[发明专利]一种膜电极制备装置及其制备方法

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种膜电极的制备装置，包括：第一放卷组件，用于放卷质子交换膜，质子交换膜的A面附着有第一催化剂层，质子交换膜的B面附着有背膜；第二放卷组件，用于放卷多孔膜；剥离组件，用于剥除背膜；贴合组件，用于将质子交换膜附着有第一催化剂层的一面和多孔膜贴合；吸附加热组件，通过吸附多孔膜将质子交换膜附着在吸附加热组件的表面并加热；涂布组件，用于对质子交换膜的B面涂覆第二催化剂浆料以形成第二催化剂层；干燥组件，用于干燥第二催化层以得到膜电极。本发明提供的膜电极制备装置，在涂覆第二催化剂浆料时可抑制质子交换膜发生溶胀，提高了膜电极的制备优率，生产效率高，有利于大批量生产。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种膜电极制备装置及其制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是燃料电池的一个重要分支，它以其快速启动、可室温运行、无电解液流出、重量小、比功率高、对环境无污染和用途广等特点，逐渐成为燃料电池研究中的主流。

膜电极(MEA)组件为质子交换膜燃料电池的电化学反应提供了质子、电子、反应气体和水的连续通道，是质子交换膜燃料电池实现化学能和电能转换的关键部件，其性能好坏直接影响到质子交换膜的性能发挥。膜电极包括质子交换膜和附着在质子交换膜两面的催化剂层。

膜电极的制备工艺目前多为热压转印、超声喷涂等，但是超声喷涂效率低，优率低。热压转印工艺繁琐、效率较低，优率低。

Catalyst Coated Membrane(CCM)是将催化剂直接作用在质子交换膜的两面，无需热压以制备膜电极的一种技术，也称双面直涂技术，双面直涂生产效率高，优率高，能够提高催化剂的利用率和质子传导性，进一步降低催化剂Pt的担载量，适合大批量生产，但是难度极高。这是因为由于CCM直接涂覆法只能在质子交换膜的第一面直接涂覆，如果直接在质子交换膜的第二面直接涂覆催化剂会造成质子交换膜发生大尺寸不可控的溶胀。

现有技术中，为了避免质子交换膜在第二面直接涂覆催化剂层时发生的溶胀，造成产品不良，多采用热压转印和超声喷涂的方法。然而，热压转印法制备膜电极过程繁琐且产品优率低，超声喷涂催化剂利用率低，优率低，生产节奏慢等缺点，均不适合大规模商业化量产。近来也有一些新方法，如采用抗溶胀膜的方式复合涂好第一面的催化剂涂层质子膜，通过胶层吸附的方法抑制涂第二面催化剂层的时候产生的溶胀，但在涂覆完第二面催化剂层后，去除抗溶胀膜时可能会将第一面的部分催化剂层粘掉；另外，抗溶胀膜还对第一面的催化剂层有选择粘结作用，即某些第一面催化剂层的配方不能让抗溶胀膜紧密粘结。

鉴于此，确有必要提供一种技术方案以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种膜电极制备装置，保证在涂第二面催化层的时候，质子膜不会发生大尺寸不可控的溶胀。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种膜电极制备装置，包括：

第一放卷组件，用于放卷质子交换膜，所述质子交换膜的A面附着有第一催化剂层，所述质子交换膜的B面附着有背膜；

第二放卷组件，用于放卷多孔膜；

剥离组件，设置于所述第一放卷组件的下游，用于剥除所述背膜；

贴合组件，设置于所述第二放卷组件和所述剥离组件的下游，用于将所述质子交换膜附着有所述第一催化剂层的一面和所述多孔膜贴合；

吸附加热组件，设置于所述贴合组件的下游，通过吸附所述多孔膜将所述质子交换膜附着在所述吸附加热组件的表面并加热；

涂布组件，与所述吸附加热组件相对应设置，用于对所述质子交换膜的B面涂覆第二催化剂浆料以形成第二催化剂层；