專利名稱：一種制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)用新型涉及燃料電池膜電極制備技術(shù)，尤其涉及燃料電池膜電極制備過程中的
輔助裝置。
背景技術(shù)：
燃料電池膜電極(MEA)的制備方法可以歸納為兩類一類是將電極催化層制備在氣體擴(kuò)散層上，然后將氣體擴(kuò)散電極與電解質(zhì)膜熱壓形成MEA;另一類，直接將電極催化劑制備到電解質(zhì)膜上，形成催化劑覆蓋的電解質(zhì)膜，再與擴(kuò)散層和壓成MEA，催化劑覆蓋的電解質(zhì)膜稱為CCM。 將電極催化劑直接制備到電解質(zhì)膜上的方法有用多種，如噴涂、刮涂、絲網(wǎng)印刷等。用以上方法制備膜電極，在制備過程中，需要保證電解質(zhì)膜在制備過程中的穩(wěn)定，否則在制備過程中容易發(fā)生褶皺、產(chǎn)生移動(dòng)，將會(huì)導(dǎo)致催化劑負(fù)載不均勻，影響性能等結(jié)果。現(xiàn)有技術(shù)中，將電極催化劑直接制備到電解質(zhì)膜上的制備過程中，為保證電解質(zhì)膜在制備過程中的穩(wěn)定，通常采用用兩塊夾板將電解質(zhì)膜夾住后進(jìn)行催化劑的涂覆。這種方法的缺點(diǎn)是很難保證電解質(zhì)膜在制備過程中的穩(wěn)定。申請?zhí)枮镃N200710025554. 7的專利技術(shù)，為控制膜的褶皺和易移動(dòng)的問題，公開了將將電解質(zhì)膜承載于微孔平板之上，在微孔平板背面建立負(fù)壓，用負(fù)壓將膜吸附于微孔平板表面的方法。該方法的不足是需要一套建立負(fù)壓的裝置，增加制造成本，操作也較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種操作簡單、靈活、重復(fù)性好，可操作性強(qiáng)的夾具裝置。 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，包括兩塊框架式夾持電解質(zhì)膜的夾板，電解質(zhì)膜被夾在兩塊夾板中間，其特征在于所述制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，還包括外框、夾塊和螺桿，所述夾塊由兩塊條形塊為一組構(gòu)成，每塊條形塊的一個(gè)側(cè)面上沿長度方向開有凹槽，凹槽貫通整個(gè)條形塊長度方向側(cè)面的兩端，凹槽內(nèi)設(shè)有夾緊裝置，條形塊的未開設(shè)凹槽的部位，開設(shè)有貫通條形塊長度的螺孔，螺孔內(nèi)裝有螺桿，夾塊的兩塊條形塊置于外框內(nèi)，條形塊的凹槽相對；所述外框是四邊形的框，四邊形框的一組對邊框的側(cè)面開有長條形通孔槽，長條形通孔槽的寬度與夾塊上的螺桿相配合；兩塊夾塊上的螺桿的兩端穿過外框一組對邊框上的長條形通孔槽，用螺母緊固；所述兩塊框架式夾持電解質(zhì)膜的夾板的一組對邊分別置于所述兩塊夾塊的凹槽內(nèi)，用凹槽內(nèi)的夾緊裝置夾緊。 本發(fā)明所述的一種制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，其結(jié)構(gòu)是所述夾塊由l組及l(fā)組以上構(gòu)成。 本發(fā)明所述的一種制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，其結(jié)構(gòu)是所述夾塊凹槽內(nèi)的夾緊裝置，是在凹槽的上壁上設(shè)有貫通上壁的螺孔，螺孔內(nèi)裝有螺栓，用螺栓和凹槽的下壁夾緊。 本發(fā)明所述的一種制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，其結(jié)構(gòu)是所述夾塊凹槽的上壁上的螺孔和螺孔內(nèi)的螺栓由2 20個(gè)組成，在凹槽上壁長度方向均布。[0009] 本發(fā)明使用時(shí)，先將待制備電解質(zhì)膜置于兩片夾板中，兩片夾板從電解質(zhì)膜的兩面對稱的緊貼電解質(zhì)膜四周邊緣將電解質(zhì)膜夾起，再將兩片夾板用夾塊固定，兩夾塊通過螺桿連接在外框中，旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)節(jié)夾塊左右方向的位置，達(dá)到適宜工作的位置后，再用夾塊上的夾緊裝置進(jìn)一步夾緊夾板，最后用螺母將兩根螺桿從通孔槽外側(cè)分別旋緊固定。[0010] 本實(shí)用新型所致的有益結(jié)果為電解質(zhì)膜在制備過程中不會(huì)因?yàn)槿芤旱慕櫯c滲透而產(chǎn)生變形，使電解質(zhì)膜具有良好的穩(wěn)定性，進(jìn)而保證了電解質(zhì)膜的性能；電解質(zhì)膜進(jìn)行兩面復(fù)合催化劑過程中，翻轉(zhuǎn)操作更加容易；制備的膜電極四周邊緣更加規(guī)整，可以一次制備多張膜電極，提高生產(chǎn)效率，為批量化生產(chǎn)膜電極提供了一個(gè)可靠的設(shè)備保證。

