專利名稱：一種噴涂成型復合質子交換膜的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于燃料電池領域，尤其涉及質子交換膜燃料電池復合質子交換膜 生產(chǎn)設備。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，質子交換膜燃料電池的復合質子交換膜的生產(chǎn)工藝有兩種工 藝方法 一種是多次刷涂、復合的工藝方法，另一種是浸漬法生產(chǎn)的工藝方法。 多次刷涂、復合的工藝方法以美國戈爾公司的以膨體聚四氟乙烯微孔薄膜為基體與全氟磺酸樹脂復合制得的GORE系列復合質子交換膜為代表，采用的是多 次刷涂、復合的方法。這種工藝方法生產(chǎn)工藝復雜、復合膜厚度和結構控制較難。浸漬法生產(chǎn)的工藝方法記載在由中科院化物所和武漢理工大學申請的專利CN 1416186A和CN1697224中。浸漬法生產(chǎn)復合膜的方法的不足是適用于小量的實驗性制備，不能適應大規(guī)模批量化生產(chǎn)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于噴涂技術制備復合質子交換膜的生產(chǎn)設備。 該設備可適應大規(guī)模批量化生產(chǎn)，并使復合膜的厚度和結構易于準確控制。
本發(fā)明的技術方案是 一種噴涂成型復合質子交換膜的設備，包括工作臺、 噴涂設施和傳動機構，其結構在于所述的噴涂成型復合質子交換膜的設備還包 括基膜控制系統(tǒng)、噴槍傳動系統(tǒng)、噴涂及供料系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，基膜控制系統(tǒng) 包括鋼框、汽缸、支撐桿和伺服電機；噴槍傳動系統(tǒng)包括傳動框架、伺服 電機、絲杠和機械臂；噴涂及供料系統(tǒng)包括噴槍、料槽、電磁閥和供氣系 統(tǒng)；輔助系統(tǒng)包括加熱平臺和真空泵；工作臺是固定在基礎上的平臺，工作臺 的上平面固定有傳動框架支腳，噴槍傳動系統(tǒng)的框架固定在工作臺的傳動框架 支腳上，兩根絲杠互相垂直的安裝在框架上，兩根絲杠分別與伺服電機聯(lián)接， 機械臂通過傳動機構分別與兩根絲杠聯(lián)接，機械臂上裝有料槽，料槽由管路通 過電磁閥與壓縮空氣系統(tǒng)和噴槍連接，電磁閥和噴槍固定在機械臂上，加熱平 臺支撐在工作臺的上平面，置于兩絲杠之間，加熱平臺的高度低于工作臺上面 傳動框架支腳上平面5-20cm，鋼框置于加熱平臺的上面，鋼框的兩個相對的邊上設有兩根支撐桿，固定在工作臺上平面下的兩個汽缸的柱塞穿過工作臺上平 面分別與兩根支撐桿連接，兩根支撐桿的一根通過傳動機構與伺服電機連接， 真空泵通過管路與鋼框的基膜下面的空間連通。
本發(fā)明所述的噴涂成型復合質子交換膜的設備，其結構在于所述的加熱平 臺的加熱方式是電加熱或者紅外線加熱。
本發(fā)明所述的噴涂成型復合質子交換膜的設備，其結構在于所述的鋼框是 四邊形鋼框，鋼框的內邊上設有基膜固定裝置。
