專利名稱：膜電極的沖割成型及修整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及燃料電池膜電極，特別涉及膜電極的成型及修整裝置。
背景技術(shù)：
質(zhì)子交換膜燃料電池的電極通常采用熱壓的方式將陽極電極-質(zhì)子交換膜-陰極電極壓合到一起，稱為膜電極(MEA， membrane electrode assemble)膜 電極通常需要串聯(lián)起來形成電池組使用。目前，絕大多數(shù)質(zhì)子交換膜燃料電池 組都是采用壓濾機(jī)的方式組裝的。壓合后的膜電極組件中在膜電極的邊緣部位 設(shè)有一個具有支撐和保護(hù)作用的外邊框，外邊框上帶有氣體和冷卻液的通道。 為了保證每一片膜電極的電極及各腔的位置一致，防止錯位漏氣、漏液等現(xiàn)象， 膜電極的各種輔件的尺寸以及成型后經(jīng)沖割后的尺寸必須一致。因此，熱壓成 型后的膜電極的外邊框以及各孔腔需進(jìn)行修整。
現(xiàn)有技術(shù)中通常對熱壓成型后的膜電極外邊框以及各孔腔的修整采用手工 方式完成。其不足之處在于膜電極的制作過程效率較低，對操作人員的要求比 較高。并且由于人工修整會造成膜電極的外邊框以及各腔尺寸的偏差。導(dǎo)致電 池組相鄰兩節(jié)短路，影響電池組的正常運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是解決膜電極在制作過程中易出現(xiàn)尺寸偏差等問題。本 實(shí)用新型提供了膜電極制作及修整裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是膜電極的 沖割成型及修整裝置，由電極沖割模具、外邊框沖割模具、修整沖割模具組成， 模具均為刀口模具，其特征在于所述的模具均由底座、脫料板和墊板構(gòu)成，底 座是長方形平板，底座上設(shè)有凸出平面的與沖割件形狀相同的刀口，脫料板是 與沖割件形狀相同的彈性軟質(zhì)平板，脫料板置于底座上的刀口內(nèi)，墊板是長方 形平板，置于底座刀口平面的上方。
本實(shí)用新型所述的膜電極的沖割成型及修整裝置，其結(jié)構(gòu)在于所述的電極 沖割模具的底座上設(shè)有與成品電極形狀及尺寸相同的凸出底座平面的刀口，電 極沖割模具底座上刀口尺寸比外邊框沖割模具底座上的外邊框內(nèi)孔刀口尺寸略小，為負(fù)公差配合；所述的外邊框沖割模具的底座上設(shè)有與成品外邊框形狀相 同的凸出底座平面的刀口，外邊框內(nèi)孔刀口尺寸與成品外邊框尺寸相同，四周 刀口尺寸在長度方向上每一端比成品外邊框長20 25ram，寬度方向上每一端比 成品外邊框長10 15mm，底座的四角上設(shè)有四個對稱的定位孔的刀口，定位孔 刀口的位置在成品外邊框尺寸范圍之外，外邊框四周刀口之內(nèi)；所述的修整沖 割模具的底座上設(shè)有與膜電極形狀及尺寸相同的凸出底座平面的刀口，底座上 設(shè)有四個與外邊框沖割模具上的四個定位孔刀口相配合的定位孔，修整沖割模 具的墊板上設(shè)有四個定位桿，定位桿的位置和尺寸與外邊框沖割模具底座上四 個定位孔刀口相配合。
本實(shí)用新型所述的膜電極的沖割成型及修整裝置，其結(jié)構(gòu)在于所述的模具 的底座是長方形的木質(zhì)層壓平板，所述的模具的脫料板是與沖割件形狀相同的 泡沫塑料，所述的模具的墊板是長方形的聚甲醛或玻璃布層壓平板。
本實(shí)用新型所述的膜電極的沖割成型及修整裝置，其結(jié)構(gòu)在于所述的沖割 模具底座上的刀口由鋼材制作，刀口高度在10 15mm。
