一种基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备制造技术

本发明专利技术公开了基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备，包括真空腔室、离子束清洗源和碳基薄膜磁控溅射源，具有可启闭装配的室门；真空腔室内具有转架以及设置于转架上用于定位待镀的燃料电池双极板的夹具，离子束清洗源用于发射离子束起弧辉光放电对清洁燃料电池双极板的待镀面进行清洁及改性，碳基薄膜磁控溅射源用于产生电磁场结合镀膜工艺气体产生辉光，并轰击附着于燃料电池双极板表面形成膜层。利用IONBEAM离子束对金属双极板进行表面清洗及表面改性的之后利用磁控溅射碳基薄膜镀膜源对金属双极板进行碳基薄膜镀膜，利用碳基薄膜膜层的特性即：高导电性、致密性、抗腐蚀性能好、摩擦系数小等优点，从而提高金属双极板的导电性、及使用寿命。及使用寿命。及使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备


[0001]本专利技术涉及真空离子镀膜
，尤其涉及一种基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种新型化学发电装备，通过电化学反应将不同电解质燃料的化学能转化为电能，是继水力发电、热能发电和原子能发电的第四种发电技术，被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术。燃料电池主要的原料为氢气、酒精、生物质气这一类气体。而氢燃料电池，也就是质子交换膜燃料电池PEMFC或PEM燃料电池，是世界各国争先发展的新能源,目前我国PEMFC燃料电池核心技术与国际先进水平存在的差距主要表现在燃料电池的体积、质量、功率密度、寿命、电池成本等，而双极板亦是电池组中体积最大质量最重的核心部件之一，所以双极板质量的好坏将直接制约燃料电池堆输出功率的大小和使用寿命。
[0003]调查表明，燃料电池做为新能源应用领域之广是不可估量的，使用数量也更为惊人。据相关调查表明仅在新能源汽车行业2020年
‑
2025年是新能源汽车的关键年，有关预估2025年中国燃料电池汽车规模将达到5
‑
10万辆，则燃料电池市场前景可观。
[0004]那么如何才能提高燃料电池双极板的使用寿命是当下最迫在眉睫之趋，因此，研究燃料电池双极板表面涂层改性技术、提高双板板表面导电性和搞腐蚀性能，亦是提高燃料电池输出寿命，对于推动燃料电池双极板的商业化使用，具有重要的理论和实际应用价值。

