[发明专利]一种燃料电池膜电极边框真空贴合方法和装置

说明书

本发明涉及一种燃料电池膜电极边框真空贴合方法，包括以下步骤：制备膜电极上边框、膜电极CCM和膜电极下边框，下边框吸附单元上设有抽真空接口一、抽真空接口二以及边框吸附区域、CCM吸附区域，抽真空接口一与边框吸附区域连通，抽真空接口二与CCM吸附区域连通；将膜电极下边框放置在边框吸附区域上，打开抽真空接口一，吸附膜电极下边框；将膜电极CCM放置在CCM吸附区域，打开抽真空接口二，吸附膜电极CCM；初步抽离上、下边框之间空气，再抽离上、下边框缝隙内空气，按膜电极最终形状尺寸裁切，完成边框贴合制作；本发明可用于手动、半自动、自动化贴合燃料电池膜电极边框，能够减少边框贴合褶皱以及边框贴合夹杂气泡等缺陷。

[技术领域]

本发明属于氢能领域，具体地说是一种燃料电池膜电极边框真空贴合方法和装置。

[背景技术]

氢燃料电池用于催化H2、O2将化学能转化成电能，具有高效、环保特点。氢燃料电池核心组件膜电极是提供燃料电池电化学反应区域，由质子交换膜、催化剂和气体扩散层组成，催化剂粘接附着在质子膜上。

在制备膜电极过程中，需将催化剂制备在质子交换膜上形成涂布催化剂的质子膜CCM(Catalyst coated membrane,简称CCM)，再用两张回字型边框薄膜将CCM四周粘接固定起来，留出催化剂区作为电化学反应场合。膜电极边框贴合缺陷如夹杂气泡和褶皱等问题，将严重影响产品性能和寿命。

尽管现有文献公开了一些膜电极边框贴合方法，如：燃料电池膜电极边框贴合装置与方法(公开号CN109216724B)、一种膜电极边框贴合方法和贴合装置(公开号CN111009668A)、CCM贴合装置(公开号CN112223878A)。然而，已公开报道的膜电极边框贴合技术，利用真空吸附定位边框薄膜，贴合CCM上、下两侧边框，但装置机构复杂，占地面积大，边框贴合过程中，存在一定的夹杂气泡风险。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种燃料电池膜电极边框真空贴合方法，可用于手动、半自动、自动化贴合燃料电池膜电极边框，能够减少边框贴合褶皱以及边框贴合夹杂气泡等缺陷。

为实现上述目的设计一种燃料电池膜电极边框真空贴合方法，包括以下步骤：

1)制备膜电极上边框106、膜电极CCM105和膜电极下边框104，膜电极上边框106外形尺寸大于膜电极下边框104外形尺寸，且边框薄膜一侧具有胶层用于贴合；

2)布置下边框吸附单元101，下边框吸附单元101上设有抽真空接口一102a、抽真空接口二102b以及边框吸附区域103a、CCM吸附区域103b，边框吸附区域103a与CCM吸附区域103b通过隔离密封垫110隔离，边框吸附区域103a面积大于膜电极下边框104外形尺寸且小于膜电极上边框106外形尺寸；抽真空接口一102a与边框吸附区域103a连通；抽真空接口二102b与CCM吸附区域103b连通，用于吸附膜电极CCM105；

3)将膜电极下边框104放置在边框吸附区域103a上，膜电极下边框104胶面朝上，打开抽真空接口一102a抽离空气，边框吸附区域103a中未被膜电极下边框104覆盖的部分用于吸附膜电极下边框104；

4)将膜电极CCM105放置在下边框吸附单元101的CCM吸附区域103b，打开抽真空接口二102b，将膜电极CCM105真空吸附定位；制备膜电极上边框106时，其外形尺寸足以覆盖上边框吸附单元107真空吸附面积，且大于膜电极下边框104外形尺寸，并能覆盖下边框吸附单元真空吸附区域所有面积；

5)将密封垫109固定在下边框吸附单元101表面，将膜电极上边框106放置在上边框吸附单元107的吸附区域，胶面朝上，开启并调节真空管路108接口真空度使其大于抽真空接口一102a的真空度，将膜电极上边框106吸附定位；再将上边框吸附单元107翻转180°，使得膜电极上边框106胶面朝下，保证膜电极上边框106与膜电极下边框104对齐后，将上边框吸附单元107叠落在下边框吸附单元101的密封垫109上；