[发明专利]一种燃料电池单元的制造方法

说明书

本发明提供了一种燃料电池单元的制造方法，该方法采用人工上料，应用上、下料机构的相关操作实现双极板、气体扩散层以及质子交换膜的自动组装以及成品的自动下料，应用点胶机实现自动材料的自动点胶以及压合操作，实现了电池单元的半自动化快速组装，提高了生产效率以及产品质量，降低了人工成本。同时，采用机器自动化压合操作要比人工操作误差更小，产品质量更稳定，对氢燃料电池的进一步发展具有积极的推动意义。

技术领域

本发明属于氢燃料电池生产技术领域，尤其涉及一种燃料电池单元的制造方法。

背景技术

燃料电池是很有发展前途的新动力电源，燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极、正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。当氢气作为燃料电池的燃料时，其产物仅为水。与传统能源相比较，这种发电方式更为清洁。

本发明所设计的氢燃料电池包含双极板(如石墨板、金属板等)、阳极碳布、质子交换膜、阴极碳布和保护膜。

双极板位于外侧，作用是在燃料电池堆中对单电池进行隔离。

碳布即是气体扩散层(GDL)，GDL为燃料电池的心脏-膜电极组(MEA)中一项不可或缺的材料，它扮演着MEA与双极板之间的沟通桥梁角色。碳布为多孔性透气材料，其主要作用有:支撑催化剂和膜结构，均匀分布气体，支撑整体结构。同时，气体扩散层又是气体、电子和产物水的通道。燃料在阳极碳布发生氧化反应，空气中的氧气在阴极碳布发生还原反应。中间部分为高分子电解质膜，电池内部的电荷传递是通过中间的离子导体一高分子电解质膜来完成的。

质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)是质子交换膜燃料电池的核心部件，对电池性能起着关键作用。它不仅具有阻隔作用，还具有传导质子的作用。

保护膜的存在是为了防止膜电极被污染。

目前，在制造燃料电池单元的过程中，主要采用人工上料，但人工上料的方式生产效率不高，同时，需要消耗大量的人工，生产成本高。

为了能实现降低氢燃料电池的人工成本，提高生产效率，亟需一种通过机器设备制造燃料电池单元的方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池单元的制造方法，旨在解决现有技术中采用人工上料的方式制造燃料电池单元所存在的生产效率低以及生产成本高的问题。

本发明是这样实现的，一种燃料电池单元的制造方法，所述方法包括以下步骤：

S1、提供上料机、下料机以及点胶机，其中，所述上料机上配置有能在三维空间内多方向移动并抓取物料的搬运机械手A、分别用于放置双极板、质子交换膜叠料的料框和用于物料角度检测的视觉模块A；所述下料机配置有能在三维空间内多方向移动以及抓取物料的搬运机械手B、下料输送机构、保护膜搬运机构以及分别用于放置GDLA、GDL B以及保护膜叠料的料框和用于物料角度检测的视觉模块B；所述点胶机配置有用于点胶的点胶装置、放置材料或电池单元半成品的工作平台以及压合机构；

S2、人工上料，将GDLA、GDL B、双极板、质子交换膜以及保护膜的叠料分别放入各自对应的料框中；

S3、搬运机械手A从双极板料框内取出一块双极板放在点胶机的工作平台上；

S4、搬运机械手B从GDLA料框内取出一张GDLA放在工作平台上的双极板上；

S5、点胶机的点胶装置在刚放好的GDLA上沿着设定的轨迹点胶；