本發(fā)明的基于噴涂技術制備復合質子交換膜的生產(chǎn)設備的工作原理和工作 過程是噴槍傳動系統(tǒng)的兩根互相垂直的絲杠由伺服電機驅動，機械臂在兩根 互相垂直的絲杠的帶動下，可以沿X方向和Y方向任意移動，安裝在機械臂上 的料槽和噴槍隨機械臂移動，噴槍在電磁閥的控制下，向固定在鋼框上的基膜 噴涂裝在料槽內的涂料，由伺服電機控制機械臂的運動軌跡及運動速度，使噴 槍的噴涂速度均勻，并通過電磁閥調整噴槍的給料量，從而使所噴涂的膜的厚 度和結構較容易的得到控制。當涂料噴涂于基膜上時，啟動真空泵，將鋼框的基膜下方的空間抽成微真空環(huán)境，使涂料滲透浸入基膜的微孔中；噴涂在基膜 上的涂料，通過控制加熱平臺的溫度來控制溶劑的揮發(fā)速度，并完成干燥定型； 當鋼框上的基膜完成一面的噴涂后，啟動汽缸，由汽缸的柱塞通過鋼框的支承 桿將鋼框推起，與鋼框的支承桿聯(lián)接的伺服電機帶動支撐桿旋轉使鋼框翻轉180 度，進行對基膜另一面的噴涂。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(1) 工藝路線簡單，便于實現(xiàn)大規(guī)?；a(chǎn)，生產(chǎn)效率高。
(2) 膨體聚四氟乙烯微孔薄膜的控制技術簡單。
(3) 使用噴涂設備成型的復合質子交換膜對質子交換膜的厚度和結構可以 實現(xiàn)精確控制，具有較高的重復性。


附圖1為本發(fā)明的設備結構示意圖。
附圖2為本發(fā)明的各工作系統(tǒng)間關系圖。
附圖中，1、伺服電機I， 2、絲杠I， 3、絲杠II， 4、伺服電機II, 5、機 械臂，6、料槽，7、電磁閥，8、壓縮氣體進口， 9、噴槍，10、伺服電機III， 11、 支撐桿，12、鋼框，13、加熱平臺，14、氣缸，15、真空泵，16、工作臺，17、傳動框架支腳，18、傳動框架，101、噴槍傳動系統(tǒng)，102、噴涂及供料系統(tǒng)，
103、基膜控制系統(tǒng)，104、輔助系統(tǒng)。
具體實施例方式
下面結合附圖給出的實施例對本發(fā)明作進一步說明。
工作臺16是鋼結構的桌式平臺，工作臺16的支腿固定在基礎上，工作臺 16的上平面上固定有傳動框架支腳17，加熱平臺13用支撐架支撐在工作臺16 的上平面的傳動框架18之間，高度在傳動框架支腳17上平面以下10cm，加熱 平臺13由電加熱。鋼框12是長方形框架，置于加熱平臺13的上面，厚度為6cm， 內邊上設有基膜固定裝置，鋼框12的兩個相對的邊上設有兩根支撐桿11，支撐 桿11分別與安裝在工作臺16上平面下的汽缸14的柱塞連接，兩根支撐桿11 中的一根通過傳動機構與伺服電機10聯(lián)接。真空泵15的管路穿過加熱平臺13 與鋼框12的基膜下面的空間連通。噴槍傳動系統(tǒng)的框架18固定在工作臺16上 平面的兩道支撐臺17上，兩根絲杠2、 3互相垂直的安裝在框架18上，兩根絲 杠2、 3分別與伺服電機1、 4聯(lián)接，機械臂5通過傳動機構分別與兩根絲杠2、 3聯(lián)接，機械臂5上裝有料槽6，料槽6由管路通過電磁閥7與壓縮空氣系統(tǒng)8 和噴槍9連接。噴槍9和電磁閥7固定在機械臂5上。
本設備的工作程序為當加熱平臺13溫度升到預定的溫度，啟動伺服電機 Il和伺服電機II運轉，帶動絲杠I2的絲杠II3運轉，絲杠I的傳動帶動機械 臂5和機械臂上的噴槍9在X方向上運動，絲杠II的傳動帶動了機械臂5和固 定在機械臂5上的噴槍9在Y方向運動，從而控制了噴槍在XY平面上的運動軌 跡。由電磁閥7控制料槽6中的涂料供給，料液在壓縮氣體的帶動下經(jīng)噴槍9 噴涂到緊繃在鋼框12上的基膜上；同時啟動真空泵15對鋼框的基膜下方的空 間抽取微真空，使得上方的涂料滲入到緊繃在鋼框上的基膜中。在加熱平臺13 的熱量作用下，基膜上涂料中的溶劑不斷揮發(fā)，使復合膜干燥。當基膜一側的噴涂程序完成時，由氣缸14將鋼框推起，啟動伺服電機III10帶動支撐桿11旋 轉，使鋼框翻轉。然后重復上述噴涂程序，完成對基膜另外一側的噴涂。如此循環(huán)，直到噴涂量達到設定值為止。
