[发明专利]燃料电池膜电极密封组件、封装工艺以及连续封装用设备

说明书

本发明公开一种燃料电池膜电极密封组件，其扩散层面积大于密封边框通槽口的面积，且催化电极层和密封边框上均设有限位通孔，从而实现五合一的层层叠加式初步限位；还公开了一种膜电极密封组件的封装工艺，采用了夹具实现膜电极密封组件的连续化运输，并结合焊接的封装工艺，解决了现有技术常用热压封装技术中，膜电极密封组件搬运过程中出现错位、松散等不良现象；还公开了一种连续封装用设备，包括膜电极密封组件的组装线，焊接线，冷却线，均在传送带的传送过程中一步完成，从而实现膜电极的连续封装，解决了现有膜电极密封组件不能连续封装的问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池膜电极密封组件、封装工艺以及连续封装用设备。

背景技术

目前燃料电池行业发展参差不齐，我国与发达国家的技术水平和生产水平存一定距离，燃料电池电堆的型号和尺寸无法统一。在此基础上，如今相关公司或研究机构所加工生产的膜电极的特点一般是尺寸繁杂，数量不大且大多需要独家定做，因此一些为大规模、标准化生产的设计无法得到很好的施展。

膜电极组件，即MEA(Membrane Electrode Assemblies)是氢燃料电池的核心组件，它是由氢燃料电池的催化电极层，以及位于催化电极层两侧的气体扩散层组合而成的。现有技术中，氢燃料电池膜电极组件是将催化电极层与位于催化电极层两侧的气体扩散层热压而成的，而热压的效果直接影响着膜电极组件的良品率，其中属膜电极组件在热压时，产生的气泡跟褶皱对膜电极组件的影响最为严重。

目前膜电极密封组件的普遍情况是操作工人手工加工生产，即工人在组装膜电极时将裁切好的质子交换膜封入密封保护边框中，一般使用三明治型的装封方法，即将质子交换膜封于两层密封保护边框之中。

专利CN103887519A公开了一种膜电极压合模具及其操作方法。该模具在上、下定位板开设通孔和凹槽来定位气体扩散层和膜电极，但是带有边框的膜电极易于扭曲、变形，无法在凹槽中平铺，导致压合时发生位移。

专利CN106785071A提供一种电池单元的热复合工艺，将第一隔膜、第一电极、第二隔膜、第二电极依次至下而上层层堆叠；将堆叠好的四层单元层送入热压机中热压，形成热压单元。

现有的用于燃料电池膜电极生产的热压成型工艺中，存在热压质量差和热压精度低的问题。其中现有的热压操作大多为一次成型，易出现压力不均或压力过大等情况，而胶料在固化过程中，易发生粘连的情况；且不能够保证待热压部件在取放便捷的同时，不会在热压过程中发生偏移的情况，而采用上下压板贴白卡纸方式，对膜电极组件进行平热压的，也不能很好地保证彻底除尽膜电极组件内气泡和平热压时膜电极组件的形态。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种燃料电池膜电极密封组件，对膜电极密封组件的结构进行改进，可以实现膜电极密封组件层与层之间的初步限位，便于整体运输；本发明的另一目的提供一种燃料电池膜电极密封组件的封装工艺，具备连续封装的特点，具有较高的工作效率，并且可以达到更好的密封特性；本发明再一目的提供一种燃料电池膜电极密封组件的连续封装用设备，可以实现膜电极密封组件的整体运输，完成限位的膜电极密封组件可以在本设备下实现连续化运输以及连续性封装。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

首先，本发明提供了一种燃料电池膜电极密封组件，包括由催化电极层和分别置于催化电极层两侧面的扩散层构成的膜电极，以及分别置于两个扩散层非涂覆面外，并将膜电极密封在内的两张密封边框，即膜电极密封组件从下至上依次为第一张密封边框、第一张扩散层、催化电极层、第二张扩散层以及第二张密封边框；

所述密封边框上均设有供扩散层非涂覆面裸露在外的通槽口，所述扩散层的面积大于通槽口的面积，具体指的是，第一张密封边框和第二张密封边框的中间位置均设有通槽口，所述第一张扩散层、催化电极层和第二张扩散层与所述通槽口同心放置；所述第一张扩散层和第二张扩散层的面积大于通槽口的面积；