[发明专利]一种微量氧气发生模块的制备方法及其治具组件

权利要求书

1.一种微量氧气发生模块的治具组件，其特征在于：包括成型工装、热压模具、集电板工装、底座工装和封装工装；

所述成型工装包括上板和下板，所述上板设有与凹陷空间的凹槽内型面匹配的成型头，所述下板设有定位并至少容纳预制胶层和聚合物电解质膜的下板网格，预制胶层的中心开设有与凹陷空间的凹槽外型面匹配的预制胶层通孔，所述上板和所述下板能够上下定位拼合，使得所述成型头和所述下板网格同轴设置；

所述热压模具包括阳极模板和阴极模板，所述阳极模板设有定位并容纳阳极气体扩散电极的阳极网格，所述阴极模板设有定位并至少容纳预制胶层和聚合物电解质膜的阴极网格，所述阳极模板和所述阴极模板能够上下定位拼合，使得所述阳极网格和所述阴极网格同轴设置；

所述集电板工装设有定位并容纳膜电极组件和阳极集电板的集电板网格；

所述治具组件包括底座工装，所述底座工装设有定位并容纳膜电极组件、阳极集电板、片状半透层和底座的底座网格；

所述封装工装包括一对夹头，分别为前夹头、后夹头，前夹头、后夹头的后侧连接有连轴、左右两侧下部对称的设有滑槽、上方安装有倒U形的锁紧框，锁紧框的两侧下部形成有与滑槽滑动配合的滑块，锁紧框的上部螺纹连接有螺丝，螺丝穿过锁紧框的端部连接有压头，其中，锁紧框、螺丝和压头构成锁紧机构，用于将上颚下压后与下颚配合以夹紧第三中间体和阴极集电板，前夹头的前侧下部向前延伸形成前下颚、前侧上部铰接有前上颚，前上颚、前下颚拼合后形成有与第三中间体和阴极集电板前侧部位配合的前侧内轮廓型面；后夹头对应后下颚、后上颚，后上颚、后下颚拼合后形成有与第三中间体和阴极集电板后侧部位配合的内轮廓型面；滑槽均延伸至相应的前下颚、后下颚；

所述下板网格定位并容纳阴极气体扩散电极、预制胶层和聚合物电解质膜，所述阴极网格容纳阴极气体扩散电极、预制胶层和聚合物电解质膜；

所述上板和所述下板通过铰链连接，当所述上板翻转至所述下板上时，所述上板与所述下板定位拼合；所述阳极模板和所述阴极模板通过铰链连接，当所述阳极模板翻转至所述阴极模板上时，所述阳极模板翻转至所述阴极模板定位拼合；

当所述阳极模板和所述阴极模板上下定位拼合后，所述阳极气体扩散电极的下端容纳于聚合物电解质膜的凹陷空间内、其上端高于所述阳极模板的上表面；

所述治具组件包括吸附底板和吸附头，所述吸附底板的一侧端面开设有第一吸附孔，第一吸附孔连通真空泵，所述吸附底板的外沿安装有定位架，所述吸附头的一侧端面开设有第二吸附孔，第二吸附孔连通真空泵，所述吸附头的外沿安装有可拆卸式的导向框，所述吸附头的一侧端面和所述吸附底板的一侧端面的尺寸相同。

2.基于权利要求1所述治具组件的一种微量氧气发生模块的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1，平铺的聚合物电解质膜和阴极气体扩散电极通过预制胶层粘连，预制胶层开设有预制胶层通孔，通过成型头将聚物和电解质膜的中间部位向阴极气体扩散电极一侧压制形成凹陷空间，所述凹陷空间的凹槽外型面的侧部与预制胶层通孔的内侧面贴合、其顶部与阴极气体扩散电极贴合；将阳极气体扩散电极定位粘合于凹陷空间的中间部位，形成膜电极组件，阳极气体扩散电极周向与凹陷空间之间形成有一圈密封件嵌入槽；

S2，阳极集电板的一侧端面围绕其外沿涂布一圈密封剂，形成极板框型密封件，将膜电极组件与带有极板框型密封件的阳极集电板压合，阳极集电板与阳极气体扩散电极贴合，极板框型密封件粘合、封装聚合物电解质膜和阳极集电板，极板框型密封件的端部内侧嵌入并充满密封件嵌入槽，形成第一中间体；

S3，底座的凸台上连接片状半透层，形成第二中间体；

S4，底座围绕其凸台外侧涂布一圈密封剂，形成底座框型密封件，将第一中间体与第二中间体压合，片状半透层与阳极集电板贴合，底座框型密封件粘合、封装阳极集电板和底座，形成第三中间体；

S5，第三中间体的阴极侧连接阴极集电板，并通过绝缘胶带/绝缘收缩管将第三中间体、阴极集电板捆绑固定，形成微量氧气发生模块；

步骤S1包括以下步骤，

第一步，功能层置于吸附底板的上表面之上并通过定位架定位，开启真空泵抽吸气流，使得所述功能层被吸附固定在所述吸附底板上，所述功能层由预制胶层和离型层组成，所述离型层与所述吸附底板的上表面贴合；