本發(fā)明共有附圖8幅，其中 圖1為本實(shí)用新型的制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖2為圖1的側(cè)向視圖， 圖3為夾塊的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖4為夾塊的正向視圖， 圖5為夾塊的俯視圖， 圖6為夾板結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7為膜電極面積加大后所使用裝置示意圖， 圖8為制備多組膜電極所使用裝置示意圖。 附圖中，1、夾塊，2、外框，3、螺桿，4、螺栓，5、夾板，6、外框上的通孔槽，7、放置電解質(zhì)膜的活性區(qū)域，8、螺母，9、夾塊上的凹槽，10、夾塊上的螺桿孔。
具體實(shí)施方式制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，包括外框2、夾板5、夾塊1和螺桿3，兩塊框架式夾持電解質(zhì)膜的夾板5將電解質(zhì)膜夾在中間，夾塊1是兩塊鋼制的條形塊，條形塊的長度方向的一個(gè)側(cè)面上開有凹槽9，凹槽9貫通整個(gè)條形塊長度方向側(cè)面的兩端，凹槽9的上壁上設(shè)有貫通上壁的5個(gè)螺孔，螺孔內(nèi)裝有螺栓4，用螺栓4和凹槽9的下壁夾緊。條形塊的未開設(shè)凹槽的部位，開設(shè)有貫通條形塊長度的螺孔，螺孔內(nèi)裝有螺桿3 ;外框2是矩形的鋼制框，矩形框的一組短邊框的側(cè)面開有長條形通孔槽6，長條形通孔槽6的寬度與夾塊1上的螺桿3相配合；兩塊框架式夾持電解質(zhì)膜的夾板5的一組對邊分別置于兩塊夾塊1的凹槽9內(nèi)，用凹槽9的上壁上螺栓4和凹槽9的下壁夾緊。夾塊1上的螺桿3的兩端穿過外框2短邊框上的長條形通孔槽6，用螺母8緊固。 實(shí)施例1 :用上述的裝置噴涂一張活性區(qū)域?yàn)?5cm2的CCM，如圖1所示。 將一張面積大于活性區(qū)域的Naf ion211電解質(zhì)膜事先在80 IO(TC烘烤30min去
除膜內(nèi)水分。然后選取面積合適的一對夾板，將膜夾在兩片夾板5中間，再將夾板5夾入夾塊1中，通過旋轉(zhuǎn)螺桿3微調(diào)兩夾塊1相對位置，調(diào)整好位置之后用螺母8從螺桿3兩端旋
緊以固定螺桿3，再用螺母4從夾塊1上面擰緊夾塊1，從而進(jìn)一步固定夾板5。將裝置置于
14(TC熱臺(tái)上，按照一定的催化劑溶液流量流速和氣體壓力在膜上噴涂一層催化層，中間進(jìn)
行翻轉(zhuǎn)過程后繼續(xù)重復(fù)噴涂過程，直至噴涂結(jié)束。 實(shí)施例2 :如圖7所示，同時(shí)噴涂兩張35cm2的CCM 準(zhǔn)備兩張面積大于活性區(qū)域的Nafion211質(zhì)子交換膜，在80 IO(TC環(huán)境中烘烤30min去除膜內(nèi)水分。然后分別將膜夾在兩對夾板5中間。準(zhǔn)備兩對夾塊1旋入螺桿3，調(diào)整好大致位置，再分別將夾板5夾入兩對夾塊1中，通過旋轉(zhuǎn)螺桿3微調(diào)兩對夾塊1相對位置，調(diào)整好位置之后用螺母8從螺桿3兩端旋緊以固定螺桿3，再用螺母4從夾塊1上面擰緊夾塊1，從而進(jìn)一步固定夾板5。將夾具置于14(TC熱臺(tái)上，按照一定的催化劑溶液流量流速和氣體壓力在兩張膜上交替各噴涂一層催化層，中間進(jìn)行翻轉(zhuǎn)過程后繼續(xù)重復(fù)噴涂過程
