一种燃料电池膜电极压合装置及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池技术领域，具体的说涉及燃料电池膜电极的压合装置及其操作方法。
【背景技术】
[0002]燃料电池膜电极在组装过程中，为了实现电极与极板之间的密封，通常在二者之间加上密封垫和聚酯框，然而，在组装过程中由于电极与聚酯框排放位置的移动，造成电池密封效果不好，极易导致燃料或氧气的泄露。为了避免上述问题，传统的处理方式是通过加热分别将两片聚酯框烫合在待用膜电极边缘的电解质膜上，但其操作过程复杂，其中除了需要考虑聚酯框的变形温度外，还需要考虑聚酯框与膜电极之间的定位、聚酯框在膜电极上分布的均匀性等问题，人工操作因素引起的不确定性因素很多，因此常常会由于操作不当造成膜电极的损失。
【发明内容】
[0003]为了简化上述膜电极与聚酯框的压合过程，提高压合过程的一致性、均匀性和可靠性，本发明提供了一种燃料电池膜电极压合装置，同时也提供了一种采用该装置将聚酯框压合到膜电极上的方法。
[0004]一种燃料电池膜电极压合装置，包括固定台、固定杆、下热压台、模具固定台、上热压台，膜电极固定模具；
[0005]所述上热压台、模具固定台和下热压台从上到下设置在固定台上，固定杆从上到下依次穿过上热压台、模具固定台和下热压台并固定在固定台上；所述固定杆为两根；所述上热压台和下热压台通过向模具固定台导热来加热模具固定台；所述模具固定台上设置模具放置槽，模具放置槽内放置膜电极固定模具；所述膜电极固定模具包括固定模具上端板和固定模具下端板，所述固定模具上端板下表面设置上凹槽，固定模具下端板上表面设置下凹槽，上凹槽和下凹槽的大小和形状相同，所述上凹槽和下凹槽相对设置；所述固定模具上端板上设置定位孔，固定模具下端板上设置定位柱，固定模具上端板与固定模具下端板通过上端板定位孔和下端板定位柱固定相互位置，使其无法发生水平位移的变化。
[0006]所述上热压台上设置有上热压台把手，下热压台上设置下热压台把手。
[0007]所述上热压台和下热压台内部设置加热棒，加热棒分别通过温控装置控制上热压台和下热压台的温度。
[0008]所述固定台上设置有温控显示屏，用于设定并显示上热压台和下热压台的温度。
[0009]所述固定模具上端板和下端板上凹槽的深度不小于电极厚度与聚酯框厚度之差。
[0010]所述膜电极压合装置用于将电极和聚酯板压制成产品的操作方法，包括以下步骤，
[0011](I)将电极和聚酯板上设置通孔，通孔的位置和直径与固定模具下端板上的定位柱相同；
[0012](2)将聚酯框通过膜电极固定模具下端板上的定位柱置于固定模具下端板上方；
[0013](3)将膜电极置于膜电极固定模具下端板上的聚酯框上，通过固定模具下端板上的凹槽及定位柱将该电极位置固定，使该电极正好处于固定模具下端板上的凹槽中；
[0014](4)将另一聚酯框通过膜电极固定模具下端板上的定位柱固定置于膜电极上方；
[0015](5)将膜电极上端板通过其上的定位孔与摆放好膜电极和聚酯框的膜电极下端板扣合，此时膜电极的膜电极应该刚好嵌入固定模具上端板上的凹槽中；
[0016](6)将固定模具置于膜电极压合装置的模具固定台上；
[0017](7)控制上热压台和下热压台的加热温度，并使上热压台和下热压台沿升降固定杆压合到一起，使上热压台与固定模具上端板紧密接触、下热压台与固定模具下端板紧密接触；
[0018](8)持续加热一定时间后同时移动上热压台和下热压台，使二者分离，并将固定模具从模具固定台内取出；
[0019](9)将压合好聚酯框的膜电极从固定模具中取出。
[0020]与现有技术相比，本发明所述膜电极压合装置具有结构简单，易于制造，可根据膜电极的大小更换不同尺寸的压合模具，从而压合不同尺寸的聚酯框到不同尺寸的膜电极上。此外，采用该膜电极压合装置将聚酯框压合到膜电极上的方法具有操作方法简单，定位方式可靠，并且可以同时将两片薄厚不同的聚酯框均匀地烫合在膜电极上，压合聚酯框后的膜电极具有较好的均匀性和一致性。
【附图说明】
[0021]图1膜电极压合装置结构示意图；
[0022]图2膜电极固定模具下端板示意图；
[0023]图3膜电极固定模具上端板示意图；
[0024]图中，I为升降固定杆；2为上热压台；3为上热压台把手；4为模具固定台；5为模具放置槽；6为下热压台把手；7为下热压台；8为装置固定台；9为温度控制界面；10为膜电极固定模具下端板；11为阳极扩散层定位槽；12为膜电极定位柱；13为电极固定模具上端板；14为阴极扩散层定位槽；15为膜电极定位孔。