技术实现思路

[0005]为解决上述
技术介绍
中所提到的技术问题，本专利技术提供一种基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备。
[0006]本专利技术采用以下技术方案实现：一种基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备，包括：
[0007]底座；
[0008]真空腔室，其支撑于所述底座上，具有可启闭装配的室门；所述真空腔室内具有转架以及设置于所述转架上用于定位待镀的燃料电池双极板的夹具；
[0009]离子束清洗源，其设置于所述真空腔室上，用于发射离子束起弧辉光放电对清洁燃料电池双极板的待镀面进行清洁及改性；以及
[0010]碳基薄膜磁控溅射源，其设置于所述真空腔室上，用于产生电磁场结合镀膜工艺气体产生辉光，并轰击附着于燃料电池双极板表面形成膜层。
[0011]作为上述方案的进一步改进，还包括抽气装置，所述抽气装置包括机械泵组、分子泵、主管道A组和主管道B组，所述机械泵组安装于所述底座上，所述主管道A组一端连通于所述机械泵组输入端，另一端连通于所述真空腔室内部，所述主管道B组一端连通于所述主管道A组，另一端通过角阀与所述分子泵相输入端连通。
[0012]作为上述方案的进一步改进，还包括用于预加热所述真空腔室内燃料电池双极板的加热装置，所述加热装置包括设置于所述真空腔室内的多个加热棒和温度传感器。
[0013]作为上述方案的更进一步改进，多个所述加热棒均固定于所述真空腔室内侧壁上，且多个所述加热棒沿所述转架的周向间隔分布；所述加热棒呈弧形立状间隔均匀布置。
[0014]作为上述方案的进一步改进，还包括进气系统装置，所述进气系统装置设置于所述底座上，用于注入镀膜工艺气体至所述真空腔室。
[0015]作为上述方案的进一步改进，还包括冷却装置，所述冷却装置设置于所述底座上，用于对真空腔室进行冷却的冷却装置。
[0016]作为上述方案的更进一步改进，所述冷却装置包括真空腔室内侧壁上设置的冷却腔道和设置于所述真空腔室外部的冷水机组，所述冷水机组与冷却腔道之间形成闭合循环回路。
[0017]作为上述方案的进一步改进，还包括驱动装置，所述驱动装置设置于所述真空腔室内侧的顶部，用于调节所述转架进行转动。
[0018]作为上述方案的进一步改进，所述转架上具有载盘，所述夹具设置于所述载盘顶部，所述夹具包括呈喇叭状的硬质吸盘、牵引组件、自锁组件以及解锁组件，所述硬质吸盘固定于所述载盘顶部，所述硬质吸盘离心侧用于吸引固定住所述燃料电池双极板的非镀面，所述硬质吸盘靠近其向心侧的内部具有连通其离心侧的塞槽，所述塞槽内弹性设置有与其配合的活塞，所述牵引组件支撑于所述载盘上，用于牵引所述活塞在所述塞槽中向心运动，所述自锁组件受驱动于所述牵引组件，用于对向心运动后的所述活塞的所在位置进行自锁固定。
[0019]作为上述方案的更进一步改进，所述夹具还包括解锁组件，所述解锁组件用于解除所述活塞经所述自锁组件作用后的锁定状态。
[0020]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0021]本专利技术的基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备，利用IONBEAM离子束对金属双极板进行表面清洗及表面改性的之后利用磁控溅射碳基薄膜镀膜源对金属双极板进行碳基薄膜镀膜，利用碳基薄膜膜层的特性即：高导电性、致密性、抗腐蚀性能好、摩擦系数小等优点，从而提高金属双极板的导电性、及使用寿命。
[0022]本专利技术提供的基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备，具有加热、排气(抽气)、温控、抽真空、离子束清洗、碳基薄镀膜等功能，经本设备对准镀膜工件金属双极板的碳基薄膜镀膜，提高了金属双极板的质量、导电性、及使用寿命，且由PLC控制系统对镀膜工艺全程实时监控及调控，也可以通过观察窗实地观察腔室内镀膜状况，且腔室门外罩对室门起绝缘保护作用，同时保护操作人员人身安全，操作简捷、安全、实用。
[0023]本专利技术通过转架上设置的载盘以及载盘上的夹具，可便捷地实现燃料电池双极板的镀膜前后的拆装，省时省力，安全可靠。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1提供的基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备整体的立体结构示意图；
[0025]图2为图1中镀膜设备旋转后的俯视结构示意图；
[0026]图3为图2中镀膜设备左视的结构示意图；
[0027]图4为图1中真空腔室的结构示意图；
[0028]图5为图4中燃料电池双极板置于转架上的结构示意图；
[0029]图6为本专利技术实施例2提供的基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备中转架上载盘的俯视结构示意图；
[0030]图7为图6中硬质吸盘、牵引组件等结构的俯视示意图；
[0031]图8为图6中硬质吸盘、牵引组件、自锁组件以及解锁组件处于锁紧前状态的侧视示意图；
[0032]图9为图8中第一压柱的结构示意图；
[0033]图10为图8中连杆的结构示意图；
[0034]图11为图8中压杆的结构示意图；
[0035]图12为图8中限位块的结构示意图；
[0036]图13为图8中硬质吸盘、牵引组件、自锁组件以及解锁组件处于锁紧后状态的侧视示意图；
[0037]图14为图13中硬质吸盘、牵引组件、自锁组件以及解锁组件处于解锁时状态的侧视示意图。
[0038]主要符号说明：
[0039]1、底座；2、腔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备，其特征在于，包括：底座；真空腔室，其支撑于所述底座上，具有可启闭装配的室门；所述真空腔室内具有转架以及设置于所述转架上用于定位待镀的燃料电池双极板的夹具；离子束清洗源，其设置于所述真空腔室上，用于发射离子束起弧辉光放电对清洁燃料电池双极板的待镀面进行清洁及改性；以及碳基薄膜磁控溅射源，其设置于所述真空腔室上，用于产生电磁场结合镀膜工艺气体产生辉光，并轰击附着于燃料电池双极板表面形成膜层。2.如权利要求1所述的基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备，其特征在于，还包括抽气装置，所述抽气装置包括机械泵组、分子泵、主管道A组和主管道B组，所述机械泵组安装于所述底座上，所述主管道A组一端连通于所述机械泵组输入端，另一端连通于所述真空腔室内部，所述主管道B组一端连通于所述主管道A组，另一端通过角阀与所述分子泵相输入端连通。3.如权利要求1所述的基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备，其特征在于，还包括用于预加热所述真空腔室内燃料电池双极板的加热装置，所述加热装置包括设置于所述真空腔室内的多个加热棒和温度传感器。4.如权利要求3所述的基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备，其特征在于，多个所述加热棒均固定于所述真空腔室内侧壁上，且多个所述加热棒沿所述转架的周向间隔分布；所述加热棒呈弧形立状间隔均匀布置。5.如权利要求1所述的基于PEMFC燃料电池金属双极板碳基薄膜镀膜设备，其特征在于，还包括进气系统装置，所述进气系统装置设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉程，夏正卫，刘东光，罗来马，
申请(专利权)人：安徽纯源镀膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：