[发明专利]臭氧发生器用膜电极组件的生产设备及其使用方法

权利要求书

1.一种采用臭氧发生器用膜电极组件的生产设备生产膜电极组件的方法，其特征在于：采用的臭氧发生器用膜电极组件的生产设备，包括依次设置的喂入辊对、浸料装置、催化剂加料装置、第一挤压成型装置、热处理装置、纤维加料装置、第二挤压成型装置和卷绕装置；所述浸料装置包括导向辊、浸料辊、第一引导辊对和浸料池；所述催化剂加料装置包括依次设置的第一喷洒装置、第二引导辊对和第二喷洒装置；所述第一挤压成型装置由多个挤压辊对组成，包括依次设置的第一挤压辊对、第二挤压辊对、第三挤压辊对、第四挤压辊对、第五挤压辊对和第六挤压辊对；所述第一喷洒装置位于第一引导辊对和第二引导辊对连线的中部上方；所述第二喷洒装置位于第二引导辊对与第一挤压辊对连线的中部下方；所述纤维加料装置包括依次设置的第一加料装置、第七挤压辊对、换向辊、第八挤压辊对和第二加料装置；所述导向辊和第一引导辊对分别位于浸料池的两侧边缘上方，所述浸料辊位于导向辊和第一引导辊对之间，且位于浸料池内部；所述第一引导辊对的两个引导辊之间存在一定间距，且上引导辊为光面辊，下引导辊的表面带有细小弧状突起；所述第二引导辊对的两个引导辊之间存在一定间距，且上引导辊为光面辊，下引导辊的表面带有细小弧状突起；所述第三挤压辊对和第四挤压辊对为热辊，所述第五挤压辊对和第六挤压辊对为冷辊；所述第一挤压辊对和第二挤压辊对上设置有加热部件和温度控制装置；

该方法包括如下步骤：

步骤（1）原料准备：配制聚四氟乙烯乳液，加入到浸料池中，并使聚四氟乙烯乳液淹没浸料辊；选择阳极催化剂粉末和阴极催化剂粉末，通过筛网筛选，得到颗粒均匀的阳极催化剂粉末和阴极催化剂粉末，并分别加入到第一喷洒装置和第二喷洒装置中；制备含有阳极催化剂的聚四氟乙烯纤维，加入到第一加料装置中，备用；制备含有阴极催化剂的聚四氟乙烯纤维，加入到第二加料装置中，备用；

步骤（2）浸料：全氟磺酸离子交换膜通过喂入辊对喂入到浸料装置，并依次经过导向辊、浸料辊和第一引导辊对；全氟磺酸离子交换膜在浸料池中经过而使全氟磺酸离子交换膜的上下表面沾有聚四氟乙烯乳液；

步骤（3）喷洒催化剂：通过第一喷洒装置均匀地向全氟磺酸离子交换膜的上表面喷洒阳极催化剂；之后再通过第二喷洒装置均匀地向全氟磺酸离子交换膜的下表面喷洒阴极催化剂；阳极催化剂和阴极催化剂粘附在聚四氟乙烯乳液上；

步骤（4）挤压成型：将步骤（3）得到的粘附有阳极催化剂和阴极催化剂的全氟磺酸离子交换膜通过第一挤压成型装置的多个挤压辊对，进行多次挤压，得到预定厚度的半成品；

步骤（5）热处理：将步骤（4）得到的半成品进行热处理，使半成品表面的聚四氟乙烯软化；

步骤（6）纤维加入：利用第一加料装置在半成品的上表面上均匀铺上一层含有阳极催化剂的聚四氟乙烯纤维，之后通过第七挤压辊对的挤压作用，使含有阳极催化剂的聚四氟乙烯纤维初步固定在半成品的上表面；然后通过换向辊换向，使半成品的上表面朝下，下表面朝上；然后在通过第八挤压辊对后，对未添加含有阳极催化剂的聚四氟乙烯纤维的半成品的另一面，利用第二加料装置均匀铺上一层含有阴极催化剂的聚四氟乙烯纤维；

步骤（7）再次挤压成型：利用第二挤压成型装置对步骤（6）得到的产品进行再次挤压成型，使含有阳极催化剂的聚四氟乙烯纤维和含有阴极催化剂的聚四氟乙烯纤维均牢固地固定，得到膜电极组件；

步骤（8）成卷：利用卷绕装置将步骤（7）制得的膜电极组件成卷。

2.如权利要求1所述的生产膜电极组件的方法，其特征在于：在全氟磺酸离子交换膜经过第一加料装置之前，进行等离子处理，使半成品的表面产生凹坑。

3.如权利要求1所述的生产膜电极组件的方法，其特征在于：在制备含有阳极催化剂的聚四氟乙烯纤维以及制备含有阴极催化剂的聚四氟乙烯纤维时，加有成孔剂，以使含有阳极催化剂的聚四氟乙烯纤维和含有阴极催化剂的聚四氟乙烯纤维表面及内部有孔或凹坑。

4.如权利要求1所述的生产膜电极组件的方法，其特征在于：阳极催化剂选自二氧化铅、纳米掺锑二氧化锡、硼掺杂金刚石、铂中的一种或多种；阴极催化剂选自铂、镍、镍钴铁合金中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的生产膜电极组件的方法，其特征在于：该方法中使用的全氟磺酸离子交换膜的宽度在2-150cm。