碳纸疏水处理装置及其喷淋组件的制作方法

本实用新型涉及碳纸预处理技术领域，具体涉及一种碳纸疏水处理装置及其喷淋组件。

背景技术：

膜电极是质子交换膜燃料电池的重要组成部件。膜电极通常由质子交换膜、催化剂和碳纸三部分组成。其中，碳纸的主要作用是保证反应气体的通过、导出电子、支撑膜电极、排出阴极反应的水。

通常新购买的碳纸材料是亲水性的，并且其强度很差。为了在碳纸中形成气体通过的孔洞并增加碳纸的强度，需要对碳纸进行疏水预处理。疏水预处理的一般过程为：第一步，将碳纸在疏水处理溶液中浸滞；第二步，取出浸湿后的碳纸并去除吸附在碳纸表面多余的溶液；第三步，将碳纸放在高温烘箱中烧结。通过此种方式对碳纸进行预处理，碳纸浸滞所需要的时间较长。

技术实现要素：

本实用新型提供一种碳纸疏水处理装置及其喷淋组件，以解决碳纸浸滞时间长的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种喷淋组件，所述喷淋组件包括支撑板、第一压板以及第二压板，所述第一压板和所述第二压板设置在所述支撑板的相对两侧，且可朝靠近或远离所述支撑板的方向移动，进而在靠近时能够分别抵接于所述支撑板的相对两侧；所述第一压板用于抵接所述支撑板的表面上开设有第一容置槽，且在所述第一压板上形成有与所述第一容置槽连通的进液口；所述第二压板用于抵接所述支撑板的表面上开设有第二容置槽，且在所述第二压板上形成有与所述第二容置槽连通的出液口；所述支撑板上开设有通孔，所述通孔用于连通所述第一容置槽和所述第二容置槽，所述进液口和/或所述出液口用于与泵连接，以在所述第一容置槽和所述第二容置槽中形成压差，疏水处理溶液在压差作用下流经所述通孔。

可选地，所述支撑板与所述第一压板接触的表面上设置有夹持件，所述夹持件位于所述第一容置槽在所述支撑板上的正投影的范围内，所述夹持件用于夹持碳纸。

可选地，所述夹持件包括铰接轴、夹板以及拉簧，所述铰接轴设置于所述支撑板上，所述夹板与所述铰接轴铰接，所述拉簧弹性偏置所述夹板，以使得所述夹板将所述碳纸压持于所述支撑板上。

可选地，所述喷淋组件还包括第一密封圈和第二密封圈，当所述第一压板以及所述第二压板分别抵接于所述支撑板的相对两侧时，所述第一密封圈夹持在所述第一压板与所述支撑板之间，用于密封所述第一压板与所述支撑板之间的间隙；所述第二密封圈夹持在所述第二压板与所述支撑板之间，用于密封所述第二压板与所述支撑板之间的间隙。

可选地，所述喷淋组件还包括疏水处理溶液罐和泵，所述疏水处理溶液罐用于盛放疏水处理溶液，所述泵用于将所述疏水处理溶液罐内的所述疏水处理溶液泵送至所述进液口，所述疏水处理溶液进一步经所述出液口回流至所述疏水处理溶液罐。

可选地，所述喷淋组件还包括浓度检测传感器，所述浓度检测传感器设置在所述疏水处理溶液罐中，用于检测所述疏水处理溶液的浓度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种碳纸疏水处理装置，所述碳纸疏水处理装置包括：传送组件以及喷淋工位，所述喷淋工位设置有如前文所述的喷淋组件，其中，碳纸固定在所述支撑板上，所述支撑板安装在所述传送组件上，并由所述传送组件传送至所述第一压板和所述第二压板之间，进而由经所述进液口输入的疏水处理溶液对所述碳纸进行喷淋。

可选地，所述碳纸疏水处理装置进一步包括位于所述喷淋工位下游的风淋工位以及烘干工位，所述传送组件进一步传送所述支撑板依次经过所述风淋工位以及所述烘干工位；所述风淋工位用于以风淋方式去除所述碳纸上的疏水处理溶液；所述烘干工位用于以烘干方式去除所述碳纸上的疏水处理溶液。

可选地，所述传送组件包括第一链轮、第二链轮以及套设在所述第一链轮和所述第二链轮上且彼此并排设置的两个链条，两个所述链条上均对应设置有安装块，所述支撑板凸出设置有旋转轴，所述旋转轴转动支撑在所述安装块上。

