[發(fā)明專利]質子交換膜燃料電池用高效長壽命膜電極制造工藝

有效

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• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113497264B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 宋書范;李杲;周燕;李勇
• 申請（專利權）人: 愛德曼氫能源裝備有限公司
• 主分類號: H01M8/1004
• 分類號: H01M8/1004;H01M4/88
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 黎雙華

1.質子交換膜燃料電池用高效長壽命膜電極制造工藝，包括下述工藝步驟：

S1、配制碳粉漿料：按3：1：2份量配制，取三份碳粉、一份導電云母粉和一份全氟磺酸樹脂充分混合備用；

S2、配制催化劑漿料：按3：1：1份量配制，取三份碳粉、一份鉑黑和一份全氟磺酸樹脂充分混合備用；

S3、溶脹處理：采用納米級噴涂機一在質子交換膜上涂覆醇液，使得質子交換膜表面溶脹，形成粗糙化表面和介孔；

S4、催化層預處理：通過機械手將溶脹后的質子交換膜轉移至多向平臺上，通過納米級噴涂機二向質子交換膜表面涂覆碳粉漿料，噴涂機二在噴涂過程中，多向平臺配合調整方向，噴涂方式采用十字噴涂，Y軸路徑噴涂時，多向平臺沿Y軸方向順時針翻轉30-40度，使質子交換膜與噴涂機二之間形成30-40度的夾角，接著噴涂機二再進行噴涂，Y軸噴涂一遍后進行X軸噴涂，此時，多向平臺轉為水平，接著再沿X軸方向順時針翻轉30-40度，使質子交換膜與噴涂機二之間形成30-40度的夾角，接著噴涂機二再進行二次噴涂，噴涂完成多向平臺轉為水平，形成碳粉層，碳粉層厚度控制在0.1-1微米之間；

S5、構成催化層：待碳粉層干燥后，噴涂機三工作，向碳粉層表面噴涂催化劑漿料，噴涂完成后，多向平臺沿X軸及Y軸方向反復運動，運動范圍控制在0.8-1厘米之間，使得催化劑與碳粉耦合，形成催化層結構。

2.根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池用高效長壽命膜電極制造工藝，其特征在于：碳粉層中全氟磺酸樹脂質量含量控制在50-70%。

3.根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池用高效長壽命膜電極制造工藝，其特征在于：醇液由乙醇和水混合制成，乙醇和水比例為6：1。

4.根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池用高效長壽命膜電極制造工藝，其特征在于：Y軸噴涂時，噴涂機沿Y軸方向水平勻速移動，噴涂機噴嘴與質子交換膜之間初始間距控制在8-12厘米，噴涂壓力隨著噴涂機前移漸增，X軸噴涂時，噴涂機沿X軸方向水平勻速移動，噴涂機噴嘴與質子交換膜之間初始間距控制在8-12厘米，噴涂壓力隨著噴涂機前移漸增。

5.根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池用高效長壽命膜電極制造工藝，其特征在于：Y軸噴涂時，噴涂機沿Y軸方向水平勻速移動，噴涂機噴嘴與質子交換膜之間初始間距控制在8-12厘米，噴涂壓力不變，多向平臺隨著噴涂機移動勻速上升，控制噴涂機噴嘴與質子交換膜之間間距始終處于8-12厘米。

6.根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池用高效長壽命膜電極制造工藝，其特征在于：Y軸及X軸噴涂時，多向平臺沿著X方向翻轉30-40度，接著再沿著Y軸方向翻轉30-40度，噴涂機沿Y軸方向水平勻速移動，噴涂機噴嘴與質子交換膜之間初始間距控制在8-12厘米，噴涂壓力不變，多向平臺隨著噴涂機移動勻速上升，控制噴涂機噴嘴與質子交換膜之間間距始終處于8-12厘米。

7.根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池用高效長壽命膜電極制造工藝，其特征在于：噴涂方式采用十字雙層噴涂，Y軸路徑噴涂時，多向平臺沿Y軸方向順時針翻轉30-40度，使質子交換膜與噴涂機二之間形成30-40度的夾角，接著噴涂機二再進行噴涂，Y軸噴涂一層后，多向平臺轉為水平，再沿Y軸方向逆時針翻轉30-40度，接著噴涂機二進行第二層噴涂，噴涂完成后多向平臺轉為水平，進行X軸噴涂，多向平臺沿X軸方向順時針翻轉30-40度，使質子交換膜與噴涂機二之間形成30-40度的夾角，接著噴涂機二勻速噴涂一次，噴涂完成多向平臺轉為水平，再沿X軸方向逆時針翻轉30-40度，接著噴涂機二勻速噴涂第二次，最終形成碳粉層，碳粉層厚度控制在0.1-1微米之間。