[發明專利]一種燃料電池膜電極壓合裝置及其操作方法

在審

• 申請號: 201310692450.7
• 申請日: 2013-12-15
• 公開（公告）號: CN104708803A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 孫公權;麻勝南;孫海
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B29C65/02
• 分類號: B29C65/02;H01M8/02;H01M4/88
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體的說涉及燃料電池膜電極的壓合裝置及其操作方法。

背景技術

燃料電池膜電極在組裝過程中，為了實現電極與極板之間的密封，通常在二者之間加上密封墊和聚酯框，然而，在組裝過程中由于電極與聚酯框排放位置的移動，造成電池密封效果不好，極易導致燃料或氧氣的泄露。為了避免上述問題，傳統的處理方式是通過加熱分別將兩片聚酯框燙合在待用膜電極邊緣的電解質膜上，但其操作過程復雜，其中除了需要考慮聚酯框的變形溫度外，還需要考慮聚酯框與膜電極之間的定位、聚酯框在膜電極上分布的均勻性等問題，人工操作因素引起的不確定性因素很多，因此常常會由于操作不當造成膜電極的損失。

發明內容

為了簡化上述膜電極與聚酯框的壓合過程，提高壓合過程的一致性、均勻性和可靠性，本發明提供了一種燃料電池膜電極壓合裝置，同時也提供了一種采用該裝置將聚酯框壓合到膜電極上的方法。

一種燃料電池膜電極壓合裝置，包括固定臺、固定桿、下熱壓臺、模具固定臺、上熱壓臺，膜電極固定模具；

所述上熱壓臺、模具固定臺和下熱壓臺從上到下設置在固定臺上，固定桿從上到下依次穿過上熱壓臺、模具固定臺和下熱壓臺并固定在固定臺上；所述固定桿為兩根；所述上熱壓臺和下熱壓臺通過向模具固定臺導熱來加熱模具固定臺；所述模具固定臺上設置模具放置槽，模具放置槽內放置膜電極固定模具；所述膜電極固定模具包括固定模具上端板和固定模具下端板，所述固定模具上端板下表面設置上凹槽，固定模具下端板上表面設置下凹槽，上凹槽和下凹槽的大小和形狀相同，所述上凹槽和下凹槽相對設置；所述固定模具上端板上設置定位孔，固定模具下端板上設置定位柱，固定模具上端板與固定模具下端板通過上端板定位孔和下端板定位柱固定相互位置，使其無法發生水平位移的變化。

所述上熱壓臺上設置有上熱壓臺把手，下熱壓臺上設置下熱壓臺把手。

所述上熱壓臺和下熱壓臺內部設置加熱棒，加熱棒分別通過溫控裝置控制上熱壓臺和下熱壓臺的溫度。

所述固定臺上設置有溫控顯示屏，用于設定并顯示上熱壓臺和下熱壓臺的溫度。

所述固定模具上端板和下端板上凹槽的深度不小于電極厚度與聚酯框厚度之差。

所述膜電極壓合裝置用于將電極和聚酯板壓制成產品的操作方法，包括以下步驟，

（1）將電極和聚酯板上設置通孔，通孔的位置和直徑與固定模具下端板上的定位柱相同；

（2）將聚酯框通過膜電極固定模具下端板上的定位柱置于固定模具下端板上方；

（3）將膜電極置于膜電極固定模具下端板上的聚酯框上，通過固定模具下端板上的凹槽及定位柱將該電極位置固定，使該電極正好處于固定模具下端板上的凹槽中；

（4）將另一聚酯框通過膜電極固定模具下端板上的定位柱固定置于膜電極上方；

（5）將膜電極上端板通過其上的定位孔與擺放好膜電極和聚酯框的膜電極下端板扣合，此時膜電極的膜電極應該剛好嵌入固定模具上端板上的凹槽中；

（6）將固定模具置于膜電極壓合裝置的模具固定臺上；

（7）控制上熱壓臺和下熱壓臺的加熱溫度，并使上熱壓臺和下熱壓臺沿升降固定桿壓合到一起，使上熱壓臺與固定模具上端板緊密接觸、下熱壓臺與固定模具下端板緊密接觸；

（8）持續加熱一定時間后同時移動上熱壓臺和下熱壓臺，使二者分離，并將固定模具從模具固定臺內取出；

（9）將壓合好聚酯框的膜電極從固定模具中取出。

與現有技術相比，本發明所述膜電極壓合裝置具有結構簡單，易于制造，可根據膜電極的大小更換不同尺寸的壓合模具，從而壓合不同尺寸的聚酯框到不同尺寸的膜電極上。此外，采用該膜電極壓合裝置將聚酯框壓合到膜電極上的方法具有操作方法簡單，定位方式可靠，并且可以同時將兩片薄厚不同的聚酯框均勻地燙合在膜電極上，壓合聚酯框后的膜電極具有較好的均勻性和一致性。

附圖說明

圖1膜電極壓合裝置結構示意圖；

圖2膜電極固定模具下端板示意圖；

圖3膜電極固定模具上端板示意圖；

圖中，1為升降固定桿；2為上熱壓臺；3為上熱壓臺把手；4為模具固定臺；5為模具放置槽；6為下熱壓臺把手；7為下熱壓臺；8為裝置固定臺；9為溫度控制界面；10為膜電極固定模具下端板；11為陽極擴散層定位槽；12為膜電極定位柱；13為電極固定模具上端板；14為陰極擴散層定位槽；15為膜電極定位孔。

具體實施方式

如圖1-3所示，升降固定桿1安裝在裝置固定臺8上，下熱壓臺7、模具固定臺4和上熱壓臺2從上到下依次穿過升降固定桿1固定在裝置固定臺8上；溫度控制界面9安裝在裝置固定臺8上。操作過程如下：利用上熱壓臺把手3、下熱壓臺把手6拉開壓合模具，露出模具放置槽5，取出模具；將模具的膜電極固定模具上端板13打開，利用膜電極定位柱12準確的將聚酯框、待壓合膜電極按照聚酯框-膜電極-聚酯框的順序放置到膜電極固定模具下端板10上；將膜電極固定模具上端板13裝上；重新將模具放置到模具放置槽5；利用上熱壓臺把手3、下熱壓臺把手6關閉壓合模具并開始加熱；觀察溫度控制界面9，待溫度上升到制定溫度后保溫一段時間；保溫時間到后打開上熱壓臺2、下熱壓臺7，取出模具；帶上保護手套打開膜電極固定模具上端板13，取出壓合好的膜電極。