一种燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂设备，属于气体扩散层微孔层喷涂技术领域，包括底座，所述底座上固定安装有加热台，所述底座上设有由第一动力装置驱动且沿X轴方向移动的支架，所述支架上设有由第二动力装置驱动且沿Y轴方向移动的喷涂平台，所述喷涂平台上固定安装有至少两个储料室，每个储料室均通过分流管道连接增压泵的进口，所述增压泵的出口连接主流管道，所述主流管道连接雾化喷头，所述雾化喷头的出口朝向所述加热台。本发明专利技术还公开了一种燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂方法，解决了MPL喷涂厚度难控制、浆料分散不均的技术问题，广泛应用于气体扩散层微孔层喷涂中。微孔层喷涂中。微孔层喷涂中。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂设备及方法


[0001]本专利技术属于气体扩散层微孔层喷涂
，尤其涉及一种燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂设备及方法。

技术介绍

[0002]气体扩散层是燃料电池(PEMFC)中的一个关键组件，其主要功能是支撑催化层，为反应气体提供扩散通道，同时具有水管理的功能，使反应气体能够与电极中的催化剂接触，从而发生电化学反应，以及及时排除反应所产生的液态水，确保气体供应通畅。
[0003]实验证明在气体扩散层上添加一层由导电材料制成的具有良好孔径结构的微孔层(MPL)可以改善气体扩散层基底层到催化层孔径的突变，对提高燃料电池性能具有极大的帮助，无论是在水管理方面还是气体传输方面，具有MPL的气体扩散层都表现出了良好的性能。单层MPL气体扩散层由于其简单的结构和成本较低，曾广泛应用于燃料电池。然而，随着对气体扩散层水管理能力、气体传输能力以及电化学性能要求的不断提高，单层气体扩散层受限于其单一的结构，无法形成良好的梯度孔径，无法形成良好的亲疏水性改变等限制因素，已经逐渐难以满足燃料电池的性能要求和设计需求。
[0004]多层气体扩散层MPL凭借其通过不同浆料制成的多层结构从而具有的合理的梯度孔径、特殊的亲疏水复合结构、多种导电材料复合等能力逐渐成为燃料电池中气体扩散层的发展方向。但多层气体扩散层MPL在制备过程中存在MPL喷涂厚度不易控制、浆料频繁更换、浆料分散不均以及基底层容易被高压气体吹飞等问题，影响到MPL的制备精度及效率，这使得成品的性能难以把握，同时降低了制备效率，不能做到连续化制备。
[0005]因此，在气体扩散层微孔层喷涂设备
中，对于燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂设备仍存在研究和改进的需求，这也是目前气体扩散层微孔层喷涂
中的一个研究热点和重点，更是本专利技术得以完成的出发点。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂设备，以解决MPL喷涂厚度难控制、浆料分散不均的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂设备，包括底座，所述底座上固定安装有加热台，所述底座上设有由第一动力装置驱动且沿X轴方向移动的支架，所述支架上设有由第二动力装置驱动且沿Y轴方向移动的喷涂平台，所述喷涂平台上固定安装有至少两个储料室，每个储料室均通过分流管道连接增压泵的进口，每条所述分流管道上均安装有电磁阀，所述增压泵的出口连接主流管道，所述主流管道连接雾化喷头，所述雾化喷头的出口朝向所述加热台。
[0008]作为一种改进，所述主流管道内设有扰流阀。
[0009]作为进一步的改进，所述扰流阀包括与所述主流管道内径相适配的固定盘，所述固定盘固定安装于所述主流管道的内壁上，所述固定盘上通过中心柱安装有锥形阀芯，所
述锥形阀芯的小端朝向所述主流管道中流体的来向，所述固定盘上设有若干个连通所述雾化喷头与增压泵的流通通道。
[0010]作为进一步的改进，所述锥形阀芯与所述主流管道同轴设置。
[0011]作为进一步的改进，若干个所述流通通道以所述主流管道的中心线为中心环形阵列设置。
[0012]作为进一步的改进，所述流通通道均位于所述锥形阀芯在所述固定盘上的投影内。
[0013]作为进一步的改进，所述喷涂平台上安装有测厚仪。
[0014]作为进一步的改进，所述储料室内设有搅拌器。
