專利名稱：一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂加熱真空吸盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于燃料電池制造領(lǐng)域中質(zhì)子交換膜燃料電池關(guān)鍵部件制作的輔助裝置，特別涉及一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂制作時使用的加熱真空吸盤。
技術(shù)背景燃料電池一般分為堿性燃料電池，磷酸燃料電池，熔融碳酸鹽燃料電池，固體氧化物燃料電池，質(zhì)子交換膜燃料電池及直接甲醇燃料電池等。其中質(zhì)子交換膜燃料電池屬于低溫燃料電池，近年發(fā)展迅速。質(zhì)子交換膜燃料電池是以全氟磺酸型離子交換膜為電解質(zhì)，以Pt/C為電催化劑， 氫氣或重整氣為燃料，空氣或氧氣為氧化劑，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)為電能的裝置。質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell，英文簡稱PEMFC)是一種燃料電池，在原理上相當(dāng)于水電解的“逆”裝置。其單電池由陽極、陰極和質(zhì)子交換膜組成，陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)。工作時相當(dāng)于一直流電源，其陽極即電源負(fù)極，陰極為電源正極。質(zhì)子交換膜燃料電池是一種新型、有遠(yuǎn)大前途的燃料電池，經(jīng)過從80年代初到現(xiàn)在的近20年的發(fā)展，質(zhì)子交換膜燃料電池起了翻天覆地的變化。其中電堆的核心是膜電極 (MEA)組件和雙極板。所以上述的發(fā)展變化從其膜電極的演變過程可見一斑。膜電極是質(zhì)子交換膜燃料電池的電化學(xué)心臟，正是因?yàn)樗淖兓?，才使得質(zhì)子交換膜燃料電池呈現(xiàn)了今天的蓬勃生機(jī)。早期的膜電極是直接將鉬黑與起防水、粘結(jié)作用的聚四氟乙烯(Tefion) 微?；旌虾鬅釅旱劫|(zhì)子交換膜上制得的。Pt載量高達(dá)lOmg/cm2。后來，為增加Pt的利用率，使用了 Pt/C催化劑，但Pt的利用率仍非常低，直到80年代中期，質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的Pt載量仍高達(dá)％ig/cm2。80年代中后期，美國LosAlamos國家實(shí)驗(yàn)室(LANL)提出了一種新方法，采用Nafion質(zhì)子交換聚合物溶液浸漬Pt/C多孔氣體擴(kuò)散電極，再熱壓到質(zhì)子交換膜上形成膜電極。此法大大提高了 Pt的利用率，將膜電極的載鉬量降到了 0. 4mg/ cm2。但其價格比較昂貴，均勻性和厚度無法控制，尺寸穩(wěn)定性不高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，較難控制，這顯然難以滿足質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展需求。目前，提高膜電極性能的有效方法是采用噴涂，其是表面涂層制造的一個重要環(huán)節(jié)，噴涂不僅使得產(chǎn)品外觀質(zhì)量得到提高，而且是提高電性能的關(guān)鍵，直接決定燃料電池輸出性能的高低。噴涂的方法有多種，而噴涂設(shè)備及輔助裝置也是關(guān)鍵因素。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂加熱真空吸盤。該輔助設(shè)備使膜電極噴涂過程中質(zhì)子交換膜不發(fā)生溶脹，提高催化劑與質(zhì)子交換膜的接觸， 提高了貴金屬催化劑的利用率。該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎別致，操作使用簡單方便，提供高效低成本的操作方案。本實(shí)用新型所述的質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂加熱真空吸盤由緊固螺栓、加熱單元、真空發(fā)生單元和溫度控制單元組成，各個組成單元之間的連接采用密封緊固螺栓的方式。該質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的噴涂加熱真空吸盤，其特征在于吸盤臺面采用疏松多孔金屬網(wǎng)，有利于均勻分布?xì)怏w。且吸盤下方配有獨(dú)立的加熱單元、溫度控制單元和對稱的真空發(fā)生單元。其中加熱單元包含智能加熱裝置和熱電偶，智能加熱裝置可接收預(yù)先設(shè)定好的溫度信號，通過熱電偶來實(shí)現(xiàn)加熱操作，實(shí)現(xiàn)對整個單元的加熱控制，結(jié)果準(zhǔn)確。 