[实用新型]一种CCM膜电极的转印涂布设备

说明书

本实用新型属于燃料电池制备技术领域，公开了一种CCM膜电极的转印涂布设备。该CCM膜电极的转印涂布设备使用涂布头将催化剂浆料以一定速度涂布于涂布辊上，涂布辊对催化剂浆料进行加热干燥，从而形成催化层，在压合辊的热压作用下，以及涂布辊和压合辊的配合作用下，涂布辊将催化层转印至质子交换膜上，涂布与转印的过程同时进行，提高了生产效率；完成质子交换膜上催化层的涂布后，清洁装置能够对涂布辊进行清洁，防止涂布辊上残留的催化剂和杂质污染后续过程中涂布头涂布的催化剂浆料，提高了CCM膜电极的生产质量。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池制备技术领域，尤其涉及一种CCM膜电极的转印涂布设备。

背景技术

质子交换膜燃料电池膜电极主要由质子交换膜、催化层及扩散层组成。催化层是由电催化剂及固体聚合物电解质构成。CCM(Catalyst coating membrane，催化剂涂层膜)是将阴、阳极催化层与质子交换膜组合成的三合一电极结构，其制备方法通常为转印法和直接涂布法。

转印法制备CCM是将阴阳极催化浆料首先涂布在特殊的基底膜上，烘干后制备出阴阳极催化层再与质子交换膜热压，从而制得CCM，此方法可制备出均匀无裂纹的CCM，但过程复杂，且所使用的基底膜成本很高，膜电极的制造成本较高。直接涂布法制备CCM是将阴、阳极催化剂浆料分别涂布在质子交换膜两侧，烘干后制得CCM，但此过程会出现质子交换膜溶胀而引起的催化层开裂问题。

对于转印制备CCM带来的高成本问题，传统的解决方案是采用价格相对较低的基底膜进行生产；对于直接涂布制备的CCM催化层开裂问题，传统的解决方案是优化催化剂浆料来减少裂纹。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种CCM膜电极的转印涂布设备，其结构简单，能够低成本地、快速地制备出高质量的CCM膜电极，适用于批量化生产CCM膜电极。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

该CCM膜电极的转印涂布设备包括涂布头、涂布辊、压合辊和清洁装置；涂布头用于将催化层涂布于涂布辊上；涂布有催化层的涂布辊抵接于质子交换膜的一侧面上，涂布辊能够以第一预设温度加热催化层；压合辊与涂布辊相对设置并抵接于质子交换膜的另一侧面上，压合辊能够向涂布辊施加压力并将涂布辊上的催化层转印至质子交换膜上，压合辊能够以第二预设温度加热质子交换膜；清洁装置抵接于涂布辊，能够在涂布辊将催化层涂布于质子交换膜后清洁涂布辊。

可选地，清洁装置包括清洁辊，清洁辊位于涂布辊与转印有催化层的质子交换膜之间，清洁辊抵接于涂布辊，清洁辊与涂布辊长度相等。

可选地，涂布辊外包覆有离型层。

可选地，离型层由PTFE膜、PET膜和PI膜中的任一种制成。

可选地，CCM膜电极的转印涂布设备还包括收卷装置，收卷装置用于将转印后的质子交换膜收卷，并为质子交换膜的运动提供动力。

可选地，涂布辊的直径、转速和第一预设温度满足当涂布头将催化层涂布到涂布辊上后，在涂布辊上的催化层与质子交换膜接触时，催化层已经被干燥。

可选地，涂布辊内设置有第一加热装置，第一预设温度取值范围为40℃ -150℃。

可选地，压合辊内设置有第二加热装置，第二预设温度取值范围为100℃ -160℃。

可选地，压合辊施加压力的取值范围为80kg-160kg。

可选地，涂布辊、压合辊与质子交换膜的运动速度相同。

有益效果：