤包括：S1：用点胶机在第一气体扩散层(4)和第二气体扩散层(7)的四边进行点胶；S2：分别利用第一涤纶树脂边框B(3)和第二涤纶树脂边框B(6)进行对第一气体扩散层(4)和第二气体扩散层(7)的定位；S3：再用压合机对各结构压合形成7CCM，压合前需确保各定位孔位置适配；S4：完成密封。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池膜电极的新型密封工艺，其特征在于，所述S1步骤中，点胶采用热熔胶，热熔胶涂层宽度1mm，厚度10μm。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池膜电极的新型密封工艺，其特征在于，所述催化剂涂层膜(1)中，质子交换膜面积350mm
×
110mm，厚度8μm，居中放置；阳极催化层和阴极催化层分别设置于质子交换膜的上下两侧，且阳极催化层和阴极催化层的面积都是330mm
×
90mm，阳极催化层和阴极催化层的对齐精度是
±
0.1mm，并且处于质子交换膜的正中央，阳极催化层和阴极催化层的总厚度是12μm。4.根据权利要求3所述的一种燃料电池膜电极的新型密封工艺，其特征在于，所述第一涤纶树脂边框A(2)和第二涤纶树脂边框A(5)的外形轮廓呈“回”字型；外边面积为440mm
×
180mm，内边面积为330.4mm
×
90.4mm；第一涤纶树脂边框A(2)和第二涤纶树脂边框A(5)的内边分别与阳极催化层和阴极催化层之间留有0.2mm的间隙，第一涤纶树脂边框A(2)和第二涤纶树脂边框A(5)的两面都设置有热熔胶，总厚度是50μm。5.根据权利要求4所述的一种燃料电池膜电极的新型密封工艺，其特征在于，所述第一涤纶树脂边框B(3)和第二涤纶树脂边框B(6)的外形轮廓呈“回”字型；外边面积为440mm
×
180mm，内边面积为332.4mm
×
92.4mm；第一涤纶树脂边框B(3)和第二涤纶树脂边框B(6)的内边分别与第一涤纶树脂边框A(2)和第二涤纶树脂边框A(5)的内边之间留有1mm的间隙，...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞庆阳，张楠，潘永志，陆娇娇，侯美秀，王朝云，
申请(专利权)人：安徽明天氢能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：