[发明专利]一种燃料电池膜电极的批量生产方法

权利要求书

1.一种燃料电池膜电极的批量生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)：取催化剂和全氟磺酸溶液倒入混合溶剂中，分散，制备催化剂浆料；

(2)：将膜电极送至膜电极的阳极/阴极制备区域，往膜电极上涂镀催化剂浆料，先制备膜电极的阳极催化层；

(3)：将步骤(2)制备的膜电极转移至CCD检测区，由CCD设备对膜电极进行催化层表观检测和膜电极穿孔检测，若膜电极的催化层表观光滑平整，且无穿孔，则表示合格，转入步骤(5)，若膜电极的催化层表观存在不均匀、有裂痕和或褶皱，则返回步骤(2)，若膜电极检测有穿孔，则转入步骤(4)；

(4)：将步骤(3)中检测有穿孔的膜电极剪切至小尺寸无穿孔的膜电极；

(5)：将步骤(3)中检测合格的膜电极、步骤(4)中的小尺寸无穿孔的膜电极转移至烘干区，无尘干燥；

(6)：再将烘干后的膜电极转移至阳极/阴极制备区域，继续涂镀催化剂浆料并制备膜电极的阴极催化剂，重复步骤(3)-步骤(5)，即制得一致性良好的燃料电池膜电极；

(7)：将制得的燃料电池膜电极根据尺寸分类放入存放架保存。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池膜电极的批量生产方法，其特征在于，步骤(1)中所述的催化剂为碳载铂基催化剂，其外形为颗粒、八面体、八面体、纳米线、纳米花、核/壳或纳米棒。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池膜电极的批量生产方法，其特征在于，步骤(1)中所述的混合溶剂包括异丙醇和水，且催化剂、全氟磺酸溶液与混合溶剂的添加量满足：催化剂、全氟磺酸溶液、异丙醇与水的质量比为(8～10):(3～5):(38～45):(36～43)。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池膜电极的批量生产方法，其特征在于，所述的混合溶剂中还包括乙氧基乙醇、丁氧基乙醇或N-甲基吡咯烷酮中的至少一种，其与异丙醇的质量比为(0～10)：(38～45)。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池膜电极的批量生产方法，其特征在于，步骤(1)中制备催化剂浆料时，还加入包括增稠剂、抗沉淀剂、造孔剂和慢干剂在内的其他添加助剂，并满足：催化剂、增稠剂、抗沉淀剂、造孔剂和慢干剂的质量比为(8～10)：(0～8)：(0～9)：(0～7)：(5～10)。

6.根据权利要求5所述的一种燃料电池膜电极的批量生产方法，其特征在于，所述的增稠剂选自丙三醇、乙二醇和乙酸丁酯中的至少一种；

所述的抗沉淀剂选自3M公司的Luvotix^TM，南京古田化工有限公司的TMN-10、X-100、OROTAN963、D-850中的至少一种；

所述的造孔剂选自碳酸氢铵、硫酸铵、草酸铵、醋酸铵和碳酸铵中的至少一种；

所述的慢干剂选自正丙醇、乙醇、丙二醇乙醚和2-乙氧基乙醇中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种燃料电池膜电极的批量生产方法，其特征在于，在膜电极的阳极/阴极制备区域，催化剂浆料采用喷涂、刮涂、狭缝涂布或热压转印的方法制备单层或多层的阳极/阴极催化层。

8.根据权利要求7所述的一种燃料电池膜电极的批量生产方法，其特征在于，当催化剂浆料采用喷涂或刮涂方式制备阳极/阴极催化层，其通过双涂头设备进行，所述的双涂头设备包括依次布置的第一涂头、热风刀和第二涂头，其涂布过程具体如下：

先将质子交换膜平铺在可移动平台上，对平台加热并抽真空，使得质子交换膜紧贴可移动平台并被加热至设定涂布温度；

接着，将可移动平台移动至双涂头设备的第一涂头下方，进行催化剂浆料的第一次涂布，完成后再移动到热风刀正下方，快速烘干；

紧接着，可移动平台继续移动到第二涂头下方，进行催化剂浆料的第二次涂布，涂布完成后反向移动至热风刀正下方，快速烘干；

最后，可移动平台返回初始位置，即完成催化层制备。