燃料电池单电池装配设备及装配方法组成比例

本发明专利技术提供了一种燃料电池单电池装配设备及装配方法，其中燃料电池单电池装配设备包括：机械手，用于运输和装配物料，物料包括双面胶、双极板、碳纸和膜电极，双面胶包括胶体、粘接在胶体的第一胶面上的第一背膜和粘接在胶体的第二胶面上的第二背膜；双极板的两面分别为阴极和阳极；固定模块，具有装配位置，固定模块用于固定运输至装配位置的物料；撕膜模块，用于将位于装配位置的双面胶的第一背膜和第二背膜分别与胶体分离；翻转模块，用于翻转双极板和/或双面胶；通过机械手、固定模块、撕膜模块和翻转模块的配合，将物料装配形成单电池。本发明专利技术能够进行单电池的批量化装配，提高了单电池的生产效率，保证了单电池的一致性和密封性。密封性。密封性。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池单电池装配设备及装配方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体而言，涉及一种燃料电池单电池装配设备及装配方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种通过电化学反应将贮存在氢气和氧气中的化学能直接转化为电能的能量转换装置。具有能量转化效率高、环境污染少的优点，有着广泛的应用前景。燃料电池根据冷却方式不同，可以分为空冷冷却燃料电池(简称空冷燃料电池)与液体冷却燃料电池。空冷燃料电池以常压空气为氧化剂，采用空气冷却方式，大大简化燃料电池系统设计，使其具有结构简单紧凑、体积小、系统效率高等优点，被广泛应用于小功率电源场景(如无人机、叉车、巡逻车动力电源以及便携式电源)，因此，研究开发常温、常压空冷燃料电池具有重要的意义。
[0003]空冷燃料电池通常是由多个单电池层叠而成的堆叠结构，行业统称其为燃料电池堆。每片单电池主要由燃料电池双极板、密封件、膜电极组成。每块燃料电池双极板均设有供氧口和供氢口，用于给膜电极阴极和阳极分别供应氧气和氢气。空冷燃料电池电堆的阴极常为开放式，通过空气的流动，为电堆提供氧气并带走部分反应热。尽管组成燃料电池的各个部件已基本商业化，但如何根据使用需求优化设计、装配空冷燃料电池单电池还没有一个标准的方法，且存在以下技术问题：
[0004]1、密封性差。阳极所用燃料电池气体(主要为氢气)在电堆内部需要密封，为保证供给膜电极的氢气不会侧向泄漏，需要在燃料电池阳基板与膜电极之间放置密封垫作为密封结构；密封垫是决定燃料电池密封性的关键因素之一，其性能好坏直接影响电池的发电效率和使用寿命；目前主要采用点胶(涂胶)方式或裁切硅胶垫的方式进行密封，点胶(涂胶)方式形成的密胶垫厚度较难控制，一致性差，粘接力不强，并且点胶工艺包含大约24小时的胶体固化时间，导致燃料电池的生产周期较长；当采用裁切硅胶垫的方式进行密封时，普通硅胶垫所采用的面密封或线密封的方式存在受挤压后易变形，致使燃料电池的密封效果变差的问题。
[0005]2、一致性差。空冷燃料电池的阴极为开敞结构，导致阴阳极结构有所不同，在装配空冷燃料电池单电池没有一个标准方法的条件下，大量生产的单电池之间会出现差异，导致生产出的单电池的一致性(例如：单电池存在平整度问题)较差。
[0006]3、自动化程度低。由于空冷燃料电池的特殊性，现有的单电池的制备方法和装置多为半自动或手动，严重影响空冷燃料电池的批量化生产效率，并且电池的成品率低、成本高；除此之外，由于燃料电池产品的密封胶的装配难度较大，现有的密封胶的撕膜通常为人工手动撕膜，进一步降低了单电池产品的生产效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种燃料电池单电池装配设备及装配方法，以解决现有技术中的空
冷燃料电池单电池密封性和一致性较差，且生产效率低下的问题。