本實(shí)用新型制作膜電極的步驟為用電極沖割模具和外邊框沖割模具分別 將電極及外邊框沖割下來，然后按外邊框-電極-質(zhì)子交換膜-電極-外邊框的順 序熱壓粘合成待修整膜電極，待修整膜電極的外型尺寸大于成品膜電極尺寸， 待修整膜電極的四角帶有四個定位孔。將待修整膜電極的四個定位孔通過修整 沖割模具墊板上的四個定位桿固定在修整沖割模具的墊板卜.，再將修整沖割模 具底座上的四個定位孔通過墊板上的四個定位桿固定位置，然后進(jìn)行沖割操作， 制成成品膜電極。
本實(shí)用新型的有益效果是，提高了燃料電池的核心組件膜電極制作精度及 效率，同時使成型的膜電極尺寸一致性得到了提高，并簡化了制作工藝。


本發(fā)明共有四幅附圖。其中
圖l是膜電極的外形平面示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的電極沖割模具示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的外邊框沖割模具示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的修整沖割模具示意圖。
附圖中，1、外邊框2、電極3、通道4、電極沖割模具墊板5、電極原料板6、電極沖割模具底座7、電極沖割模具底座上的刀口 8、脫料板9、 外邊框沖割模具墊板10、外邊框原料板11、外邊框沖割模具底座上定位孔 刀口 12、外邊框沖割模具底座13、外邊框沖割模具底座上的外邊框刀口 14、外邊框沖割模具脫料板15、修整沖割模具墊板16、修整沖割模具h(yuǎn)的 支柱 17、待修整膜電極18、修整沖割模具底座上的刀口 19、修整沖割模 具底座 20、修整沖割模具脫料板。
具體實(shí)施方式
附圖l、 2、 3、 4是本實(shí)用新型的實(shí)施例示意圖。分別是實(shí)施例制作的膜 電極(1、 2、 3)、電極沖割模具(4、 6、 7、 8)、外邊框沖割模具(9、 11、 12、 13、 14)、修整沖割模具(15、 16、 18、 19、 20)。三種沖割模具的刀口是由硬 度和韌性較好的工具鋼材制作，刀口高度10mm。模具的底座是木質(zhì)層壓板，模 具的脫料板是彈性較好的泡沫塑料，墊板是玻璃布層壓板。電極沖割模具的底 座上設(shè)有與成品電極形狀及尺寸相同的凸出底座平面的刀口。外邊框沖割模具 的底座上設(shè)有與成品外邊框形狀相同的凸出底座平面的刀口，四周刀口尺寸大 于成品膜電極四周尺寸，大于的尺寸為長度方向每一端長25mm，寬度方向每一 端長15mm。底座的四角上設(shè)有四個對稱的定位孔的刀口，定位孔刀口的位置在 成品膜電極尺寸范圍之外，外邊框四周刀口之內(nèi)。修整沖割模具的底座上設(shè)有 與膜電極形狀及尺寸相同的凸出底座平面的刀口，底座上設(shè)有四個與外邊框沖 割模具上的四個定位孔刀口相配合的定位孔，修整沖割模具的墊板上設(shè)有四個 定位桿，定位桿的位置和尺寸與底座上四個定位孔相配合。
本實(shí)施例的實(shí)施步驟為，1、在沖壓機(jī)上用電極沖割模具以及外邊框沖割模 具分別將電極及外邊框沖割下來。沖割時將電極原材料板和外邊框原材料板放 置于模具底座和墊板之間，用沖壓機(jī)器沖壓制成電極和外邊框。彈性的泡沫塑 料脫料板將電極和外邊框從模具底座刀口中推出，然后人工將剩余廢料清除。 沖割下來的電極與沖割下來的外邊框的內(nèi)孔之間具有配合公差，電極周邊尺寸 略小于外邊框內(nèi)孔的尺寸，可保證熱壓成型后外邊框不能壓到電極上。2、將外 邊框-電極-質(zhì)子交換膜-電極-外邊框經(jīng)過熱壓粘合在一起形成了待修整膜電極 (MEA)。待修整膜電極(MEA)外型尺寸大于成品膜電極的尺寸。3、將待修整膜電 極外邊框上的四個定位孔用修整沖割模具墊板上的四個定位桿固定在墊板上， 再將修整沖割模具底座上的四個定位孔也用墊板上的定位桿固定，然后在沖壓
