[發(fā)明專利]用于制造燃料電池組的膜電極組件的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210576869.1
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103659903A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫烯銅;樸柱玉
• 申請（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動車株式會社
• 主分類號: B26F1/38
• 分類號: B26F1/38;B26F1/44;B26D7/02;B26D7/18;H01M4/88
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于制造燃料電池組的膜電極組件（MEA）的系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于制造燃料電池組的膜電極組件的系統(tǒng)，其中使制造膜電極組件的整個過程自動化，并且具體地，使膜電極組件和氣體擴散層的結(jié)合和沖壓工藝一體化。

背景技術(shù)

常規(guī)燃料電池系統(tǒng)包括：燃料電池組，用于通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電；氫供應(yīng)系統(tǒng)，用于向燃料電池組供應(yīng)作為燃料的氫；氧（例如，空氣）供應(yīng)系統(tǒng)，用于供應(yīng)含氧的空氣作為燃料電池組中電化學(xué)反應(yīng)所需的氧化劑；熱管理系統(tǒng)（TMS），用于將反應(yīng)熱從燃料電池組中去除到燃料電池系統(tǒng)的外部，控制燃料電池組的運行溫度，并且執(zhí)行水管理功能；以及系統(tǒng)控制器，用于控制燃料電池系統(tǒng)的整體運行。

燃料電池組包括膜電池組件、氣體擴散層（GDL）、墊片、密封部件和雙極板隔板。MEA包括通過其運輸氫離子的聚合物電解質(zhì)膜。其中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的電極/催化劑層布置在聚合物電解質(zhì)膜的兩側(cè)。GDL均勻地擴散反應(yīng)氣體并且傳送所產(chǎn)生的電。墊片為反應(yīng)氣體和冷卻劑提供氣密密封。密封部件向墊片提供結(jié)合壓力。雙極板隔板支承MEA和GDL，收集并傳送所產(chǎn)生的電，傳送反應(yīng)氣體，傳送并去除反應(yīng)產(chǎn)物，并且傳送冷卻劑以去除反應(yīng)熱等等。通常，燃料電池車輛要求一個模塊組，其包括多個MEA、GDL和隔板以及兩個端板，并且各個MEA具有流道，氫、空氣和冷卻劑通過該流道流動。

已持續(xù)進行廣泛研究，其旨在開發(fā)用于制造高質(zhì)量MEA的系統(tǒng)，以促進大規(guī)模制造車輛用燃料電池，并且對用于自動結(jié)合MEA和GDL并且同時處理流場的系統(tǒng)的需要增加。

通常手動執(zhí)行MEA的制造工藝，諸如工件供應(yīng)、沖壓、結(jié)合等等，這提高壓制期間安全性事故的潛在風(fēng)險，并且可能不適用于大規(guī)模制造下一代車輛。此外，沖壓工藝和結(jié)合工藝單獨執(zhí)行，這降低制造效率。

此外，雖然已開發(fā)了一種用于自動執(zhí)行工件供應(yīng)、沖壓工藝和結(jié)合工藝的系統(tǒng)，但是沖壓工藝和結(jié)合工藝單獨執(zhí)行。

然而，大多數(shù)當(dāng)前可用的制造系統(tǒng)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在各工藝之間的連接運行方面效率低，需要較大的安裝面積并且需要較長的制造循環(huán)時間，這對于大規(guī)模制造是不利的。

上述在該背景技術(shù)部分公開的信息僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，因此其可能含有不構(gòu)成在該國本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已經(jīng)知曉的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供用于制造燃料電池組的膜電極組件的系統(tǒng)，其中使該系統(tǒng)自動化，以執(zhí)行包括裝載、夾緊、結(jié)合和沖壓工件、以及在提取工件之后去除廢料的整個工藝，并且具體地，整體執(zhí)行結(jié)合和沖壓工藝，由此降低安裝系統(tǒng)所需的空間，降低制造循環(huán)時間，并且促進大規(guī)模制造。

在一個實施方式中，本發(fā)明提供用于制造燃料電池組的膜電極組件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：上沖模部，包括配置成加熱工件的第一加熱板和沖壓工件的葉片，其中加熱板上下移動；下沖模部，包括配置成加熱工件的第二加熱板以及配置成吸收和支承工件的流場；驅(qū)動部，配置成上下移動上沖模部，并且包括電動機和連接臂，該連接臂與電動機的輸出軸連接，同時與上沖模部的導(dǎo)向軸連接；以及夾緊部，配置成結(jié)合經(jīng)安裝在電動機的輸出軸上的凸輪盤的旋轉(zhuǎn)而工作的桿、軸和夾具，通過從驅(qū)動部接收動力來夾緊工件。

在示例性實施方式中，下沖模部還可以包括：耐磨座，與葉片接觸；以及移動板，其中耐磨座和移動板可與棘輪連接，該棘輪配置成水平地移動耐磨座和移動板，以防止重復(fù)地?fù)p傷耐磨座和移動板。

在另一示例性實施方式中，下沖模部可以包括含有多個盤簧的彈簧板，其中該彈簧板布置在第二加熱板的下表面上，以吸收通過上沖模部的上下移動而施加的沖擊。

在又一示例性實施方式中，夾緊部可以包括：偏心軸和凸輪盤，安裝在電動機的輸出軸上；輥塊，與凸輪盤的凸輪彎曲表面接觸，桿從該輥塊向上延伸；連接塊，與桿的上端連接，配置成旋轉(zhuǎn)，與連接塊連接的軸沿下沖模部的側(cè)面布置，并且通過連接條與軸連接的夾具配置成向前和向后移動，以夾緊和松開工件。

在又一示例性實施方式中，可通過夾具塊兩側(cè)的銷釘將夾緊部的夾具插入到夾具塊中的槽孔中，并且將其沿槽孔引導(dǎo)以向前和向后移動。

在又一示例性實施方式中，本發(fā)明的系統(tǒng)還可以包括廢料去除部，包括：柱體，沿下沖模部的側(cè)面水平布置；柱體條，與柱體的桿連接；保持器塊，具有在柱體條的前端與齒條部分嚙合的小齒輪部分，其中可旋轉(zhuǎn)地安裝保持器塊；以及用于廢料去除的條體，其為長條的形式，其后端支承在保持器塊的上端上，與保持器塊一起旋轉(zhuǎn)并進入工作區(qū)域以去除廢料。

附圖說明