[0008]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种燃料电池单电池装配设备，包括：机械手，用于运输和装配物料，物料包括双面胶、双极板、碳纸和膜电极，双面胶包括胶体、粘接在胶体的第一胶面上的第一背膜和粘接在胶体的第二胶面上的第二背膜；双极板的两面分别为阴极和阳极；碳纸的尺寸小于第二胶面的尺寸；固定模块，具有装配位置，固定模块用于固定运输至装配位置的物料；撕膜模块，用于将位于装配位置的双面胶的第一背膜和第二背膜分别与胶体分离；翻转模块，用于翻转双极板和/或双面胶；其中，通过机械手、固定模块、撕膜模块和翻转模块的配合，将物料装配形成单电池。
[0009]进一步地，固定模块包括固定支架、吸附板和气体泵，吸附板设置在固定支架上，吸附板表面具有多个间隔设置的负压孔，负压孔与气体泵通过管路连接，气体泵使负压孔处产生负压，以吸附放置在吸附板的装配位置上的物料。
[0010]进一步地，吸附板表面还具有定位孔，定位孔用于物料在吸附板表面上的定位。
[0011]进一步地，撕膜模块包括运动部、安装架、固定杆、放卷机构；运动部用于带动安装架运动；放卷机构设置在安装架上；固定杆的一端固定设置在安装架上；放卷机构用于将胶带缠绕在固定杆的外周面上，以通过固定杆外周面上的胶带与第一背膜或第二背膜粘接配合；在双面胶固定的状态下，运动部带动固定杆运动，以使第一背膜或第二背膜与胶体分离。
[0012]进一步地，放卷机构包括转盘和驱动组件，转盘的周向上缠绕有胶带，驱动组件驱动转盘转动，且沿固定杆的轴向运动，以将胶带沿固定杆的轴向螺旋缠绕在固定杆的外周面上。
[0013]进一步地，撕膜模块先撕第一背膜，第一背膜与第一胶面之间的粘接力小于第二背膜与第二胶面之间的粘接力。
[0014]进一步地，燃料电池单电池装配设备还包括压紧模块，压紧模块用于压紧双面胶；其中，在机械手将阳极与第一胶面粘接后，压紧模块压住双极板的阴极，以保证阳极与第一胶面固定粘接；在机械手将膜电极与第二胶面粘接后，压紧模块压住膜电极，以保证膜电极与第二胶面固定粘接。
[0015]进一步地，燃料电池单电池装配设备还包括双极板视觉检测模块、碳纸视觉检测模块和膜电极视觉检测模块；双极板视觉检测模块用于对双极板进行检测，机械手将检测合格的双极板与第一胶面粘接配合；碳纸视觉检测模块用于对碳纸进行检测，机械手将检测合格的碳纸放置于第二胶面的中部内；膜电极视觉检测模块用于对膜电极进行检测，机械手将检测合格的膜电极与第二胶面粘接配合。
[0016]进一步地，燃料电池单电池装配设备还包括气密检测模块，气密检测模块用于检测单电池的气密性。
[0017]进一步地，燃料电池单电池装配设备还包括双面胶存储模块、双极板存储模块、碳纸存储模块、膜电极存储模块和单电池存储模块；其中，双面胶存储模块用于存储双面胶，双极板存储模块用于存储双极板，碳纸存储模块用于存储碳纸、膜电极存储模块用于存储膜电极，单电池存储模块用于存储单电池。
[0018]进一步地，双极板存储模块包括双极板仓和双极板废料仓，双极板仓用于存储待检测的双极板，双极板废料仓用于存储检测不合格的双极板；膜电极存储模块包括膜电极
仓和膜电极废料仓，膜电极仓用于存储待检测的膜电极，膜电极废料仓用于存储检测不合格的膜电极；碳纸存储模块包括碳纸仓和碳纸废料仓，碳纸仓用于存储待检测的碳纸，碳纸废料仓用于存储检测不合格的碳纸；单电池存储模块包括单电池合格仓和单电池废料仓，单电池合格仓用于存储检测合格的单电池，单电池废料仓用于存储检测不合格的单电池。
[0019]根据本专利技术的另一方面，提供了一种燃料电池单电池装配方法，应用于上述的燃料电池单电池装配设备，包括如下步骤：第一分离步骤，将双面胶固定，然后将第一背膜与胶体分离，露出第一胶面；第一粘接步骤，将双极板的阳极与第一胶面粘接配合；翻转步骤，将双极板和双面胶同时翻转，并固定；第二分离步骤，将第二背膜与胶体分离，露出第二胶面；放置步骤，将碳纸放置在第二胶面的中部；第二粘接步骤，将膜电极与第二胶面粘接，装配形成单电池。
