[發(fā)明專利]一種質子交換膜燃料電池膜電極的七層組裝設備

在審

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• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113097505A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 石濤;席海山;丁彥春
• 申請（專利權）人: 湖南隆深智能裝備有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88
• 代理公司: 廣州德偉專利代理事務所(普通合伙) 44436
• 代理人: 何文穎

本發(fā)明公開了一種質子交換膜燃料電池膜電極的七層組裝設備，包括機架、機罩和控制主機，還包括依次設置的陰極GDL上料工位、五層電極上料工位、陽極GDL上料工位、貼合工位、成品下料工位和尺寸檢測工位；陰極GDL上料工位包括陰極GDL料匣、陰極GDL點膠平臺、陰極GDL點膠機構、陰極GDL移載機械手、第一流轉治具放置臺和流轉治具；五層電極上料工位包括五層電極膜料匣、五層電極移載機械手、第二流轉治具放置臺；所述陽極GDL上料工位包括陽極GDL料匣、陽極GDL移載機械手、陽極點膠平臺和陽極點膠機構；貼合工位包括有貼合機構；成品下料工位包括成品移載機械手；尺寸檢測工位包括成品檢測載具、視覺測量系統(tǒng)、成品下料機械手、及格成品料匣和不及格品料匣。

技術領域

本發(fā)明涉及膜電極組裝設備技術領域，具體涉及一種質子交換膜燃料電池膜電極的七層組裝設備。

背景技術

燃料電池，是一種將燃料中的化學能直接轉化為直流電的電化學能量轉換器，其中以氫氣和氧氣作為燃料的質子交換膜燃料電池(PEMFC)，是目前國際及國內(nèi)技術最成熟運用最廣泛的燃料電池之一。

膜電極(Membrane Electrode Assembly，MEA)是質子交換膜燃料電池(PEMFC)最核心的部件，是能量轉換的多相物質傳輸和電化學反應場所，涉及三相界面反應和復雜的傳質傳熱過程，直接決定PEMFC的性能、壽命及成本。MEA的結構主要包括質子交換膜、陰極/陽極催化層、陰極/陽極密封邊框、陰極/陽極氣體擴散層，通常將在質子交換膜兩面分別涂覆了陰極/陽極催化劑的半成品稱之為“CCM(Catalyst coated membrane)或三層膜電極”，將陰極/陽極密封邊框分別貼合在CCM兩側(達到隔絕陰/陽極燃料串氣的目的)的半成品稱之為“五層膜電極”；將陰極/陽極氣體擴散層(GDL)分別貼合在五層膜電極兩側的成品稱之為“七層膜電極”，經(jīng)氣密檢測和阻抗檢測合格的成品稱之為“膜電極成品”，即MEA。

現(xiàn)有市場上的生產(chǎn)工藝通常是先采用點膠機分別對陰極GDL和陽極GDL進行點膠，然后使用工裝治具手工將五層膜電極和陰極GDL貼合，再重復一遍與陽極GDL貼合，再將貼合后的七層膜電極轉移到檢測設備上對貼合尺寸進行檢測；上述生產(chǎn)方式具有以下缺點：整個制程需要點膠機、貼合機、檢測機等多臺設備，占地面積大，耗費人力資源，維護保養(yǎng)工作大等缺點顯著；同時因為GDL容易破損，此制程工藝需要GDL在多工位之間手工重復轉移生產(chǎn)，轉移過程質量風險大；一臺點膠機需要分別對陰極GDL和陽極GDL進行點膠，另外為了防止已經(jīng)點膠的GDL之間發(fā)生粘連，點膠的GDL不能堆疊，因此GDL點膠和貼合只能逐片生產(chǎn)，生產(chǎn)效率極低；因為需要先在GDL上進行點膠，再將點膠后的GDL轉移到貼合機上進行貼合，這中間有時間間隔，這就要求GDL上的膠水不能固化或失效，所以此制程方法對GDL膠水特性有特別的要求，市面上只有極小部分膠水能滿足此要求，不利于材料成本的管控和供應鏈的管控；全制程由人工操作，產(chǎn)品質量不優(yōu)異，同時產(chǎn)品質量也不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明旨在提供一種質子交換膜燃料電池膜電極的七層組裝設備。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種質子交換膜燃料電池膜電極的七層組裝設備，包括機架、機罩和控制主機，還包括與控制主機通訊連接并依次設置的陰極GDL上料工位、五層電極上料工位、陽極GDL上料工位、貼合工位、成品下料工位和尺寸檢測工位；所述陰極GDL上料工位包括有陰極GDL料匣、陰極GDL點膠平臺、陰極GDL點膠機構、陰極GDL移載機械手、第一流轉治具放置臺和流轉治具；所述五層電極上料工位包括有五層電極膜料匣、五層電極移載機械手、第二流轉治具放置臺；所述陽極GDL上料工位包括有陽極GDL料匣、陽極GDL移載機械手、陽極點膠平臺和陽極點膠機構；所述貼合工位包括有貼合機構；所述成品下料工位包括有成品移載機械手；所述尺寸檢測工位包括有成品檢測載具、視覺測量系統(tǒng)、成品下料機械手、及格成品料匣和不及格品料匣。