[实用新型]一种燃料电池催化层的喷涂装置

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池催化层的喷涂装置，包括滑台模组自动喷涂组件、真空加热台、喷枪和自动清洗组件；所述滑台模组自动喷涂装置包括三维滑台模组、步进伺服电机和步进伺服电机运动控制器，通过步进伺服电机编程控制滑块的运动路径，可实现三维方向的运动，自由调节喷枪与真空加热台之间的距离，满足不同喷涂面积、喷涂速度、喷涂时间、喷涂形状和喷涂路径的要求；所述真空加热平台可加速溶液的蒸发，提高喷涂效率的同时，防止膜电极在喷涂过程中变形；所述喷枪出料量可随时调节，满足喷涂过程中喷涂速度变化的要求；所述自动清洗组件可在喷涂完成后，实现喷枪和真空加热台的清洁，防止喷枪堵塞，提高喷涂的均匀性和催化剂利用率。

技术领域

本实用新型属于燃料电池膜电极喷涂制备领域，具体涉及一种燃料电池催化层的喷涂装置。

背景技术

燃料电池作为一种高效清洁的发电技术，可以将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能而不必经过热机过程，不受卡诺循环限制，效率远高于传统的内燃机。由于具有高能量转化效率，高能量密度，环境友好等优点，燃料电池技术被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源技术之一。

燃料电池膜电极的催化层是电化学反应的重要场所，对膜电极的性能有决定性的影响，膜电极的配方、结构和喷涂工艺都至关重要。其中CCM型膜电极因为催化剂利用效率高、接触电阻低等优势被广泛运用。CCM型膜电极是将催化层依附在交换膜上，目前为止主要制备方法为转印法和直接喷涂法。转印法是将催化剂浆料喷涂在特定基底上，再通过热压转印到交换膜，工艺较为繁琐。直接喷涂法则是将催化剂浆料直接喷涂到交换膜上，工艺简单，但面临着喷涂过程中膜材料的溶胀变形甚至破裂的问题。越来越多的科研工作者投入到燃料电池膜电极的研究中，不同机械强度、溶胀程度的膜材料也层出不穷。对于机械强度较好、溶胀较低的膜材料，可选用较大出料量喷涂，以提高喷涂效率；反之对于机械强度较差、溶胀较为严重的膜材料，只能选择较低的出料量，防止膜电极的损坏。因此在实验进程中，针对不同膜材料的个性化喷涂工艺就尤为重要。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种燃料电池催化层的喷涂装置，满足了不同喷涂面积、喷涂速度、喷涂时间、喷涂形状和喷涂路径的要求，适应膜电极催化层喷涂过程中的个性化需要。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供了一种燃料电池催化层的喷涂装置，包括滑台模组自动喷涂组件、自动清洗组件、真空加热台和喷枪；

所述真空加热平台包括微孔板和清洁液缓存装置；所述清洁液缓存装置位于微孔板的下方，与微孔板上的微孔相通，用于收集清洗微孔板表面的清洁液；

所述喷枪位于微孔板的上方，通过滑台模组自动喷涂组件实现喷枪于xyz三维方向的运动；

所述滑台模组自动喷涂组件包括三维滑台模组、步进伺服电机和步进伺服电机运动控制器，所述三维滑台模组包括呈三维坐标系分布的x轴、y轴和z轴，所述x轴、y轴和z轴均与步进伺服电机相连，所述步进伺服电机与步进伺服电机控制器相连，步进伺服电机控制器编程控制步进伺服电机的运动，从而控制x轴、y轴和z轴之间的移动。

所述自动清洗组件包括清洗液存储罐、清洗头、废液收集罐和连接导管；所述清洁液存储罐用于存储清洁液，所述清洁头使用时置于喷枪的料斗中，并通过所述连接导管与清洁液存储罐相连通，实现喷枪的清洁，防止喷枪堵塞，提高喷涂的均匀性和催化剂利用率；所述废液收集罐使用时通过两根连接导管分别与喷枪出料口和清洁液缓存装置相连通，用于收集清洗过喷枪的清洁液以及清洗微孔板的废液，从而实现喷枪和真空加热台的清洁。

优选地，所述三维滑台模组包括两个x轴、两个y轴和一个z轴；所述两个x轴分别位于微孔板的两端，且x轴的方向平行于微孔板所在的平面；所述两个y轴各自通过滑块与两个x轴呈“十”字型连接，且y轴的方向垂直于微孔板所在的平面，所述y轴可通过滑块沿x轴滑动；所述z轴位于微孔板的上方，横跨所述微孔板，且通过滑块与两个y轴呈“工”字型连接，所述z轴可通过滑块沿y轴滑动。