[發明專利]一種用于制備質子交換膜膜電極的雙面涂敷裝置

在審

• 申請號: 202010628047.8
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111790534A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 史建鵬;覃博文;張新豐;李洪濤;唐雪君
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團有限公司
• 主分類號: B05B5/08
• 分類號: B05B5/08;B05B5/00;B05B5/16;B05B12/00;B05B12/08;B05B13/02;B05B14/00;B05B15/00;B05B15/25;B05B17/06;H01M4/88;H01M8/1004
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻;王虹

本發明公開了一種用于制備質子交換膜膜電極的雙面涂敷裝置，其特征在于，包括沿質子膜進料方向依次設置的質子膜放卷機構、陽極保護膜收卷機構、陽極漿料涂布機構、陽極催化層檢測機構、陽極保護膜放卷機構、翻轉機構、陰極保護膜收卷機構、陰極漿料涂布機構、陰極催化層檢測機構、膜電極收卷機構。本發明通過翻轉機構實現對膜電極的雙面涂覆，大大提高了生產效率，陽極漿料供料系統里有溫度傳感器、粘度測試儀，可實時對漿料狀況實現監控，并根據監控結果對超聲振蕩器、攪拌器實現參數調節。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，具體地指一種制備質子交換膜膜電極的雙面涂敷裝置。

背景技術

質子交換膜燃料電池，是一種以氫氣為燃料，直接將化學能轉換為電能的發電裝置。燃料電池的能量密度高、啟動速度快、操作溫度低、產物無污染等優點，使得其在汽車動力領域具有潛在的應用價值。膜電極的結構，通常為陽極催化層、質子交換膜，陰極催化層，被稱為膜電極三合一組件。膜電極作為燃料電池電化學反應發生的場所，其性能好壞直接決定了燃料電池的性能和可靠性。雖然研究機構對于膜電極的制備方法以及膜電極結構優化取得了重大進步，但是對于核心部件膜電極的批量化制備裝置和系統方面的研究卻很少，使得膜電極的批量化成為制約其商業化發展的瓶頸。

目前已知的專利文獻中，關于膜電極的批量化制備方式裝置的描述并不多見，比如：

中國科學院大連化學物理研究所的專利“一種制備燃料電池膜電極的靜電噴涂裝置”(公開號CN 106861958A)，公開了一種適用于燃料電池膜電極制備的靜電噴涂裝置，其裝置包括外殼，抽真空加熱臺，帶攪拌的漿料供應系統，靜電噴頭，以及靜電發生器，該裝置雖然可以通過靜電排斥作用，提高催化劑的噴涂效率，提高催化層的均一性，但是該裝置噴涂效率低，對環境要求高，無法實現全自動雙面噴涂，同時真空吸附裝置容易使得膜電極產生孔缺陷，無法滿足批量化制備的膜電極的質量要求。

廣州合即得能源科技有限公司的專利“用于燃料電池膜電極制備的卷對卷涂布系統”(公開號CN109411789A)，公開了一種適用于膜電極制備的卷對卷涂布系統，其制備系統只有涂布裝置、翻轉裝置、剝離裝置、烘干裝置，并沒有進料控制系統，在涂布過程中并不能避免催化劑漿料自聚沉，無法保證催化劑漿料的分散性。該套系統雖然可以批量化制備膜電極，但是對于膜電極的質量無法保證。

南京大學昆山創新研究院的專利“一種燃料電池膜電極制備漿料供應系統”(申請號201820988025.0)，公開了一種燃料電池膜電極漿料供應系統，該系統包括機架、儲料系統、注射泵、三通電磁閥等，該裝置可以實現催化劑漿料的連續供料，但是其公用管路導致陰陽極催化劑雙面噴涂時，導致兩種不同類型的催化劑漿料相互污染。

日本豐田汽車的專利“涂膜的形成方法”中(專利號JP06048428B2)，公開了間歇涂布方法制備涂膜過程中產生條紋和斑點的原因，指出對工藝參數的控制有利于改善涂膜質量，特別是對漿料供應系統的精確控制，但是缺乏相應的完整的裝置。

上述公開的專利給出了關于質子交換膜燃料電池膜電極制備裝置和系統的一些技術路線，但是主要是采用靜電噴涂法，輥壓式涂敷法制備催化劑覆膜電極(CCM)。這些制備方法面臨著制備過程中催化劑漿料的浪費、涂布均勻性差、CCM電極剪切邊緣容易短路，效率低等問題。

因此，需要開發出一種用于制備質子交換膜燃料電池膜電極雙面涂敷裝置，解決現有裝置涂敷過程中一致性和均勻性差的問題，提高膜電極的一致性，實現膜電極的工業化制備。

發明內容

本發明的目的就是要解決上述背景技術的不足，提供一種提高膜電極的一致性、均勻性的用于制備質子交換膜燃料電池膜電極雙面涂敷裝置。