【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池膜电极制造设备领域，具体涉及一种燃料电池膜电极的制造设备以及制造方法。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池是一种能将储存在氢燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应的方式直接转换为电能的能量转化装置。燃料电池具有能量转化效率高、无废气排放等特点，被认为是解决能源危机和环境污染的最具前景的方案之一，特别是交通运输如汽车、船舶和备用电源等方面极具应用前景。其中膜电极是质子交换膜燃料电池中极为重要的组件，其由质子交换膜、催化层以及扩散层组成，普通的制备工艺是在质子交换膜的两面均涂布上催化剂浆料，形成两面的催化层，之后将扩散层分别与两催化层贴合后，再通过热压等工艺实现“三明治”样式的膜电极。
2、在催化剂浆料涂布至质子交换膜两面的连续涂覆工艺中，大多采用静电喷涂、狭缝涂布、流沿、印刷等，但是由于质子膜表面受催化剂浆料中溶剂影响，容易出现溶剂溶胀现象，尤其是在质子膜的连续涂布产线中，由于缺少约束，质子交换膜在涂布时发生溶胀变形的问题更加严重，因此导致膜电极的生产良率也不高。
3、目前市场上已出现了真空吸附的技术来对质子交换膜涂布时进行约束，但是，真空吸附的吸附孔对质子膜的吸附力容易对浆料的涂覆产生均一性影响，即在吸附孔处与无吸附力的平面处，由于涂覆浆料受力不均匀而导致质子膜整体涂覆面的不均匀，吸附还会增加摩擦力，影响进给。
4、此外，还有一种方式是在质子膜的非涂覆面黏贴保护背膜，由于保护背膜不易变形，且其通过黏胶层贴于质子膜的背面，因此保护背膜的存在可以对质子膜的变形起到一定制约作用，进
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种燃料电池膜电极的制造设备，实现涂覆过程中对质子膜的约束，有效减少溶胀现象，同时保证质子膜表面涂覆均匀性，约束不影响质子膜的传送，涂覆完成后自动解除约束，不影响质子膜的传送进给。
2、为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种燃料电池膜电极的制造设备，包括质子膜传送机构、涂覆系统、支撑膜传送机构、夹持传送机构，涂覆系统位于质子膜传送机构上方，支撑膜传送机构位于质子膜传送机构下方且位于涂覆系统的涂覆路径下方，夹持传送机构用于对质子膜传送机构上所传送的质子膜的宽度方向两侧下拉，质子膜的非涂覆面在夹持传送机构下拉作用下与支撑膜传送机构中的支撑膜上表面贴合。
4、进一步的，所述夹持传送机构包括至少两个分别位于支撑膜传送机构两侧的夹持传送组件，所述夹持传送组件包括上驱动辊组、下驱动辊组和驱动件，上驱动辊组和下驱动辊组相互配合夹持并下拉质子膜的侧边，驱动件驱使上驱动辊组和/或下驱动辊组转动，进而使夹持传送机构与支撑膜传送机构同步同向传送质子膜。
5、进一步的，所述支撑膜传送机构两侧皆沿质子膜传送方向设置至少两个夹持传送组件，对质子膜形成多段式夹持，以相对的两个夹持传送组件为一组，每两组夹持传动组件之间设有用于修正质子膜传送方向的纠偏辊。
6、进一步的，所述上驱动辊组的轴向和所述下驱动辊组的轴向皆与所述支撑膜的上表面倾斜，使上驱动辊组和下驱动辊组对质子膜实现斜下方的拉扯力和传送力。
7、进一步的，所述驱动件为传送履带机构，所述传送履带机构的传送履带与所述下驱动辊组接触，使传送履带的传送过程带动下驱动辊组的转动。
8、进一步的，所述支撑膜传送机构包括两个驱动轮以及绕行在两个驱动轮上的呈封闭的环形的支撑膜，对支撑膜形成循环式传送，所述支撑膜位于质子膜传送机构所传送的质子膜的正下方。
9、进一步的，所述质子膜传送机构包括放卷辊、收卷辊、调节辊和多个纠偏辊，所述质子膜的两端分别绕在放卷辊和收卷辊上，调节辊和多个纠偏辊设于放卷辊和收卷辊之间，调节辊和多个纠偏辊配合对质子膜进行张紧和纠偏。
