[發明專利]燃料電池的膜電極組件的超聲波點焊系統及其點焊工藝

有效

• 申請號: 201910325026.6
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN109927304B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 單德芳
• 申請（專利權）人: 鹽城宇昌科技有限公司
• 主分類號: B29C65/08
• 分類號: B29C65/08;B29C65/78;H01M8/10
• 代理公司: 11335 北京匯信合知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭河志

1.一種燃料電池的膜電極組件的超聲波點焊工藝，所述的超聲波點焊工藝將膜電極組件的質子交換膜和氣體擴散層焊接結合，該超聲波點焊工藝由超聲波點焊系統完成，所述的超聲波點焊系統包括驅動機構（1）、超聲波點焊機構（2）、夾具機構（3）；所述的夾具機構（3）包括上夾板（3-1）、下夾板（3-2），所述的膜電極組件被夾持在所述的上夾板（3-1）和下夾板（3-2）之間，所述的上夾板（3-1）上設有矩形開槽，所述的驅動機構（1）用于提供所述的超聲波點焊機構（2）的位移的動力，所述的超聲波點焊系統還包括壓力機構，所述的壓力機構作用于所述的上夾板（3-1）從而提供向下的夾持力；所述的超聲波點焊系統還包括載座機構（4）、壓力測試機構（5）、數據采集機構（6），所述的夾具機構（3）位于所述的載座機構（4）上，所述的載座機構（4）包括上載板、下載板，所述的上載板和下載板之間通過立柱連接，所述的上載板通過連接件與所述的立柱進行約束，所述的壓力測試機構（5）位于所述的下載板上，所述的壓力測試機構（5）與所述的上載板平齊接觸，所述的壓力測試機構（5）通過數據線與所述的數據采集機構（6）進行連接；所述的上夾板（3-1）和上氣體擴散層之間設有一層抗靜電聚酰亞胺膠帶，所述的下夾板（3-2）和下氣體擴散層之間也設有一層抗靜電聚酰亞胺膠帶；所述的驅動機構（1）包括連接板（1-1），所述的連接板（1-1）的上方連接有動力工具，所述的連接板（1-1）下方連接有過渡塊（1-2），所述的過渡塊（1-2）下方連接有連接柱（1-3），所述的連接柱（1-3）下方連接有承載箱，所述的承載箱用于承載所述的超聲波點焊機構（2）；所述的超聲波點焊機構（2）包括換能器（2-1）、變幅器（2-2）、超聲波焊接頭（2-3）；其特征在于，所述的燃料電池的膜電極組件的超聲波點焊工藝包括如下步驟：

A），將一層抗靜電聚酰亞胺膠帶鋪設在夾具機構的下夾板上，再將燃料電池的膜電極組件置放在抗靜電聚酰亞胺膠帶上，然后再將一層抗靜電聚酰亞胺膠帶鋪設在膜電極組件上，然后操作夾具機構的上夾板覆蓋在抗靜電聚酰亞胺膠和膜電極組件組成的工件上；

B），啟動驅動機構的動力工具，使得驅動機構帶動超聲波點焊機構逐漸向下位移；

C），當超聲波焊接頭穿過上夾板的矩形開槽刺破抗靜電聚酰亞胺膠帶從而接觸上氣體擴散層時，啟動超聲波點焊機構開始進行焊接作業，與此同時，啟動壓力機構，使得壓力機構對夾具機構的上夾板施加壓力，在焊接過程中，壓力呈先增大后減小的趨勢；

D），當焊接達到指定時間后，停止超聲波點焊機構，反向操作驅動機構的動力工具，使得驅動機構帶動超聲波點焊機構逐漸向上位移，在超聲波焊接頭逐漸脫離膜電極組件的過程中，持續減小壓力機構對夾具機構的上夾板施加的壓力，當超聲波焊接頭完全脫離膜電極組件的上氣體擴散層時，壓力降至為零；

E），自然冷卻，超聲波點焊結束。

2.根據權利要求1所述的一種燃料電池的膜電極組件的超聲波點焊工藝，其特征在于，所述的氣體擴散層的一側涂覆有催化劑，所述的質子交換膜夾在兩個所述的氣體擴散層之間，所述的氣體擴散層的催化劑面朝向所述的質子交換膜。

3.根據權利要求1所述的一種燃料電池的膜電極組件的超聲波點焊工藝，其特征在于，所述的換能器（2-1）內還設有壓電陶瓷晶體，所述的換能器（2-1）通過導線與超聲波控制箱（2-4）連接，所述的超聲波控制箱（2-4）連接電源。

4.根據權利要求1所述的一種燃料電池的膜電極組件的超聲波點焊工藝，其特征在于，所述的超聲波點焊機構（2）位于所述的上夾板（3-1）的矩形開槽的正上方。

5.根據權利要求1所述的一種燃料電池的膜電極組件的超聲波點焊工藝，其特征在于，所述的載座機構（4）放置在支撐座（7）上。