专利名称：一种制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置的制作方法
技术领域：
实用新型涉及燃料电池膜电极制备技术，尤其涉及燃料电池膜电极制备过程中的
辅助装置。
背景技术：
燃料电池膜电极(MEA)的制备方法可以归纳为两类一类是将电极催化层制备在气体扩散层上，然后将气体扩散电极与电解质膜热压形成MEA;另一类，直接将电极催化剂制备到电解质膜上，形成催化剂覆盖的电解质膜，再与扩散层和压成MEA，催化剂覆盖的电解质膜称为CCM。 将电极催化剂直接制备到电解质膜上的方法有用多种，如喷涂、刮涂、丝网印刷等。用以上方法制备膜电极，在制备过程中，需要保证电解质膜在制备过程中的稳定，否则在制备过程中容易发生褶皱、产生移动，将会导致催化剂负载不均匀，影响性能等结果。现有技术中，将电极催化剂直接制备到电解质膜上的制备过程中，为保证电解质膜在制备过程中的稳定，通常采用用两块夹板将电解质膜夹住后进行催化剂的涂覆。这种方法的缺点是很难保证电解质膜在制备过程中的稳定。申请号为CN200710025554. 7的专利技术，为控制膜的褶皱和易移动的问题，公开了将将电解质膜承载于微孔平板之上，在微孔平板背面建立负压，用负压将膜吸附于微孔平板表面的方法。该方法的不足是需要一套建立负压的装置，增加制造成本，操作也较复杂。
发明内容本实用新型的目的是提供一种操作简单、灵活、重复性好，可操作性强的夹具装置。 本实用新型的技术解决方案是一种制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，包括两块框架式夹持电解质膜的夹板，电解质膜被夹在两块夹板中间，其特征在于所述制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，还包括外框、夹块和螺杆，所述夹块由两块条形块为一组构成，每块条形块的一个侧面上沿长度方向开有凹槽，凹槽贯通整个条形块长度方向侧面的两端，凹槽内设有夹紧装置，条形块的未开设凹槽的部位，开设有贯通条形块长度的螺孔，螺孔内装有螺杆，夹块的两块条形块置于外框内，条形块的凹槽相对；所述外框是四边形的框，四边形框的一组对边框的侧面开有长条形通孔槽，长条形通孔槽的宽度与夹块上的螺杆相配合；两块夹块上的螺杆的两端穿过外框一组对边框上的长条形通孔槽，用螺母紧固；所述两块框架式夹持电解质膜的夹板的一组对边分别置于所述两块夹块的凹槽内，用凹槽内的夹紧装置夹紧。 本发明所述的一种制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，其结构是所述夹块由l组及l组以上构成。 本发明所述的一种制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，其结构是所述夹块凹槽内的夹紧装置，是在凹槽的上壁上设有贯通上壁的螺孔，螺孔内装有螺栓，用螺栓和凹槽的下壁夹紧。 本发明所述的一种制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，其结构是所述夹块凹槽的上壁上的螺孔和螺孔内的螺栓由2 20个组成，在凹槽上壁长度方向均布。[0009] 本发明使用时，先将待制备电解质膜置于两片夹板中，两片夹板从电解质膜的两面对称的紧贴电解质膜四周边缘将电解质膜夹起，再将两片夹板用夹块固定，两夹块通过螺杆连接在外框中，旋转螺杆调节夹块左右方向的位置，达到适宜工作的位置后，再用夹块上的夹紧装置进一步夹紧夹板，最后用螺母将两根螺杆从通孔槽外侧分别旋紧固定。[0010] 本实用新型所致的有益结果为电解质膜在制备过程中不会因为溶液的浸润与渗透而产生变形，使电解质膜具有良好的稳定性，进而保证了电解质膜的性能；电解质膜进行两面复合催化剂过程中，翻转操作更加容易；制备的膜电极四周边缘更加规整，可以一次制备多张膜电极，提高生产效率，为批量化生产膜电极提供了一个可靠的设备保证。
本发明共有附图8幅，其中 图1为本实用新型的制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置的结构示意图， 图2为图1的侧向视图， 图3为夹块的结构示意图， 图4为夹块的正向视图， 图5为夹块的俯视图， 图6为夹板结构示意图。 图7为膜电极面积加大后所使用装置示意图， 图8为制备多组膜电极所使用装置示意图。 附图中，1、夹块，2、外框，3、螺杆，4、螺栓，5、夹板，6、外框上的通孔槽，7、放置电解质膜的活性区域，8、螺母，9、夹块上的凹槽，10、夹块上的螺杆孔。
具体实施方式制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，包括外框2、夹板5、夹块1和螺杆3，两块框架式夹持电解质膜的夹板5将电解质膜夹在中间，夹块1是两块钢制的条形块，条形块的长度方向的一个侧面上开有凹槽9，凹槽9贯通整个条形块长度方向侧面的两端，凹槽9的上壁上设有贯通上壁的5个螺孔，螺孔内装有螺栓4，用螺栓4和凹槽9的下壁夹紧。条形块的未开设凹槽的部位，开设有贯通条形块长度的螺孔，螺孔内装有螺杆3 ;外框2是矩形的钢制框，矩形框的一组短边框的侧面开有长条形通孔槽6，长条形通孔槽6的宽度与夹块1上的螺杆3相配合；两块框架式夹持电解质膜的夹板5的一组对边分别置于两块夹块1的凹槽9内，用凹槽9的上壁上螺栓4和凹槽9的下壁夹紧。夹块1上的螺杆3的两端穿过外框2短边框上的长条形通孔槽6，用螺母8紧固。 实施例1 :用上述的装置喷涂一张活性区域为35cm2的CCM，如图1所示。 将一张面积大于活性区域的Naf ion211电解质膜事先在80 IO(TC烘烤30min去
