[发明专利]一种燃料电池膜电极的制备设备及系统

说明书

本发明公开了一种燃料电池膜电极的制备设备及系统，所述膜电极包括第一催化层、电解质膜以及第二催化层。所述制备设备包括：第一制备机构，用于在电解质膜的第一表面制备第一催化层，第一制备机构包括第一传送带与第一制备装置；第二制备机构，用于在电解质膜的第二表面制备第二催化层，包括第二传送带与第二制备装置。第一传送带与第二传送带均具有真空吸附作用。进入第一传送带的上方皮带的电解质膜在第一制备装置的作用下形成第一催化层后，在第一传送带的真空吸附作用下传输到第一传送带的下方皮带，在下方皮带的传输过程中受第二传送带的吸附作用进入第二传送带并露出未形成催化层的表面，在第二制备装置的作用下，形成第二催化层。

技术领域

本发明涉及膜电极制备技术领域，尤其涉及一种燃料电池膜电极的制备设备及系统。

背景技术

膜电极是燃料电池中燃料与氧化物发生电化学反应的场所，是燃料电池最为关键的核心零部件之一，其性能好坏直接影响到燃料电池的发电性能的优劣。膜包覆催化层(catalyst coated membrane，CCM)是膜电极当中的核心，是由一层电解质膜和两边的催化剂层组成的三明治结构，其中电解质膜既承担了燃料电池中电解质的作用，将阳极产生的质子传输到阴极，又起到了分隔两极燃料和氧化物，避免两者直接接触产生危险。催化剂层是将贵金属催化剂(一般是铂金催化剂)分散到溶剂中，再通过物理沉积或化学沉积的方法沉积到电解质膜的两侧，催化剂层是发生电化学反应的直接场所，催化层的的材料、工艺等因素直接关系到膜电极性能的好坏。

当今CCM的主流自动化制备工艺分为两种：喷涂和直涂。喷涂包括超声喷涂、静电喷涂等，是将催化剂墨水通过某种方式雾化分散后，利用喷枪将墨水直接射出到基底材料上；直涂包括刮刀涂布、狭缝涂布、丝网印刷等，是将催化剂墨水直接利用刮涂的方式沉积在基底材料上。两者相比起来，喷涂可以得到更好的催化层形貌，性能更好；而直涂可以实现更快的加工效率，产量更高。

CCM分为阳极和阴极，阳极和阴极一般采用不同的催化剂材料和催化剂担载量，使得无论哪种CCM的制备方法都会面临将CCM翻面的难题。电解质膜大多采用全氟磺酸树脂作为原材料，厚度一般在10～30μm，极易吸水发生褶皱。若采用手工翻面，一方面极易造成电解质膜的褶皱和破损，另一方面也可能带入污染物。

发明内容

本申请实施例提供了一种燃料电池膜电极的制备设备及系统，通过将传送带增加真空吸附作用，能够在传送过程中连续不间断的在电解质膜的两面制备出催化层，实现膜电极中膜包覆催化层的连续化生产，从而有效地提高了膜电极的生产效率。

第一方面，本发明通过本发明的一实施例提供如下技术方案：

一种燃料电池膜电极的制备设备，所述膜电极包括第一催化层、电解质膜以及第二催化层，所述制备设备包括：第一制备机构，用于在所述电解质膜的第一表面制备所述第一催化层，所述第一制备机构包括第一传送带与位于所述第一传送带末端上方的第一制备装置；第二制备机构，用于在所述电解质膜的第二表面制备所述第二催化层，所述第二制备机构包括第二传送带与位于所述第二传送带末端上方的第二制备装置，所述第二传送带位于所述第一传送带下方，所述第一传送带与所述第二传送带均具有真空吸附作用，且所述第一传送带的吸附力小于所述第二传送带的吸附力；进入所述第一传送带的上方皮带的电解质膜在所述第一制备装置的作用下形成所述第一催化层后，在所述第一传送带的真空吸附作用下传输到所述第一传送带的下方皮带，在所述下方皮带的传输过程中受所述第二传送带的吸附作用进入所述第二传送带并露出未形成催化层的表面，在所述第二制备装置的作用下，形成所述第二催化层。

优选地，所述第一传送带与所述第二传送带平行，且所述第一传送带与所述第二传送带的垂直投影之间存在重叠。

优选地，所述第一传送带的下方皮带与所述第二传送带的上方皮带之间的垂直距离小于10cm。