【具体实施方式】
[0025]如图1-3所示，升降固定杆I安装在装置固定台8上，下热压台7、模具固定台4和上热压台2从上到下依次穿过升降固定杆I固定在装置固定台8上；温度控制界面9安装在装置固定台8上。操作过程如下:利用上热压台把手3、下热压台把手6拉开压合模具，露出模具放置槽5，取出模具；将模具的膜电极固定模具上端板13打开，利用膜电极定位柱12准确的将聚酯框、待压合膜电极按照聚酯框-膜电极-聚酯框的顺序放置到膜电极固定模具下端板10上；将膜电极固定模具上端板13装上；重新将模具放置到模具放置槽5 ;利用上热压台把手3、下热压台把手6关闭压合模具并开始加热；观察温度控制界面9，待温度上升到制定温度后保温一段时间；保温时间到后打开上热压台2、下热压台7，取出模具；带上保护手套打开膜电极固定模具上端板13，取出压合好的膜电极。
【主权项】
1.一种燃料电池膜电极压合装置，其特征在于:包括固定台、固定杆、下热压台、模具固定台、上热压台，膜电极固定模具； 所述上热压台、模具固定台和下热压台从上到下依次设置在固定台上，固定杆从上到下依次穿过上热压台、模具固定台和下热压台的外边缘固定在固定台上；所述固定杆为沿模具固定台四周边缘均匀分布的两根或三根以上；所述上热压台和下热压台通过向模具固定台导热来加热模具固定台；所述模具固定台上设置模具放置槽，模具放置槽内放置膜电极固定模具；所述膜电极固定模具包括固定模具上端板和固定模具下端板，所述固定模具上端板下表面设置上凹槽，固定模具下端板上表面设置下凹槽，上凹槽和下凹槽的大小和形状相同，所述上凹槽和下凹槽相对设置；所述固定模具上端板上设置定位孔，固定模具下端板上设置定位柱，固定模具上端板与固定模具下端板通过上端板定位孔和下端板定位柱固定相互位置，使其无法发生水平位移的变化。
2.如权利要求1所述膜电极压合装置，其特征在于:所述上热压台上设置有上热压台把手，下热压台上设置下热压台把手。
3.如权利要求1所述膜电极压合装置，其特征在于:所述上热压台和下热压台内部设置加热棒，加热棒分别通过温控装置控制上热压台和下热压台的温度。
4.如权利要求3所述膜电极压合装置，其特征在于:所述固定台上设置有温控显示屏，温控显示屏与温控装置信号连接，用于设定并显示上热压台和下热压台的温度。
5.如权利要求1所述膜电极压合装置，其特征在于:所述固定模具上端板和下端板上凹槽的深度不大于电极厚度。
6.一种权利要求1所述膜电极压合装置的操作方法，其特征在于:用于将电极和聚酯板压制成产品，包括以下步骤， (1)将电极和环状的聚酯板上设置通孔，通孔的位置和直径与固定模具下端板上的定位柱相同； (2)将聚酯框通过膜电极固定模具下端板上的定位柱置于固定模具下端板上方； (3)将膜电极置于膜电极固定模具下端板上的聚酯框上，通过模具下端板上的凹槽及定位柱将该电极位置固定，使该电极正好处于固定模具下端板上的凹槽中； (4)将另一聚酯框通过膜电极固定模具下端板上的定位柱固定置于膜电极上方； (5)将膜电极上端板通过其上的定位孔与摆放好膜电极和聚酯框的膜电极下端板扣合，此时膜电极的膜电极应该刚好嵌入固定模具上端板上的凹槽中； (6)将固定模具置于膜电极压合装置的模具固定台上； (7)控制上热压台和下热压台的加热温度，并使上热压台和下热压台沿固定杆压合到一起，使上热压台与固定模具上端板紧密接触、下热压台与固定模具下端板紧密接触； (8)持续加热所需时间后同时移动上热压台和下热压台，使二者分离，并将固定模具从模具固定台内取出； (9)将压合好聚酯框的膜电极从固定模具中取出。
【专利摘要】一种燃料电池膜电极压合装置，包括固定台、固定杆、下热压台、模具固定台、上热压台，膜电极固定模具；所述上热压台、模具固定台和下热压台从上到下设置在固定台上，固定杆从上到下依次穿过上热压台、模具固定台和下热压台并固定在固定台上；所述模具固定台上设置模具放置槽，模具放置槽内放置膜电极固定模具。与现有技术相比，本发明所述膜电极压合装置具有结构简单，易于制造，可根据膜电极的大小更换不同尺寸的压合模具，从而压合不同尺寸的聚酯框到不同尺寸的膜电极上。
【IPC分类】B29C65-02, H01M4-88, H01M8-02
【公开号】CN104708803
【申请号】CN201310692450
【发明人】孙公权, 麻胜南, 孙海
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月15日