[发明专利]一种生产膜电极的工艺方法

说明书

本发明涉及膜电极生产工艺技术领域，提供了一种生产膜电极的工艺方法，工艺方法包括热转印工艺方法、热复合工艺方法、碳纸贴合工艺方法及热压工艺方法；其中，热转印工艺方法包括：S11：对材料A及材料B进行热转印；S12：对热转印后的材料A及材料B进行辊压；热复合工艺方法包括：S21：将热转印后材料A裁切成片状，并转贴到下框架料带的上方；S22：在热转印后材料A的上方设置上框架料带，并加热辊压制成半成品料带；碳纸贴合工艺方法包括：S31：在半成品料带的上方及下方分别转贴碳纸；S32：进行加热及辊压复合，并裁切成片料；热压工艺方法包括：S41：对片料进行热压合。本发明实现了膜电极的连续自动化生产，提高了膜电极的生产效率及质量。

技术领域

本发明涉及膜电极生产工艺技术领域，尤其涉及一种生产膜电极的工艺方法。

背景技术

氢能被誉为二十一世纪的“终极能源”，代表着清洁能源的发展方向，已上升为中国以及世界主要发达国家的国家能源战略，氢能可实现真正意义上零排放，是已知最安全、高效的清洁能源。

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的又一种清洁发电技术，由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少，由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极扩散，在催化剂作用下释放电子，电子通过外部的负载到达阴极，而不含电子的氢原子（质子）则透过质子交换膜到达阴极后与氧原子结合生产水；作为燃料电池“芯片”的膜电极，膜电极主要包括质子交换膜、催化剂层和气体扩散层（碳布），具体的排布结构为：气体扩散层、阳极催化剂层、质子交换膜、阴极催化剂层、气体扩散层，而生产此膜电极首先需要将阳极催化剂层及阴极催化剂层设置到质子交换膜上，在生产时需要用到两种材料，定义两种材料分别是材料A和材料B，两种材料的具体结构如下：

材料A：是一种三层结构，包括保护膜和衬膜，保护膜和衬膜之间是质子交换膜，保护膜位于外侧，且质子交换膜与保护膜贴靠的一侧设有阴极催化剂层；

材料B：是一种两层结构，包括衬膜，衬膜的内侧涂布有阳极催化剂层（阳极催化剂层内含有铂金，价格昂贵）；

此外，气体扩散层通常包括碳纸/碳布和负载在其上的微孔层，膜电极是质子交换膜燃料电池（PEMFC）最核心的部件，是能量转换的多相物质传输和电化学反应场所，涉及三相界面反应和复杂的传质传热过程，直接决定PEMFC的性能、寿命及成本，但是，目前膜电极的生产工艺复杂，难以实现自动化生产，且生产的效率和质量较低。

因此，开发一种膜电极复合设备及利用其生产膜电极的工艺方法，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力。

发明内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明提供一种生产膜电极的工艺方法，实现了膜电极的连续自动化生产，提高了膜电极的生产效率及质量。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种生产膜电极的工艺方法，所述工艺方法包括热转印工艺方法、热复合工艺方法、碳纸贴合工艺方法及热压工艺方法；

其中，所述热转印工艺方法包括以下步骤：

S11：对材料A及材料B进行热转印，使所述材料B上的阳极催化剂层热转印到所述材料A的质子交换膜上，形成热转印后材料A；

S12：对所述热转印后材料A及所述材料B进行辊压，使所述材料B上的阳极催化剂层与所述材料A的质子交换膜结合牢固，并对辊压后的所述热转印后材料A进行收卷；