[0020]进一步地，燃料电池单电池装配设备还包括压紧步骤，压紧步骤包括：在第一粘接步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池单电池装配设备，其特征在于，包括：机械手(10)，用于运输和装配物料，物料包括双面胶(150)、双极板(160)、碳纸(170)和膜电极(180)，所述双面胶(150)包括胶体、粘接在所述胶体的第一胶面上的第一背膜和粘接在所述胶体的第二胶面上的第二背膜；所述双极板(160)的两面分别为阴极和阳极；所述碳纸(170)的尺寸小于所述第二胶面的尺寸；固定模块(20)，具有装配位置，所述固定模块(20)用于固定运输至所述装配位置的物料；撕膜模块(30)，用于将位于所述装配位置的双面胶(150)的第一背膜和第二背膜分别与所述胶体分离；翻转模块(40)，用于翻转所述双极板(160)和/或所述双面胶(150)；其中，通过所述机械手(10)、所述固定模块(20)、所述撕膜模块(30)和所述翻转模块(40)的配合，将物料装配形成单电池。2.根据权利要求1所述的燃料电池单电池装配设备，其特征在于，所述固定模块(20)包括固定支架(21)、吸附板(22)和气体泵，所述吸附板(22)设置在所述固定支架(21)上，所述吸附板(22)表面具有多个间隔设置的负压孔(221)，所述负压孔(221)与所述气体泵通过管路连接，所述气体泵使所述负压孔(221)处产生负压，以吸附放置在所述吸附板(22)的装配位置上的物料。3.根据权利要求2所述的燃料电池单电池装配设备，其特征在于，所述吸附板(22)表面还具有定位孔(222)，所述定位孔(222)用于物料在所述吸附板(22)表面上的定位。4.根据权利要求1所述的燃料电池单电池装配设备，其特征在于，所述撕膜模块(30)包括运动部(31)、安装架(32)、固定杆(33)、放卷机构(34)；所述运动部(31)用于带动所述安装架(32)运动；所述放卷机构(34)设置在所述安装架(32)上；所述固定杆(33)的一端固定设置在所述安装架(32)上；所述放卷机构(34)用于将胶带缠绕在所述固定杆(33)的外周面上，以通过所述固定杆(33)外周面上的胶带与所述第一背膜或所述第二背膜粘接配合；在所述双面胶(150)固定的状态下，所述运动部(31)带动所述固定杆(33)运动，以使所述第一背膜或所述第二背膜与所述胶体分离。5.根据权利要求4所述的燃料电池单电池装配设备，其特征在于，所述放卷机构(34)包括转盘(341)和驱动组件(342)，所述转盘(341)的周向上缠绕有所述胶带，所述驱动组件(342)驱动所述转盘(341)转动，且沿所述固定杆(33)的轴向运动，以将所述胶带沿所述固定杆(33)的轴向螺旋缠绕在所述固定杆(33)的外周面上。6.根据权利要求1所述的燃料电池单电池装配设备，其特征在于，所述撕膜模块(30)先撕所述第一背膜，所述第一背膜与所述第一胶面之间的粘接力小于所述第二背膜与所述第二胶面之间的粘接力。7.根据权利要求1所述的燃料电池单电池装配设备，其特征在于，所述燃料电池单电池装配设备还包括压紧模块(50)，所述压紧模块(50)用于压紧所述双面胶(150)；其中，在所述机械手(10)将所述阳极与所述第一胶面粘接后，所述压紧模块(50)压住所述双极板(160)的阴极，以保证所述阳极与所述第一胶面固定粘接；在所述机械手(10)将所述膜电极(180)与所述第二胶面粘接后，所述压紧模块(50)压住所述膜电极(180)，以保证所述膜电极(180)与所述第二胶面固定粘接。
8.根据权利要求1所述的燃料电池单电池装配设备，其特征在于，所述燃料电池单电池装配设备还包括双极板视觉检测模块(60)、碳纸视觉检测模块(70)和膜电极视觉检测模块(80)；所述双极板视觉检测模块(60)用于对所述双极板(160)进行检测，所述机械手(10)将检测合格的所述双极板(160)与所述第一胶面粘接配合；所述碳纸视觉检测模块(70)用于对所述碳纸(170)进行检测，所述机械手(10)将检测合格的所述碳纸(170)放置于所述第二胶面的中部内；所述膜电极视觉检测模块(80)用于对所述膜电极(180)进行检测，所述机械手(10)将检测合格的所述膜电极(180)与所述第二胶面粘接配合。9.根据权利要求1所述的燃料电池单电池装配设备，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆维，刘元宇，耿珺，魏刚，杨琛，张纪廷，丁瑞，
申请(专利权)人：济南绿动氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：