[0015]作为进一步的改进，所述加热台上固定安装有用于夹持基底层的夹具，所述夹具包括固定于所述加热台上的下夹持体，所述下夹持体上铰接安装有上夹持体，所述上夹持体和下夹持体上均开设有相对应的通孔，所述上夹持体与下夹持体之间设有锁紧元件。
[0016]为解决上述技术问题，本专利技术还公开了另一种技术方案：一种燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂方法，包括以下步骤，步骤1：选择相应的材料制备气体扩散层，作为喷涂的基底层，将基底层加工成夹具所需要尺寸，夹紧在夹具中，然后固定在加热台上，并打开加热台进行加热；
[0017]步骤2：将所选择的材料粉末与有机溶剂混合成浆料前驱体，通过磁力搅拌和超声分散将前驱体均匀分散从而获得喷涂浆料，将不同浆料放入不同储料室内，通过储料室内的搅拌器持续对浆料进行分散搅拌，以保证浆料在喷涂过程中一直保持良好的分散性，避免因材料团聚或沉积造成喷涂不均匀；
[0018]步骤3：根据制备方案打开相应所选储料室下方分流管道上的电磁阀，浆料经增压泵和扰流阀对浆料进行均匀分散，经雾化喷头将雾化浆料喷涂到基底层上，同时打开测厚仪对气体扩散层进行实时厚度监测；
[0019]步骤4：喷涂完成后打开夹具，将烘干的基底层取出进行下一步的烧结和加工。
[0020]采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术实施例储料室在工作时装有不同喷涂浆料，通过所属的分流道上的电磁阀控制主流道连接的雾化喷头中喷出的浆料种类，根据制备方案可控制喷涂浆料的种类和顺序，可由一种浆料单独喷涂或由两种或者三种浆料组成的复合浆料进行喷涂，从而得到所需的复合MPL，减少了涂料的浪费提高涂料利用率，避免了频繁更换浆料这一问题，实现了均匀而连续的复合喷涂，并且解决了传统MPL喷涂厚度难控制、浆料分散不均的技术问题。
[0022]由于主流管道内设有扰流阀，流体浆料首先冲击锥形阀芯的锥形外表面，在其圆锥面上进行流动，通过不同浆料在圆锥面上的流动以及反射达到一个混合的效果，扰流阀阻挡主流管道内液体的轴向流动，形成横向、纵向和旋转性的运动状态，从而促进浆料各种物质之间的相互作用，起到充分混合的作用，进一步解决了浆料分散不均的技术问题。
[0023]由于加热台上固定安装有用于夹持基底层的夹具，夹具包括上夹持体和下夹持体，上夹持体上的通孔能够使得基底层接受雾化喷头喷出的浆料，而下夹持体上的通孔能够使得基底层获得加热台的热量，及时烘干基底层，提高了喷涂效率，并且夹具可以实现对基底层的有效固定，从而解决气体扩散层在制备过程中被雾化喷头产生的高压气体吹飞的现象。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0025]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。
[0026]图1是本专利技术实施例的结构示意图；
[0027]图2是图1的左视结构示意图；
[0028]图3是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂设备，包括底座，所述底座上固定安装有加热台，其特征在于，所述底座上设有由第一动力装置驱动且沿X轴方向移动的支架，所述支架上设有由第二动力装置驱动且沿Y轴方向移动的喷涂平台，所述喷涂平台上固定安装有至少两个储料室，每个储料室均通过分流管道连接增压泵的进口，每条所述分流管道上均安装有电磁阀，所述增压泵的出口连接主流管道，所述主流管道连接雾化喷头，所述雾化喷头的出口朝向所述加热台。2.根据权利要求1所述的燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂设备，其特征在于，所述主流管道内设有扰流阀。3.根据权利要求2所述的燃料电池复合气体扩散层微孔层喷涂设备，其特征在于，所述扰流阀包括与所述主流管道内径相适配的固定盘，所述固定盘固定安装于所述主流管道的内壁上，所述固定盘上通过中心柱安装有锥形阀芯，所述锥形阀芯的小端朝向所述主流管道中流体的来向，所述固定盘上设有若干个连通所述雾化喷头与增压泵的流通通道。4.根据权利要求3所述的燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：林广义，张海航，赵蒙，韩林峰，赵崇学，刘扶民，梁振宁，刘彦昌，刘虹，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：