可选地，所述旋转轴的至少一个末端穿设伸出所述安装块；所述碳纸疏水处理装置还包括导向板，所述导向板上开设有沿所述传送组件的传送方向设置的导向槽，所述旋转轴凸出于所述安装块的末端插入于所述导向槽内，且所述旋转轴与所述导向槽的接触面为平面，进而限制所述旋转轴相对于所述安装块的转动。

可选地，所述旋转轴上还设置有齿轮；所述风淋工位和所述烘干工位内设置有齿条，所述齿轮与所述齿条彼此啮合，当所述齿轮相对所述齿条运动时，所述齿轮带动所述旋转轴及所述支撑板相对于所述安装块进行旋转，所述导向板设置于所述风淋工位和所述烘干工位以外的其它区域。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，一方面，本实用新型提供的喷淋组件通过将碳纸固定在支撑板上，并在支撑板内部开设通孔，在支撑板的相对两侧分别设置与通孔连通的第一容置槽和第二容置槽，当第一容置槽和第二容置槽在泵的作用下形成压差时，第一容置槽中的疏水处理溶液能够在压差的作用下快速通过碳纸，而后自通孔进入第二容置槽内，并经出液口排出，由此提高喷淋组件的喷淋效率，且碳纸平铺在支撑板上，也可以避免在喷淋的过程中，造成碳纸变形或者损坏；另一方面，本实用新型提供的碳纸疏水处理装置将碳纸的喷淋、风淋及烘干集成于一体，可以提升设计自动化，且对喷淋后的碳纸进行风干和烘干处理，可以缩短碳纸上的疏水处理溶液干燥所需的时间，进而大大提升碳纸的疏水处理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型一实施例中的喷淋组件的平面结构示意图；

图2是图1中的局部放大结构示意图；

图3是图1中的支撑板上固定有碳纸时的俯视结构示意图；

图4是本实用新型另一实施例中的碳纸疏水处理装置的结构示意图；

图5是图4中的支撑板与传送组件配合连接的结构示意图；

图6是图4中的支撑板位于风淋工位或者烘干工位时与传送组件的配合结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1是本实用新型一实施例中的喷淋组件的平面结构示意图。本实用新型提供的一种喷淋组件10可包括支撑板110、第一压板120以及第二压板130。第一压板120和第二压板130设置在支撑板110的相对两侧，且可朝靠近或远离支撑板110的方向移动，进而在靠近时能够分别抵接于支撑板110的相对两侧。第一压板120用于抵接支撑板110的表面上开设有第一容置槽122，且在第一压板120上形成有与第一容置槽122连通的进液口124。第二压板130用于抵接支撑板110的表面上开设有第二容置槽132，且在第二压板130上形成有与第二容置槽132连通的出液口134。支撑板110上开设有通孔112，通孔112用于连通第一容置槽122和第二容置槽132。进液口124和/或出液口134用于与泵连接，以在第一容置槽122和第二容置槽132中形成压差，疏水处理溶液在压差作用下流经通孔112。

本实用新型实施例将碳纸20固定在支撑板110上，并在支撑板110内部开设通孔112，在支撑板110的相对两侧分别设置与通孔112连通的第一容置槽122和第二容置槽132，当第一容置槽122和第二容置槽132在泵的作用下形成压差时，第一容置槽122中的疏水处理溶液能够快速通过碳纸20，而后自通孔112进入第二容置槽132内，并经出液口134排出，由此提高喷淋组件10的喷淋效率，且碳纸20平铺在支撑板110上，也可以避免在喷淋的过程中，造成碳纸20变形或者损坏。

其中，如图1所示，碳纸20固定在支撑板110的与第一压板120接触的表面上，以使疏水处理溶液自进液口124进入第一容置槽122时，碳纸20受力贴附于支撑板110上，避免受力不均匀而导致碳纸20变形或者损坏。

在一实施例中，可以将碳纸20直接放置在支撑板110上。而在本实施例中，碳纸20通过夹持件150固定在支撑板110上，以防止碳纸20发生移位。

如图1所示，在支撑板110与第一压板120接触的表面上设置有夹持件150，夹持件150位于第一容置槽122在支撑板110上的正投影的范围内，以避免第一压板120抵接支撑板110时与第一压板120发生干涉。