直至噴涂結(jié)束。 實(shí)施例3 :如圖7所示，噴涂一張280cm2的CCM 將一張面積大于活性區(qū)域的Nafion212質(zhì)子交換膜，在80 IO(TC環(huán)境中烘烤30min去除膜內(nèi)水分。準(zhǔn)備好與膜這個(gè)尺寸相對應(yīng)尺寸的夾塊1與夾板5，按照實(shí)施例1的方法調(diào)好距離，組裝夾具。其余步驟同實(shí)施例l。[0028] 實(shí)施例4 :網(wǎng)印一張34. 3cm2的CCM 將一張面積大于活性區(qū)域的Nafion212質(zhì)子交換膜，在80 10(TC環(huán)境中烘烤30min去除膜內(nèi)水分，準(zhǔn)備與膜面積大致相仿兩張網(wǎng)印機(jī)使用的絲網(wǎng)貼住膜兩面，并且事先在膜活性區(qū)域四周貼一道5mm膠帶紙等物品不被印上催化劑，用夾板夾住膜與絲網(wǎng)，準(zhǔn)備夾塊1旋入螺桿3，調(diào)整好大致位置，再分別將夾板5夾入夾塊1中，通過旋轉(zhuǎn)螺桿3微調(diào)夾塊3相對位置，調(diào)整好位置之后用螺母8從螺桿3兩端旋緊以固定螺桿3，再用螺母4從夾塊1上面擰緊夾塊1從而進(jìn)一步固定夾板5，把組裝好的夾具放到網(wǎng)印機(jī)工作區(qū)域。再把含一定鉑的碳載鉑催化劑與電解質(zhì)溶液按一定質(zhì)量比例混合，加入異丙醇配成溶液，用超聲波清洗器震蕩制成墨汁狀液體，倒在絲網(wǎng)上，網(wǎng)印一個(gè)往復(fù)，翻轉(zhuǎn)，重復(fù)網(wǎng)印步驟，直至網(wǎng)印結(jié)束。
權(quán)利要求一種制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，包括兩塊框架式夾持電解質(zhì)膜的夾板(5)，電解質(zhì)膜被夾在兩塊夾板(5)中間，其特征在于所述制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，還包括外框(2)、夾塊(1)和螺桿(3)，所述夾塊(1)由兩塊條形塊為一組構(gòu)成，每塊條形塊的一個(gè)側(cè)面上沿長度方向開有凹槽(9)，凹槽(9)貫通整個(gè)條形塊長度方向側(cè)面的兩端，凹槽(9)內(nèi)設(shè)有夾緊裝置，條形塊的未開設(shè)凹槽的部位，開設(shè)有貫通條形塊長度的螺孔(10)，螺孔內(nèi)裝有螺桿(3)，夾塊的兩塊條形塊置于外框(2)內(nèi)，條形塊的凹槽(9)相對；所述外框(2)是四邊形的框，四邊形框的一組對邊框的側(cè)面開有長條形通孔槽(6)，長條形通孔槽(6)的寬度與夾塊上的螺桿(3)相配合；兩塊夾塊(1)上的螺桿(3)的兩端穿過外框(2)一組對邊框上的長條形通孔槽(6)，用螺母(8)緊固；所述兩塊框架式夾持電解質(zhì)膜的夾板(5)的一組對邊分別置于所述兩塊夾塊(1)的凹槽(9)內(nèi)，用凹槽內(nèi)的夾緊裝置夾緊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，其特征在于所述夾塊(1)由1組及1組以上構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，其特征在于所述夾塊凹槽(9)內(nèi)的夾緊裝置，是在凹槽的上壁上設(shè)有貫通上壁的螺孔，螺孔內(nèi)裝有螺栓(4)，用螺栓(4)和凹槽的下壁夾緊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，其特征在于所述夾塊凹槽的上壁上的螺孔和螺孔內(nèi)的螺栓(4)由2 20個(gè)組成，在凹槽上壁長度方向均布。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種制備燃料電池膜電極用的夾持電解質(zhì)膜的裝置，包括夾板、外框、夾塊和螺桿，夾塊上開有凹槽和螺孔，凹槽內(nèi)設(shè)有夾緊裝置，螺孔內(nèi)裝有螺桿；外框是四邊形的框，其一組對邊框的側(cè)面開有長條形通孔槽；兩塊夾板的一組對邊分別置于兩塊夾塊的凹槽內(nèi)，用凹槽內(nèi)的夾緊裝置夾緊，夾塊上的螺桿的兩端穿過外框一組對邊框上的長條形通孔槽，用螺母緊固。本實(shí)用新型的有益效果為電解質(zhì)膜在制備過程中不會(huì)因?yàn)槿芤旱慕櫤蜐B透而變形，使電解質(zhì)膜具有良好的穩(wěn)定性；在電解質(zhì)膜兩面復(fù)合催化劑的時(shí)，翻轉(zhuǎn)操作更容易；制備的膜電極周邊更加規(guī)整，可以一次制備多張膜電極，提高生產(chǎn)效率，為批量化生產(chǎn)膜電極提供了一個(gè)可靠的設(shè)備保證。
文檔編號(hào)H01M4/88GK201514972SQ20092026934
公開日2010年6月23日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者侯中軍, 宋書范, 張可, 張玉海, 邢丹敏 申請人:新源動(dòng)力股份有限公司