權利要求
1、一種噴涂成型復合質子交換膜的設備，包括工作臺、噴涂設施和傳動機構，其特征在于所述的噴涂成型復合質子交換膜的設備還包括基膜控制系統(tǒng)、噴槍傳動系統(tǒng)、噴涂及供料系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)；基膜控制系統(tǒng)包括鋼框(12)、汽缸(14)、支撐桿(11)和伺服電機(10)；噴槍傳動系統(tǒng)包括傳動框架(18)、伺服電機(1、4)、絲杠(2、3)和機械臂(5)；噴涂及供料系統(tǒng)包括噴槍(9)、料槽(6)、電磁閥(7)和供氣系統(tǒng)(8)；輔助系統(tǒng)包括加熱平臺(13)和真空泵(15)；工作臺(16)是固定在基礎上的平臺，工作臺(16)的上平面固定有傳動框架支腳(17)，噴槍傳動系統(tǒng)的傳動框架(18)固定在工作臺(16)的傳動框架支腳(17)上，兩根絲杠(2、3)互相垂直的安裝在傳動框架(18)上，兩根絲杠(2、3)分別與伺服電機(1、4)聯(lián)接，機械臂(5)通過傳動機構分別與兩根絲杠(2、3)聯(lián)接，機械臂(5)上裝有料槽(6)，料槽(6)由管路通過電磁閥(7)與壓縮空氣系統(tǒng)(8)和噴槍(9)連接，電磁閥(7)和噴槍(9)固定在機械臂(5)上，加熱平臺(13)支撐在工作臺(16)的上平面，置于兩絲杠(2、3)之間，加熱平臺(13)的高度低于工作臺上面?zhèn)鲃涌蚣苤_(17)上平面5-20cm，鋼框(12)置于加熱平臺(13)的上面，鋼框(12)的兩個相對的邊上設有兩根支撐桿(11)，固定在工作臺上平面下的兩個汽缸(14)的柱塞穿過工作臺上平面分別與兩根支撐桿(11)連接，兩根支撐桿(11)的一根通過傳動機構與伺服電機(10)連接，真空泵(15)通過管路與鋼框(12)的基膜下面的空間連通。
2、 根據(jù)權利要求1所述的噴涂成型復合質子交換膜的設備，其特征在于所 述的加熱平臺(13)的加熱方式是電加熱或者紅外線加熱。
3、 根據(jù)權利要求1所述的噴涂成型復合質子交換膜的設備，其特征在于所 述的鋼框(12)是四邊形鋼框，鋼框(12)的內邊上設有基膜固定裝置。
全文摘要
一種噴涂成型復合質子交換膜的設備，包括工作臺、基膜控制系統(tǒng)、噴槍傳動系統(tǒng)、噴涂及供料系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)?；た刂葡到y(tǒng)包括鋼框、汽缸、支撐桿和伺服電機；噴槍傳動系統(tǒng)包括伺服電機、絲杠、機械臂；噴涂及供料系統(tǒng)包括噴槍、料槽、電磁閥、液體泵和供氣系統(tǒng)；輔助系統(tǒng)包括加熱平臺和真空泵；傳動框架支腳、加熱平臺和汽缸固定在工作臺上。本發(fā)明的優(yōu)點是工藝路線簡單，便于實現(xiàn)大規(guī)?；a(chǎn)，生產(chǎn)效率高；膨體聚四氟乙烯微孔薄膜的控制技術簡單；使用噴涂設備成型的復合質子交換膜對質子交換膜的厚度和結構可以實現(xiàn)精確控制，具有較高的重復性。
文檔編號H01M8/02GK101345313SQ20081001291
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權日2008年8月22日
發(fā)明者侯中軍, 宋書范, 張玉海, 邢丹敏 申請人:新源動力股份有限公司