具体地，当第一压板120抵接于支撑板110时，夹持件150位于第一容置槽122内，且由夹持件150夹持的碳纸20也全部位于第一容置槽122内，以使得碳纸20全部被处于第一容置槽122内的疏水处理溶液浸湿。

其中，如图1所示，在本实施例中，进液口124开设在第一容置槽122的远离支撑板110的底壁上，且位于第一容置槽122的中心位置处。出液口134开设在第二容置槽132的远离支撑板110的底壁上，且位于第二容置槽132的中心位置处。通过将进液口124和出液口134分别设置在第一容置槽122和第二容置槽132的中心位置处，可以使得碳纸20与疏水处理溶液均匀接触，避免造成碳纸20内的疏水处理溶液分布不均匀的现象。

可选地，如图2和图3所示，图2是图1中的局部放大结构示意图，图3是图1中的支撑板上固定有碳纸时的俯视结构示意图。夹持件150包括铰接轴152、夹板154以及拉簧156。铰接轴152设置于支撑板110上，夹板154与铰接轴152铰接，拉簧156弹性偏置夹板154，以使得夹板154将碳纸20压持于支撑板110上。

具体地，铰接轴152可以通过多个立柱158固定在支撑板110的表面上，且与支撑板110的表面间隔设置。夹板154的一端与铰接轴152连接，其另一端可绕铰接轴152转动。拉簧156与夹板154连接，用于拉动夹板154抵接于碳纸20的表面上。由此，碳纸20的相对两侧分别抵接于支撑板110和夹板154，从而将碳纸20固定在支撑板110上。

可选地，夹板154的数量包括多个，且多个夹板154均匀间隔压持于碳纸20的周缘上，以使得碳纸20受力均匀，避免发生变形和损坏。

在本实施例中，如图3所示，碳纸20为矩形，夹持件150包括两个铰接轴152、四个夹板154以及与夹板154配合的拉簧156。两个铰接轴152沿碳纸20的长度方向的对称轴i-i对称设置在碳纸20的两侧，每一铰接轴152上连接有两个夹板154，且两个夹板154沿碳纸20的宽度方向的对称轴ii-ii对称设置。

当然，在其它实施例中，还可以通过其它连接方式将碳纸20固定在支撑板110上，本实用新型实施例不做具体限定。

进一步地，如图1所示，喷淋组件10还包括第一密封圈160和第二密封圈170。当第一压板120以及第二压板130分别抵接于支撑板110的相对两侧时，第一密封圈160夹持在第一压板120与支撑板110之间，用于密封第一压板120与支撑板110之间的间隙。第二密封圈170夹持在第二压板130与支撑板110之间，用于密封第二压板130与支撑板110之间的间隙。通过在支撑板110与第一压板120之间设置第一密封圈160并在支撑板110与第二压板130之间设置第二密封圈170，可以提升第一容置槽122和第二容置槽132的密封性，从而防止疏水处理溶液发生泄漏。

其中，第一密封圈160和第二密封圈170的设置形式相同，此处仅对第一密封圈160的设置形式进行说明，第二密封圈170的设置形式请参照第一密封圈160的设置。

具体地，可以在支撑板110与第一压板120接触的表面上开设密封槽，并将第一密封圈160通过例如粘接等形式固定在密封槽内，且第一密封圈160的至少部分凸出于支撑板110的开设密封槽的表面。当第一压板120抵接于支撑板110时，第一密封圈160凸出于支撑板110的部分与第一压板120的接触更加紧密，从而实现第一容置槽122的密封。

可以理解地，密封槽和第一密封圈160也可以反过来设置。即可以在第一压板120的与支撑板110接触的表面上开设密封槽，并将第一密封圈160固定在密封槽内，本实用新型实施例不做具体限定。

进一步地，在本实施例中，喷淋组件10还包括疏水处理溶液罐(图中未示出)和泵(图中未示出)，疏水处理溶液罐用于盛放疏水处理溶液，泵用于将疏水处理溶液罐内的疏水处理溶液泵送至进液口124，疏水处理溶液进一步经出液口134回流至疏水处理溶液罐。通过设置疏水处理溶液罐以及泵，可以实现疏水处理溶液的循环使用，以节省生产成本。

