[发明专利]一种燃料电池膜电极的制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池膜电极的制备方法，通过一种卷绕设备来实施，该制备方法主要包括涂布工序和烘干工序；

涂布工序包括：从卷绕设备的放卷辊传输而来的柔性薄膜经过涂布辊上时，通过槽模将涂覆材料均匀地涂布在柔性薄膜上形成涂覆层；涂覆材料储存在与槽模相通的料盒中，料盒中的涂覆材料由注射泵持续供给；

烘干工序包括：通过布置在涂布辊下游的干燥箱对柔性薄膜上的涂覆层进行烘干；在干燥箱对面设置有同步支撑装置，同步支撑装置包括机壳、传送带和传动轴；在干燥箱对涂覆层进行烘干时，由同步支撑装置的传送带对柔性薄膜提供与柔性薄膜传输速度同步的平面支撑，防止柔性薄膜在烘干工序中下垂导致起皱变形；

柔性薄膜上涂覆层经过烘干形成柔性膜电极，再由收卷辊收集；

传送带在传动轴的驱动下形成环形传送路径；在环形传送路径的前进段的下游设置有过渡辊；柔性薄膜在绕过过渡辊后的传输方向翻转180°，折回通过环形传送路径的返回段再继续传输；传送带在环形传送路径的前进段和返回段上均构成支撑作用面，为柔性薄膜提供平面支撑；同步支撑装置的传动轴的转速控制与涂布辊和过渡辊的转速控制协调统一，使传送带的传输速度与柔性薄膜的传输速度保持同步；

干燥箱有2个，分别为设置在环形传送路径的前进段对侧的第一干燥箱和设置在环形传送路径的返回段对侧的第二干燥箱；第一干燥箱的烘干温度为60~90℃，第二干燥箱的烘干温度为100~120℃；第一干燥箱和第二干燥箱的长度均为1m以上；

干燥箱内布置有多根管路，每根管路上均设置有多个出气孔道，构成一列出气孔道，多列出气孔道构成吹扫阵列；外部气源将3-10个大气压的氮气持续通入管路，并由管路周围的加热器对管路中的氮气进行加热，使吹扫阵列均匀地向柔性薄膜表面吹扫高温氮气，对涂覆层进行烘干；

在每两列出气孔道之间均设置有吸气槽，吸气槽通过干燥箱内部的空腔与真空泵相连；吹扫的高温氮气在与柔性薄膜表面接触后，在真空泵的作用下由吸气槽吸入空腔并排出干燥箱；在吹扫阵列与吸气槽的平衡作用下，在柔性薄膜上方形成均匀的无压烘干气垫层，使柔性薄膜上的涂覆层在保持原有分布均匀性的情况下进行均匀地烘干。

2.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：在涂布辊的上游设置有展平辊，柔性薄膜进行涂布之前先经过展平辊进行展平；展平辊上带有螺旋凹槽；螺旋凹槽在展平辊的中央截面上分为两段，并以中央截面为对称面分别向反向延伸；螺旋凹槽的螺旋线与展平辊轴线间的夹角为50°~85°；随着展平辊的转动，螺旋凹槽会将经过的柔性薄膜向两侧展平，避免柔性薄膜出现褶皱。

3.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：经过烘干工序之后，柔性薄膜还依次经过第一冷却辊和第二冷却辊进行冷却；第一冷却辊的辊面温度设置在40~60℃范围，第二冷却辊的辊面温度设置在10~30℃范围；柔性薄膜在第一冷却辊和第二冷却辊上的包角为90°以上。

4.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：机壳在环形传送路径的前进段和返回段的相应位置上开有开口，使传送带在开口处与柔性薄膜接触实现支撑；机壳在开口处的边缘与传送带之间存在狭缝，狭缝宽度在100μm~1mm范围内；机壳和传送带构成同步支撑装置的腔体；传送带由导热材质制成；位于工作腔体外部的充气循环系统向同步支撑装置的腔体内充入经过加温的气体，通过传送带对柔性薄膜进行加热。

5.根据权利要求4所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：机壳内设置有隔板，隔板上设置有隔热层；隔板将同步支撑装置的腔体分隔为上腔和下腔；充气循环系统有2个，分别向上腔和下腔充入不同温度的气体；上腔内的气体温度为55~85℃，通过传送带对环形传送路径的前进段上的柔性薄膜进行加热；上腔内的气体温度为95~115℃，通过传送带对环形传送路径的返回段上的柔性薄膜进行加热。

6.根据权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于：涂覆材料的成分包含氧化铱、全氟磺酸、水、乙醇和丙醇；将氧化铱粉末作为催化剂与水混合，加入丙醇和乙醇，再加入水基全氟磺酸离子分散体，将得到的混合溶剂在混合器中剪切混合，再用带有磁性的搅拌器搅拌，获得用于涂布工序的涂覆材料。