[发明专利]一种膜电极组件及其制备方法

说明书

本发明属于燃料电池制造领域，具体涉及一种膜电极组件及其制备方法。本发明将未涂催化剂的、具有双面边框的三合一基料依次经过进料、涂覆催化剂层、催化剂层干燥、叠加热合扩散层、传送对加工件第一面进行处理，经过翻转后将第二面送至处理区，按照进料、涂覆催化剂层、催化剂层干燥、叠加热合扩散层对加工件第二面进行处理，最后进过冷却、分切或包装，得到膜电极组件。采用本发明的方法形成由其中一侧边框材料连接的、可以连续传送或折叠包装的膜电极组件产品。该膜电极组件在生产过程中保持产品各单件的连接，也形成后续电堆组装中膜电极连续上料的一种基本条件，同时减少辅助材料的使用和消耗，为生产的连续性提供有利条件。

技术领域

本发明涉及燃料电池膜电极成型加工领域，更具体地说，涉及一种形成带状连接的膜电极组件的技术。

背景技术

质子交换膜燃料电池使用的膜电极是由质子交换膜、催化剂、扩散层和边框组成，称七合一的膜电极组件，中间的膜薄而柔软，使用边框对交换膜做夹持固定，膜的两侧有扩散层，边框与扩散层一起形成具有一定强度的可以移动的部件，然后再与极板组合成单电池，单电池多次重复重叠，形成具有一定功率的电堆。

其中，对膜区域涂覆催化剂，具有喷涂、狭缝、转印、印刷等方式，工艺的中间品或最终产品一般形成MEA单件散件，对于连续化生产，散件状态增加很多光学识别定位和机械手抓取动作，容易产生拾取的分离困难和连粘问题，不利于生产平稳快速进行。

发明内容

针对上述问题，本发明公开一种用于制造燃料电池膜电极组件的方法及该组件，该技术形成由其中一侧边框材料连接的、可以连续传送或折叠包装的膜电极组件产品。该膜电极组件在生产过程中保持产品各单件的连接，也形成后续电堆组装中膜电极连续上料的一种基本条件，同时减少辅助材料的使用和消耗，为生产的连续性提供有利条件。

本发明的首要目的是，请求保护一种连续式的燃料电池膜电极组件生产方法，该方法将未涂催化剂的、具有双面边框的三合一基料依次经过进料、涂覆催化剂层、催化剂层干燥、叠加热合扩散层、传送对加工件第一面进行处理，经过翻转后将第二面送至处理区，按照进料、涂覆催化剂层、催化剂层干燥、叠加热合扩散层对加工件第二面进行处理，最后进过冷却、分切或包装，得到膜电极组件。

进一步的，上述工序中，叠加热合的第一扩散层具有第一微孔层，该第一微孔层与第一催化剂层相接，使第一扩散层与第一催化层的热合面预制有微孔层，微孔层由高导电碳粉和树脂组成，树脂优选聚偏氟乙烯为主的包括聚四氟乙烯和聚氟乙丙烯至少一种的混合物。

进一步的，上述翻转工序中，在相应的操作区域中设有光学检测装置；

第一翻转传送轮和第二翻转传送轮均为正多边形，各边长匹配加工件的行进方向长度，偏差为0至-2mm，并至少有一个边可以调节与轮中心的距离，第一翻转传送轮和第二翻转传送轮之间距离为被加工件的行进方向长度的整数倍，距离偏差为第二边框连接条长度的2～4倍，并保持两轮同步和同相位运行；经过第一翻转传送轮和第二翻转传送轮将加工件翻转180°，在第一翻转传送轮或第二翻转传送轮后，设有衬纸收卷工序。

作为一种优选的实施方式，所述第一翻转传送轮和第二翻转传送轮均为正六边形，该轮边长的最大距离为第二边框连接条长度的2倍，工件运行中光学检测装置检测膜电极弯折点，传送方向上的膜电极折弯点与翻转轮之间的累计行进偏差使用可调变的边与中心距离进行调整；经过第一翻转传送轮和第二翻转传送轮将加工件翻转180°。优选在第一翻转传送轮之后，将衬纸剥离并收卷到衬纸收卷轮，衬纸张力轮通过检测张力控制衬纸收卷轮的转速。

进一步的，所述分切或包装工序中，对成品膜电极组件分切或直接折叠包装；包括进行加衬纸的膜电极折叠堆；或者进行无衬纸的膜电极折叠堆积包装；再或者对膜电极分切，成为膜电极之间不连续的方式进行包装。

进一步的，所述的冷却条件为：膜电极风冷冷却至30±5℃。