在本实施例中，设置泵与进液口124连接，以将第一容置槽122中的疏水处理溶液经通孔112快速压入第二容置槽132中。在另一实施例中，还可以设置泵与出液口134连接，第一容置槽122中的疏水处理溶液在第二容置槽132内的抽吸力的作用下快速进入第二容置槽132中。在又一实施例中，也可以将出液口134和进液口124分别与泵连接。在使用时，泵直接将出液口134流出的疏水处理溶液泵送至进液口124内，以缩短循环路径，提升循环效率。

进一步地，在本实施例中，喷淋组件10还包括浓度检测传感器(图中未示出)。浓度检测传感器设置在疏水处理溶液罐中，用于检测疏水处理溶液的浓度。通过浓度检测传感器实时检测疏水处理溶液罐中的疏水处理溶液的浓度，可以在疏水处理溶液的浓度较低时及时加入疏水处理溶剂，以提升其浓度，避免导致碳纸20在进行疏水处理后，出现性能不统一的现象，即提升碳纸20疏水处理的一致性。

请参阅图4，图4是本实用新型另一实施例中的碳纸疏水处理装置的结构示意图。本实用新型还提供一种碳纸疏水处理装置100，碳纸疏水处理装置100包括传送组件30以及喷淋工位a，喷淋工位a设置有喷淋组件10。

其中，在本实施例中的喷淋组件10的结构与上述实施例中的喷淋组件10的结构相同，请参照上述实施例中的描述，此处不再赘述。

在本实施例中，碳纸20固定在支撑板110上，支撑板110安装在传送组件30上，并由传送组件30传送至第一压板120和第二压板130之间，进而由经进液口124输入的疏水处理溶液对碳纸20进行喷淋。通过将用于固定碳纸20的支撑板110安装在传送组件30上，可以实现碳纸20的自动化喷淋，提升碳纸20的喷淋效率以及实现喷淋的工业自动化。

可选地，在本实施例中，如图4和图5所示，图5是图4中的支撑板与传送组件配合连接的结构示意图。传送组件30包括第一链轮32、第二链轮34以及套设在第一链轮32和第二链轮34上且彼此并排设置的两个链条36，两个链条36上均对应设置有安装块38，支撑板110凸出设置有旋转轴114，旋转轴114转动支撑在安装块38上。

具体地，如图5所示，支撑板110为矩形，旋转轴114设置在矩形支撑板110的对称轴上，以使旋转轴114在将支撑板110与安装块38连接时，支撑板110两端受力均匀。另外，设置旋转轴114与位于链条36上的安装块38旋转连接，可以使得支撑板110能够相对安装块38旋转。

在另一实施例中，还可以采用主动轮、从动轮以及套设在主动轮和从动轮上且彼此并排设置的两条同步带实现传送。或者，在其它实施例中，还可以根据需要设置其它类型的传送组件30以实现支撑板110的传送，本实用新型实施例不做具体限定。

进一步地，如图5所示，碳纸疏水处理装置100还包括导向板40，导向板40上开设有沿传送组件30的传送方向设置的导向槽42。旋转轴114的至少一个末端穿设伸出安装块38，旋转轴114凸出于安装块38的末端插入于导向槽42内，且旋转轴114与导向槽42的接触面为平面，进而限制旋转轴114相对于安装块38的转动。

具体地，在本实施例中，导向板40包括一个，一个导向板40设置在传送组件30的任一侧，且在导向板40的靠近传送组件30的表面上开设有沿传送组件30的传送方向的导向槽42。旋转轴114的靠近导向板40一侧的末端凸出于安装块38后插入于导向槽42内，且旋转轴114与导向槽42的侧壁接触的表面设置为平面。

本实施例通过设置旋转轴114与导向槽42的侧壁接触的表面为平面，可以在传送组件30驱动安装块38带动旋转轴114移动时，避免支撑板110发生旋转。特别是在喷淋工位a内时，限制旋转轴114的转动可以便于第一压板120和第二压板130与支撑板110的抵接。

在另一实施例中，也可以设置两个导向板40，两个导向板40分别位于传送组件30的相对两侧，并且在每一导向板40的靠近传送组件30的表面上均开设有沿传送组件30的传送方向的导向槽42。旋转轴114的相对两端分别插置在对应侧的导向槽42中，以使得支撑板110的相对两侧受力均匀。