10、进一步的，还包括plc控制系统，所述质子膜传送机构上方还设有烘箱和裁切机构，涂覆系统、烘箱和裁切机构沿质子膜的传送方向依次设置，裁切机构对质子膜宽度方向的两侧边进行裁切，所述质子膜传送机构、所述涂覆系统、所述支撑膜传送机构、所述夹持传送机构皆与plc控制系统形成电路信号连接。
11、本专利技术提供的燃料电池膜电极的制造设备具有以下优点：
12、1、通过夹持传送机构，可以在实现对质子膜的传送的同时对质子膜的两侧施加斜下方的拉扯力，进而使质子膜的非涂覆面与支撑膜传送机构中的支撑膜上表面贴合，使质子膜被涂覆表面处于变形平整状态，进而在涂覆浆料时，溶剂接触不会再使质子膜产生进一步的溶胀变形。
13、2、通过循环式支撑膜传送机构，在夹持传送机构的作用下，质子膜的非涂覆面与支撑膜上表面贴合，支撑膜以此形成质子膜的“保护背膜”，支撑膜在循环式支撑膜传送机构作用下与质子膜保持同步同速传送，并在质子膜完成涂覆送入烘箱时结束支撑作用，无需多余操作即完成了支撑膜与质子膜的分离，既有效解决溶胀现象，也具有操作简便快速的优点。
14、4、支撑膜采用了循环传送式，在可以保证对质子膜同步同速的传送支撑的同时，相较现有技术直接采用保护背膜黏胶贴合的方式，本专利技术无须采用与质子膜相同长度的膜即可以实现对整卷质子膜涂覆过程中的完全支撑，大大缩减了成本。
15、3、设有激光裁切机构，针对质子膜的涂覆工艺，对质子膜两侧边被夹持传送机构夹持的部分进行裁切，保证成品完整性，比起采用裁切刀具裁切，激光裁切无接刀痕迹，裁切精度高。
16、5、将夹持传送机构设计为多段式，每两段之间均加设纠偏辊，可以有效保证质子膜整体在连续传送过程中不会出现偏移现象，避免影响夹持作用以及后续激光切割的浪费。
17、本专利技术还提供一种燃料电池膜电极的制造方法，具体包括以下步骤：
18、s1、将质子膜卷材安装于放卷辊上，人工对质子膜卷材的起始端牵引，质子膜依次张紧安装于各纠偏辊和调节辊上，并将质子膜的宽度方向两侧穿插入夹持传送机构，夹持传送机构下拉质子膜的宽度方向两侧的同时，使得质子膜的非涂覆面与支撑膜传送机构中的支撑膜上表面贴合，最后将质子膜在收卷辊上收卷，形成质子膜的传送路径；
19、s2、控制质子膜传送机构、支撑膜传送机构以及夹持传送机构同步同速传动；
20、s3、所述质子膜依次经过涂覆系统进行浆料的涂覆和烘箱的烘干后，裁切机构对所述质子膜的两侧边进行裁切；
21、s4、完成步骤s3的剩余质子膜在收卷辊上被收卷。
22、进一步的，步骤s3中所采用的裁切机构为激光裁切机构，其激光的功率≥50w且小于等于80w。
23、本专利技术还提供一种燃料电池膜电极的制造方法，所述膜电极的质子膜在涂覆催化剂浆料的传送过程中，对质子膜宽度方向的两侧边同时施加相等的拉扯力，与此同时，采用与质子膜同步同向传送的支撑膜，所述质子膜在拉扯力作用下，其非涂覆面可与支撑膜贴合成组。
24、本专利技术提供的燃料电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池膜电极的制造设备，其特征在于：包括质子膜传送机构、涂覆系统、支撑膜传送机构、夹持传送机构，涂覆系统位于质子膜传送机构上方，支撑膜传送机构位于质子膜传送机构下方且位于涂覆系统的涂覆路径下方，夹持传送机构用于对质子膜传送机构上所传送的质子膜的宽度方向两侧下拉，质子膜的非涂覆面在夹持传送机构下拉作用下与支撑膜传送机构中的支撑膜上表面贴合。
2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制造设备，其特征在于：所述夹持传送机构包括至少两个分别位于支撑膜传送机构两侧的夹持传送组件，所述夹持传送组件包括上驱动辊组、下驱动辊组和驱动件，上驱动辊组和下驱动辊组相互配合夹持并下拉质子膜的侧边，驱动件驱使上驱动辊组和/或下驱动辊组转动，进而使夹持传送机构与支撑膜传送机构同步同向传送质子膜。
3.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极的制造设备，其特征在于：所述支撑膜传送机构两侧皆沿质子膜传送方向设置至少两个夹持传送组件，对质子膜形成多段式夹持，以相对的两个夹持传送组件为一组，每两组夹持传动组件之间设有用于修正质子膜传送方向的纠偏辊。