第二步，双层膜置于吸附头的吸附面上并通过导向框定位，所述导向框与所述吸附头可拆卸连接，开启真空泵抽吸气流，使得所述双层膜被吸附固定在所述吸附头上，所述双层膜由聚合物电解质膜和保护层组成，所述保护层与所述吸附头的吸附面吸附贴合；

第三步，从所述吸附头上取下所述导向框，吸附所述双层膜的所述吸附头在所述定位架的导向作用下与吸附有功能层的吸附底板定位压合，使得所述双层膜的所述聚合物电解质膜与所述功能层的所述预制胶层粘合，形成第一粘合体；

第四步，将所述第一粘合体的所述离型层面朝上放置，所述第一粘合体置于吸附底板的上表面之上并通过定位架定位，所述保护层接触覆盖所述吸附底板的上表面，开启真空泵抽吸气流，使得所述第一粘合体被吸附固定在所述吸附底板上，从所述第一粘合体上剥去所述离型层，露出所述预制胶层，阴极气体扩散电极在所述定位架的导向作用下置于所述预制胶层之上，形成第二粘合体；

第五步，将所述保护层从所述第二粘合体上剥离，露出所述聚合物电解质膜，对去除了所述保护层的所述第二粘合体进行切割，形成若干小粘合体；

第六步：将所述小粘合体置于成型工装的下板网格中，盖上所述成型工装的上板，将所述成型工装置于热压机中热压，在所述上板背部的成型头的压制下，各所述小粘合体的所述聚合物电解质膜延展进入各所述预制胶层通孔中，形成凹陷粘合体，所述聚合物电解质膜上形成凹陷空间；

第七步：将所述凹陷粘合体置于热压模具的阴极模板的阴极网格中，盖上阳极模板，将阳极气体扩散电极插入所述阳极模板的阳极网格中，阳极气体扩散电极的头部高于阳极网格，将热压膜覆盖在所述阳极模板和所述阳极气体扩散电极之上，将所述热压模具置于热压机中热压，从而形成膜电极组件；

步骤S2包括以下步骤，

将转移板置于工作台上，将集电板工装置于转移板之上，将阳极集电板置于集电板工装的集电板网格中，将阳极集电板的一侧端面围绕其外沿涂布一圈密封剂，形成极板框型密封件，将所述膜电极组件置于所述集电板工装的所述集电板网格中、覆盖于各所述阳极集电板之上，将覆盖所述膜电极组件的所述阳极集电板置于压机中压制粘合，极板框型密封件粘合、封装聚合物电解质膜和阳极集电板，极板框型密封件的端部内侧嵌入并充满密封件嵌入槽，形成第一中间体；

步骤S3包括以下步骤，

将片状半透层置于底座的凸台之上，将两者粘合在一起，形成第二中间体；

步骤S4包括以下步骤，

将转移板置于工作台上，将底座工装置于转移板之上，将第二中间体置于底座工装的底座网格中，底座围绕其凸台外侧涂布一圈密封剂，形成底座框型密封件，将所述第一中间体置于所述底座工装的所述底座网格中、覆盖在各所述第二中间体之上，将覆盖所述第一中间体的所述第二中间体置于压机中压制粘合，形成第三中间体；

步骤S5包括以下步骤，

打开封装工装的前夹头的前上颚和后夹头的后上颚，将阴极集电板和所述第三中间体置于所述前夹头的前下颚和所述后夹头的后下颚上，关闭所述前上颚和所述后上颚，旋转所述前夹头和所述后夹头上的锁紧机构的螺丝，将所述前夹头和所述后夹头锁紧，从而对所述阴极集电板和所述第三中间体施加预紧力；对封装工装通电，前夹头连轴和后夹头连轴的同时转动，带动所述阴极集电板和所述第三中间体转动，将绝缘胶带缠绕在所述前夹头和所述后夹头之间的所述阴极集电板和所述第三中间体的外表面上，形成微量氧气发生模块，松开所述前夹头和所述后夹头上的所述锁紧机构的螺丝，打开所述前夹头的所述前上颚和所述后夹头的所述后上颚，取出微量氧气发生模块，完成整个制备流程；

或者步骤S5包括以下步骤，

将所述阴极集电板和所述第三中间体堆叠在一起，外套绝缘收缩管，打开封装工装的前夹头的前上颚和后夹头的后上颚，将所述阴极集电板和所述第三中间体置于所述前夹头的前下颚和所述后夹头的后下颚上，关闭所述前上颚和所述后上颚，旋转所述前夹头和所述后夹头上的锁紧机构的螺丝，将所述前夹头和所述后夹头锁紧，从而对所述阴极集电板和所述第三中间体施加预紧力，对封装工装通电，前夹头连轴和后夹头连轴转动，带动所述阴极集电板和所述第三中间体转动，施加热空气于所述绝缘收缩管上，所述绝缘收缩管收缩紧密外套贴合在所述前夹头和所述后夹头之间的所述阴极集电板和所述第三中间体的外表面上，形成微量氧气发生模块，松开所述前夹头和所述后夹头上的所述锁紧机构的螺丝，打开所述前夹头的所述前上颚和所述后夹头的所述后上颚，取出微量氧气发生模块，完成整个制备流程。