进一步地，如图4所示，碳纸疏水处理装置100还包括位于喷淋工位a下游的风淋工位b以及烘干工位c，传送组件30进一步传送支撑板110依次经过风淋工位b以及烘干工位c。风淋工位b用于以风淋方式去除碳纸20上的疏水处理溶液，烘干工位c用于以烘干方式去除碳纸20上的疏水处理溶液。通过在喷淋工位a下游设置风淋工位b以及烘干工位c，可以将碳纸20的喷淋、风淋及烘干集成于一体，提升设计自动化；且对喷淋后的碳纸20进行风干和烘干处理，可以缩短碳纸20上的疏水处理溶液干燥所需的时间，进而大大提升碳纸20的疏水处理效率。

其中，在本实施例中，风淋工位b内设置有风淋装置50，风淋装置50包括风淋箱52，且在风淋箱52上形成有吹风孔(图中未示出)，该吹风孔与风机连接。当碳纸20位于风淋工位b时，气流由吹风孔吹向碳纸20的表面，从而加快碳纸20表面的空气流动速度，加快碳纸20表面的水分蒸发。

进一步地，在本实施例中，烘干工位c内设置有烘干装置60，烘干装置60包括烘箱62和红外灯管64，红外灯管64均匀设置在烘箱62内，以使得碳纸20受热均匀，加快碳纸20上的疏水处理溶液的蒸发。

在另一实施例中，还可以在烘箱62内设置热风系统，不仅可以加快碳纸20表面的空气的流动速度，也可以提升碳纸20周围空气的温度，从而加快碳纸20上的疏水处理溶液的蒸发，加快碳纸20的干燥。

当然，在其它实施例中，还可以设置其它类型的风淋装置50或者烘干装置60，以加快碳纸20中的疏水处理溶液的蒸发，提升碳纸20的疏水处理效率。

进一步地，如图6所示，图6是图4中的支撑板位于风淋工位或者烘干工位时与传送组件的配合结构示意图。在风淋工位b和烘干工位c内设置有齿条70，齿条70设置在传送组件30的外侧。旋转轴114上还设置有齿轮116，当支撑板110上的旋转轴114跟随传送组件30到达风淋工位b和烘干工位c时，旋转轴114上的齿轮116与齿条70彼此啮合，以在齿轮116相对齿条70运动时，带动旋转轴114及支撑板110相对于安装块38进行旋转。

本实施例通过在风淋工位b和烘干工位c内设置彼此啮合的齿轮116和齿条70，以使得位于传送组件30上的支撑板110在运动至风淋工位b和烘干工位c时会相对传送组件30旋转，一方面，支撑板110的旋转运动会使得碳纸20受热均匀，从而加快碳纸20上的疏水处理溶液的蒸发；另一方面，也可以使得疏水处理溶液在碳纸20内分布均匀，从而提升碳纸20的疏水处理质量。

其中，在本实施例中，齿条70仅设置有一个，且一个齿条70与导向板40设置在传送组件30的同一侧。齿条70设置在风淋工位b和烘干工位c内，而导向板40设置在风淋工位b和烘干工位c外的其它区域。由此，当支撑板110运动在风淋工位b和烘干工位c以外的其它区域时会相对传送组件30静止，以避免支撑板110旋转，影响传送。当支撑板110运动至风淋工位b和烘干工位c内时，支撑板110相对传送组件30转动，从而使得疏水处理溶液在碳纸20内分布均匀。

在另一实施例中，也可以在传送组件30的相对两侧分别设置一个齿条70，并在旋转轴114上与齿条70对应的位置处设置齿轮116，通过在支撑板110的相对两端分别设置彼此啮合的齿轮116和齿条70，可以使得旋转轴114受力均匀，从而转动更加稳定。

综上所述，本领域技术人员容易理解，本实用新型实施例将碳纸20固定在支撑板110上，并在支撑板110内部开设通孔112，在支撑板110的相对两侧分别设置与通孔112连通的第一容置槽122和第二容置槽132，当第一容置槽122和第二容置槽132在泵的作用下形成压差时，第一容置槽122中的疏水处理溶液能够在压差的作用下快速通过碳纸20，而后自通孔112进入第二容置槽132内，并经出液口134排出，由此提高喷淋组件10的喷淋效率，且碳纸20平铺在支撑板110上，也可以避免在喷淋的过程中，造成碳纸20变形或者损坏。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。