除膜内水分。然后选取面积合适的一对夹板，将膜夹在两片夹板5中间，再将夹板5夹入夹块1中，通过旋转螺杆3微调两夹块1相对位置，调整好位置之后用螺母8从螺杆3两端旋
紧以固定螺杆3，再用螺母4从夹块1上面拧紧夹块1，从而进一步固定夹板5。将装置置于
14(TC热台上，按照一定的催化剂溶液流量流速和气体压力在膜上喷涂一层催化层，中间进
行翻转过程后继续重复喷涂过程，直至喷涂结束。 实施例2 :如图7所示，同时喷涂两张35cm2的CCM 准备两张面积大于活性区域的Nafion211质子交换膜，在80 IO(TC环境中烘烤30min去除膜内水分。然后分别将膜夹在两对夹板5中间。准备两对夹块1旋入螺杆3，调整好大致位置，再分别将夹板5夹入两对夹块1中，通过旋转螺杆3微调两对夹块1相对位置，调整好位置之后用螺母8从螺杆3两端旋紧以固定螺杆3，再用螺母4从夹块1上面拧紧夹块1，从而进一步固定夹板5。将夹具置于14(TC热台上，按照一定的催化剂溶液流量流速和气体压力在两张膜上交替各喷涂一层催化层，中间进行翻转过程后继续重复喷涂过程
直至喷涂结束。 实施例3 :如图7所示，喷涂一张280cm2的CCM 将一张面积大于活性区域的Nafion212质子交换膜，在80 IO(TC环境中烘烤30min去除膜内水分。准备好与膜这个尺寸相对应尺寸的夹块1与夹板5，按照实施例1的方法调好距离，组装夹具。其余步骤同实施例l。[0028] 实施例4 :网印一张34. 3cm2的CCM 将一张面积大于活性区域的Nafion212质子交换膜，在80 10(TC环境中烘烤30min去除膜内水分，准备与膜面积大致相仿两张网印机使用的丝网贴住膜两面，并且事先在膜活性区域四周贴一道5mm胶带纸等物品不被印上催化剂，用夹板夹住膜与丝网，准备夹块1旋入螺杆3，调整好大致位置，再分别将夹板5夹入夹块1中，通过旋转螺杆3微调夹块3相对位置，调整好位置之后用螺母8从螺杆3两端旋紧以固定螺杆3，再用螺母4从夹块1上面拧紧夹块1从而进一步固定夹板5，把组装好的夹具放到网印机工作区域。再把含一定铂的碳载铂催化剂与电解质溶液按一定质量比例混合，加入异丙醇配成溶液，用超声波清洗器震荡制成墨汁状液体，倒在丝网上，网印一个往复，翻转，重复网印步骤，直至网印结束。
权利要求一种制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，包括两块框架式夹持电解质膜的夹板(5)，电解质膜被夹在两块夹板(5)中间，其特征在于所述制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，还包括外框(2)、夹块(1)和螺杆(3)，所述夹块(1)由两块条形块为一组构成，每块条形块的一个侧面上沿长度方向开有凹槽(9)，凹槽(9)贯通整个条形块长度方向侧面的两端，凹槽(9)内设有夹紧装置，条形块的未开设凹槽的部位，开设有贯通条形块长度的螺孔(10)，螺孔内装有螺杆(3)，夹块的两块条形块置于外框(2)内，条形块的凹槽(9)相对；所述外框(2)是四边形的框，四边形框的一组对边框的侧面开有长条形通孔槽(6)，长条形通孔槽(6)的宽度与夹块上的螺杆(3)相配合；两块夹块(1)上的螺杆(3)的两端穿过外框(2)一组对边框上的长条形通孔槽(6)，用螺母(8)紧固；所述两块框架式夹持电解质膜的夹板(5)的一组对边分别置于所述两块夹块(1)的凹槽(9)内，用凹槽内的夹紧装置夹紧。
2. 根据权利要求1所述的一种制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，其特征在于所述夹块(1)由1组及1组以上构成。
3. 根据权利要求1所述的一种制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，其特征在于所述夹块凹槽(9)内的夹紧装置，是在凹槽的上壁上设有贯通上壁的螺孔，螺孔内装有螺栓(4)，用螺栓(4)和凹槽的下壁夹紧。
4. 根据权利要求3所述的一种制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，其特征在于所述夹块凹槽的上壁上的螺孔和螺孔内的螺栓(4)由2 20个组成，在凹槽上壁长度方向均布。
专利摘要本实用新型涉及一种制备燃料电池膜电极用的夹持电解质膜的装置，包括夹板、外框、夹块和螺杆，夹块上开有凹槽和螺孔，凹槽内设有夹紧装置，螺孔内装有螺杆；外框是四边形的框，其一组对边框的侧面开有长条形通孔槽；两块夹板的一组对边分别置于两块夹块的凹槽内，用凹槽内的夹紧装置夹紧，夹块上的螺杆的两端穿过外框一组对边框上的长条形通孔槽，用螺母紧固。本实用新型的有益效果为电解质膜在制备过程中不会因为溶液的浸润和渗透而变形，使电解质膜具有良好的稳定性；在电解质膜两面复合催化剂的时，翻转操作更容易；制备的膜电极周边更加规整，可以一次制备多张膜电极，提高生产效率，为批量化生产膜电极提供了一个可靠的设备保证。
文档编号H01M4/88GK201514972SQ20092026934
公开日2010年6月23日 申请日期2009年11月4日 优先权日2009年11月4日
发明者侯中军, 宋书范, 张可, 张玉海, 邢丹敏 申请人:新源动力股份有限公司