溫度控制單元包括電源控制器和溫度控制器，通過其內(nèi)部的溫度控制器來設(shè)定所需要的溫度值并實(shí)時監(jiān)測吸盤的實(shí)際溫度，保持溫度恒定，配合其內(nèi)部的電源控制器實(shí)現(xiàn)對整個加熱單元的電信號輸送，并反饋回加熱單元，實(shí)現(xiàn)對加熱吸盤的實(shí)時加熱控制。其中所述的真空發(fā)生單元包括吸盤里面的氣體流道和抽真空裝置。在使用過程中運(yùn)用抽真空裝置對吸盤進(jìn)行抽真空處理，其內(nèi)部的氣體流道有規(guī)律的遍布于整個吸盤中， 兩個相同的對稱真空發(fā)生單元，對稱的分布在整個加熱吸盤的兩邊，從而使吸盤達(dá)到更好的吸附效果。將所要噴涂的質(zhì)子膜或碳紙置于多孔金屬網(wǎng)吸盤臺面上，能夠使要噴涂的材料更好、更平整地與臺面吸附在一起。所述的緊固螺栓采用純鋁，鋁合金或不銹鋼。所述的疏松多孔金屬網(wǎng)采用純鋁，鋁合金或不銹鋼。

附圖是質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂加熱真空吸盤示意圖。1.緊固螺栓，2.多孔金屬網(wǎng)吸盤臺面，3.加熱單元，4.真空發(fā)生單元，5.溫度控制單元。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1參見附圖，一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂加熱真空吸盤，首先在多孔金屬網(wǎng)吸盤臺面2上放上需要噴涂的碳紙或質(zhì)子膜，并利用兩個對稱的真空發(fā)生單元4進(jìn)行抽真空，使質(zhì)子膜或碳紙平整的吸附在多孔金屬網(wǎng)吸盤臺面2上，此時開啟電源控制器，利用溫度控制單元5中的溫度控制器來設(shè)定所需的最佳溫度，且通過加熱單元3中智能加熱系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的溫度，由熱電偶實(shí)現(xiàn)對整個吸盤的加熱，由溫度控制器實(shí)時溫度監(jiān)控及保持溫度恒定，在這樣的狀態(tài)下進(jìn)行噴涂質(zhì)子交換膜不會發(fā)生溶脹，可達(dá)到最佳的噴涂效果。
權(quán)利要求1.一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂加熱真空吸盤，其特征是由緊固螺栓、加熱單元、真空發(fā)生單元和溫度控制單元構(gòu)成，各個組成單元之間的連接采用密封緊固螺栓的方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂加熱真空吸盤，其特征是其吸盤下方配有獨(dú)立的加熱單元、溫度控制單元和對稱的真空發(fā)生單元，所述的加熱單元包括智能加熱裝置和熱電偶；所述的溫度控制單元包括電源控制器和溫度控制器；所述的真空發(fā)生單元包括吸盤里面的氣體流道和抽真空裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂加熱真空吸盤，其特征是兩個相同的對稱真空發(fā)生單元，對稱的分布在整個加熱吸盤的兩邊，內(nèi)部的氣體流道有規(guī)律的遍布于整個吸盤中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂加熱真空吸盤，其特征是吸盤臺面采用疏松多孔金屬網(wǎng)，采用純鋁，鋁合金或不銹鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂加熱真空吸盤，其特征是所述的緊固螺栓采用純鋁，鋁合金或不銹鋼。
專利摘要本實(shí)用新型一種質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂加熱真空吸盤，屬于燃料電池制造領(lǐng)域中質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵部件的制作，提供了一種用于質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極噴涂的輔助裝置，該裝置由緊固螺栓、加熱單元、真空發(fā)生單元和溫度控制單元構(gòu)成，各個組成單元之間的連接采用密封緊固螺栓的方式。此實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，操作使用簡單方便，有效地解決了質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極在制作過程中存在的問題，提高了催化劑的利用率。
文檔編號H01M4/88GK201956423SQ201020515750
公開日2011年8月31日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者李對, 沈建躍, 郭穎欣, 魏廣科 申請人:蘇州氫潔電源科技有限公司