機(jī)上進(jìn)行沖壓操作，制成成品膜電極。保證了成品膜電極外形尺寸的一致。
權(quán)利要求1、膜電極的沖割成型及修整裝置，由電極沖割模具(4、6、7、8)、外邊框沖割模具(9、11、12、13、14)、修整沖割模具(15、16、18、19、20)組成，模具均為刀口模具，其特征在于所述的模具均由底座(6、12、19)、脫料板(8、14、20)和墊板(4、9、15)構(gòu)成，底座(6、12、19)是長方形平板，底座上設(shè)有凸出平面的與沖割件形狀相同的刀口(7、11、18)，脫料板(8、14、20)是與沖割件形狀相同的彈性軟質(zhì)平板，脫料板置于底座上的刀口內(nèi)，墊板(4、9、15)是長方形平板，置于底座刀口平面的上方。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的膜電極的沖割成型及修整裝置，其特征在于所述 的電極沖割模具(4、 6、 7、 8)的底座(6)上設(shè)有與成品電極形狀及尺寸相同 的凸出底座平面的刀口(7)，電極沖割模具底座上刀口尺寸與外邊框沖割模具 底座上的外邊框內(nèi)孔刀口尺寸之間為負(fù)公差配合，電極沖割模具底座上刀口尺寸??；所述的外邊框沖割模具(9、 11、 12、 13、 14)的底座(12)上設(shè)有與成 品外邊框形狀相同的凸出底座平面的刀口(13)，外邊框內(nèi)孔刀口尺寸與成品外 邊框尺寸相同，四周刀口尺寸在長度方向上比成品外邊框長20 25mm，寬度方 向上比成品外邊框長10 15mm，底座(12)的四角上設(shè)有四個對稱的定位孔刀口(11)，定位孔刀口的位置在成品外邊框尺寸范圍之外，外邊框四周刀口之內(nèi)；所述的修整沖割模具(15、16、18、19、20)的底座(19)上設(shè)有與膜電極形狀及尺寸相同的凸出底座平面的刀口(18)，底座上設(shè)有四個與外邊框沖割模具上的四個定位孔刀口相配合的定位孔，修整沖割模具的墊板(15)上設(shè)有四個 定位桿(16)，定位桿的位置和尺寸與外邊框沖割模具底座(12)上四個定位孔 刀口相配合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜電極的沖割成型及修整裝置，其特征在于所述 的模具的底座(6、12、19)是長方形的木質(zhì)層壓平板，所述的模具的脫料板(8、14、20)是與沖割件形狀相同的泡沫塑料，所述的模具的墊板(8、14、20)是 長方形的聚甲醛或玻璃布層壓平板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜電極的沖割成型及修整裝置，其特征在于所述 的沖割模具底座上的刀口由鋼材制作，刀口高度在10 15mm。
專利摘要膜電極的沖割成型及修整裝置，由電極沖割模具、外邊框沖割模具、修整沖割模具組成，模具均為刀口模具，特征是模具均由底座、脫料板和墊板構(gòu)成，底座是長方形平板，底座上設(shè)有凸出平面的與沖割件形狀相同的刀口，脫料板是與沖割件形狀相同的彈性軟質(zhì)平板，脫料板置于底座上的刀口內(nèi)，墊板是長方形平板，置于底座刀口平面的上方。本實(shí)用新型的有益效果是，提高了燃料電池的核心組件MEA制作精度及效率，同時使成型的MEA尺寸一致性得到了提高，工裝設(shè)備的使用，簡化了制作工藝。
文檔編號H01M8/02GK201179668SQ200820012488
公開日2009年1月14日 申請日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者侯中軍, 孫佰文, 朋 戚, 甘全全, 趙恩介 申請人:新源動力股份有限公司