[發明專利]一種燃料電池微孔層連續印刷設備及工藝

有效

• 申請號: 202011414969.5
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112549749B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張洪杰;郝金凱;邵志剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B41F15/08
• 分類號: B41F15/08;B41F15/20;B41F15/12;B41F15/36;B41F33/00;B41F33/02;B41M1/12;B41M3/00;H01M4/88;G01B15/02;G01N21/84;G01N21/88
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 張玉瑩;李馨

本發明公開一種燃料電池微孔層連續印刷設備及印刷工藝，設備包括傳送帶組件、印刷處理區、檢測區、補刷處理區、二次檢測區、不合格品標記區以及機械臂分揀區，實現對微孔層的印刷、烘干、檢測、補刷、標記、挑揀的一體化智能操作工序，提高了工作效率；傳送帶組件采用片基帶與細條形金屬薄片結合，一來可以保證傳送帶整體韌性，同時由金屬薄片構成的金屬支撐區可以實現對微孔層印刷時的支撐作用；印刷處理區以及補刷處理區處均設置帶有電磁片的真空吸附箱，可以對金屬支撐進行吸附實現預先定位，保證印刷過程中不會出現傳送帶晃動現象，保證印刷過程中的平穩性。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，尤其涉及一種燃料電池微孔層連續印刷設備及工藝。

背景技術

質子交換膜燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置，膜電極是其核心組件，膜電極由質子交換膜、催化劑層以及氣體擴散層構成，質子交換膜燃料電池(PEMFC)氣體擴散層(GDL)中反應氣和液態水的傳質過程受其結構和性質的影響顯著，引入微孔層(MPL)可以改善GDL中的傳質，并且MPL的制備方法可以顯著影響MPL和GDL的結構和性質。

氣體擴散層主要選用導電碳黑漿料均勻涂覆在經過疏水處理的碳纖維紙表面，經過高溫燒結固化制成；涂覆方式有絲網印刷、靜電紡絲、噴印刷涂和涂覆成膜方式，其中絲網印刷方式應用最為廣泛。專利檢索網站上公開了一種質子交換膜燃料電池用氣體擴散層的制備方法(申請號：201710318918.4)，方法如下：將導電碳粉均勻分散在低沸點的醇類溶劑中，形成均勻的炭黑層漿料；將低濃度的憎水劑乳液作為憎水層的原料，分別多次交替地將碳粉層漿料和憎水層的原料均勻的涂覆在經憎水處理的多孔導電支撐層的表面，最后經過熱處理形成氣體擴散層，涂覆方式為絲網印刷、刷涂、刮涂等。該專利公開了擴散層制備漿料以及涂覆方式，絲網印刷具有附著力強、版面柔軟印壓小、墨層覆蓋力強等優點，但是對于非柔性紙質的微孔層采用絲網印刷制備時，每片微孔層都需要借助壓板等輔助設備實現其印刷過程中的定位，并且絲網印刷本身網版尺寸限制，只能實現對微孔層單片印刷，故而在印刷過程中需要人工或者手動進行更換，達不到連續生產工藝，影響了生產效率，進而導致絲網印刷工藝在氣體擴散層的商業化上不能得到較多的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種燃料電池微孔層連續印刷設備及工藝，其優點在于，可以省卻印刷過程中借助輔助夾具對微孔層定位，實現柔性或者非柔性微孔層批量印刷工藝，提高生產效率。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種燃料電池微孔層連續印刷設備，包括plc系統，燃料電池微孔層連續印刷設備還包括由plc系統控制、由伺服電機驅動的微孔層傳送用傳送帶組件，沿傳送帶組件傳送方向依次設置并與plc系統電路信號連接的印刷處理區、檢測區、補刷處理區、二次檢測區、不合格品標記區以及機械臂分揀區，

所述傳送帶組件包括片基帶，所述片基帶內間隔陣列固定設置多個金屬支撐區，任一所述金屬支撐區由多個相互平行并間隔排布的細條形金屬薄片平鋪固定于片基帶內部構成；

所述片基帶上設有貫穿片基帶整體的條形吸附孔和納米級微型吸附孔；所述條形吸附孔和納米級微型吸附孔均位于金屬支撐區內，所述條形吸附孔用于對微孔層四周的非涂敷區進行吸附，所述納米級微型吸附孔用于對微孔層涂敷區進行吸附；

所述印刷處理區以及補刷處理區均包括沿傳送方向依次設置的絲網印刷機與隧道加熱爐；所述傳送帶組件下方并與絲網印刷機位置對應處均設有真空吸附箱，所述真空吸附箱設有與條形吸附孔、納米級微型吸附孔相通真空吸附孔；

所述真空吸附箱內均設有對金屬支撐區吸附的電磁片，所述真空吸附箱的一側連有風機。