[發明專利]氫燃料電池CCM膜電極的雙輥轉印涂布設備

在審

• 申請號: 201910631247.6
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110247066A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 楊志明;楊星;吳健
• 申請（專利權）人: 深圳市信宇人科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88
• 代理公司: 深圳市金筆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44297
• 代理人: 胡清方;彭友華

一種氫燃料電池CCM膜電極的雙輥轉印涂布設備，包括放卷機構，用于放出質子交換膜；第一涂布頭，用于給第一轉移輥涂布第一催化層；第一轉移輥，采用第一預定溫度對所述第一催化層加熱；第一壓合輥，與第一轉移輥配合將被烘烤過的第一催化層轉移至質子交換膜的A面；保護膜收卷機構，用于收集從質子交換膜的B面被剝離出的保護膜；第二涂布頭，用于給第二轉移輥涂布第二催化層；第二轉移輥，采用第二預定溫度對所述第二催化層加熱；第二壓合輥，與第二轉移輥配合將被烘烤過的第二催化層轉移至質子交換膜的B面得到CCM膜電極；收卷機構，對CCM膜電極進行收卷。本發明具有在轉移之前可將催化層干燥，轉移時不會帶走催化層的優點。

技術領域

本發明涉及一種氫燃料電池CCM（catalyst coated membrane）膜電極的雙輥轉印涂布方法及其設備。

技術背景

在對氫燃料電池質子交換膜的雙面涂布催化層時，由于大多數催化層采用的溶劑是醇類物質，如采用甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丙醇或丙三醇等，但是，目前采用的質子交換膜多為全氟磺酸膜，這樣，在質子交換膜上涂布催化層時，由于醇類溶劑的存在，會使質子交換膜產生溶脹，而影響質子交換膜的質量。為了解決上述溶脹問題，人們目前采用兩種不同的涂布方法，一是支撐膜涂布法，其做法是先在質子交換膜的一面（A面）涂上第一催化層，將第一催化層烘干，再在第一催化層上貼上支撐層，揭去底膜，在質子交換膜的另一面（B面）涂上第二催化層，將第二催化層烘干，揭去支撐層形成CCM膜電極，收卷完成，此類做法可見中國專利文獻CN1084481139A；二是轉印法，轉印法又分為兩種，第一種是單面轉印法，具體做法是在質子交換膜的一面（A面）涂上第一催化層，同時在一離型紙上涂布第二催化層，分別將第一催化層和第二催化層烘干，再將第二催化層熱轉印到已揭去底膜的質子交換膜的另一面（B面）上，揭去離型紙形成CCM膜電極，收卷完成，此類做法見中國專利文獻CN106784944A；第二種是雙面轉印法，具體做法是將第一催化層涂布在第一離型紙上，第二催化層涂布在第二離型紙上，分別將第一催化層和第二催化層干燥，然后將第一催化層和第二催化層分別復合在質子交換膜的兩面上，然后，揭去第一離型紙和第二離型紙形成CCM膜電極，收卷完成，此類做法見中國專利文獻CN109088073A。

上述三種方式中，無論是揭去保護膜或離型紙都會或多或少的帶去部分催化層，或者轉印不完全，造成催化層表面形貌不完整，催化層厚度分布不均勻的問題，這是不允許的。

發明內容

為了解決上述問題，本發明向社會提供一種在轉移之前可將催化層干燥，轉移時不會帶走催化層的氫燃料電池質子交換膜的雙輥轉印涂布方法及其設備。

本發明的技術方案是：提供一種氫燃料電池CCM膜電極的雙輥轉印涂布方法，所采用的質子交換膜具有兩面，其中一面上貼有保護膜稱為B面，另一面未貼保護膜稱為A面，包括如下步驟：

S1、在設置于質子交換膜A面一側的第一轉移輥上涂布第一催化層，第一轉移輥內設有第一加熱源，并通過第一轉移輥采用第一預定溫度加熱，至少揮發掉第一催化層中的醇類溶劑；

S2、在設置于質子交換膜B面一側的第一壓合輥的配合下，所述第一轉移輥將被烘烤過的第一催化層轉移至質子交換膜的A面；

S3、揭去質子交換膜B面上的保護膜；

S4、在設置于質子交換膜B面一側的第二轉移輥上涂布第二催化層，第二轉移輥內設有第二加熱源，并通過第二轉移輥采用第二預定溫度加熱，至少揮發掉第二催化層中的醇類溶劑；

S5、在設置于質子交換膜A面一側的第二壓合輥的配合下，所述第二轉移輥將被烘烤過的第二催化層轉移至質子交換膜的B面得到CCM膜電極。

作為對本發明的改進，在所述第S2步之后，還存在S21、對第一催化層采用第四預定溫度進一步烘烤。

作為對本發明的改進，在所述第S5步之后，還存在S6、對CCM膜電極采用第三預定溫度進一步烘烤。