4.根据权利要求2所述的燃
5.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极的制造设备，其特征在于：所述驱动件为传送履带机构，所述传送履带机构的传送履带与所述下驱动辊组接触，使传送履带的传送过程带动下驱动辊组的转动。
6.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制造设备，其特征在于：所述支撑膜传送机构包括两个驱动轮以及绕行在两个驱动轮上的呈封闭的环形的支撑膜，对支撑膜形成循环式传送，所述支撑膜位于质子膜传送机构所传送的质子膜的正下方。
7.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制造设备，其特征在于：还包括PLC控制系统，所述质子膜传送机构上方还设有烘箱和激光裁切机构，涂覆系统、烘箱和激光裁切机构沿质子膜的传送方向依次设置，激光裁切机构对质子膜宽度方向的两侧边进行裁切，所述质子膜传送机构、所述涂覆系统、所述支撑膜传送机构、所述夹持传送机构、所述烘箱和所述激光裁切机构皆与PLC控制系统形成电路信号连接。
8.一种燃料电池膜电极的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤S3中所采用的裁切机构为激光裁切机构，其激光的功率≥50W且小于等于80W。
10.一种燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：所述膜电极的质子膜在涂覆催化剂浆料的传送过程中，对质子膜宽度方向的两侧边同时施加相等的拉扯力，与此同时，采用与质子膜同步同向传送的支撑膜，所述质子膜在拉扯力作用下，其非涂覆面可与支撑膜贴合成组。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池膜电极的制造设备，其特征在于：包括质子膜传送机构、涂覆系统、支撑膜传送机构、夹持传送机构，涂覆系统位于质子膜传送机构上方，支撑膜传送机构位于质子膜传送机构下方且位于涂覆系统的涂覆路径下方，夹持传送机构用于对质子膜传送机构上所传送的质子膜的宽度方向两侧下拉，质子膜的非涂覆面在夹持传送机构下拉作用下与支撑膜传送机构中的支撑膜上表面贴合。
2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制造设备，其特征在于：所述夹持传送机构包括至少两个分别位于支撑膜传送机构两侧的夹持传送组件，所述夹持传送组件包括上驱动辊组、下驱动辊组和驱动件，上驱动辊组和下驱动辊组相互配合夹持并下拉质子膜的侧边，驱动件驱使上驱动辊组和/或下驱动辊组转动，进而使夹持传送机构与支撑膜传送机构同步同向传送质子膜。
3.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极的制造设备，其特征在于：所述支撑膜传送机构两侧皆沿质子膜传送方向设置至少两个夹持传送组件，对质子膜形成多段式夹持，以相对的两个夹持传送组件为一组，每两组夹持传动组件之间设有用于修正质子膜传送方向的纠偏辊。
4.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极的制造设备，其特征在于：所述上驱动辊组的轴向和所述下驱动辊组的轴向皆与所述支撑膜的上表面倾斜，使上驱动辊组和下驱动辊组对质子膜实现斜下方的拉扯力和传送力。
5.根据权利要求2所述的燃料电池膜电极的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴仲志，
申请(专利权)人：厦门阿威尔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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