一种膜电极涂布装置及膜电极生产线的制作方法

v4，同时运动装置控制涂布模头与质子膜在恒定时间s内分别相对运动恒定距离l，得到在同一方向上催化剂载量台阶状变化的催化剂层的膜电极，料泵a与进料泵b在涂布模头与质子膜持续相对运动过程中不断重复上述步骤，实现质子膜批量涂布。
14.所述控制装置控制进料泵a与进料泵b在同一时刻的总供给量恒定为m，所述的进料泵 a在恒定时间s1内供给速度由v1阶状变化增加到v2，在恒定时间s2内供给速度由v2阶状变化减小到v1，所述的进料泵b在恒定时间s1内供给速度由v3阶状变化减小到v4，在恒定时间s2内供给速度由v4阶状变化增加到v3，所述运动装置控制涂布模头与质子膜在恒定时间s1和s2内分别相对运动恒定距离l，并控制涂布模头与质子膜持续相对运动，所述进料泵a与进料泵b在涂布模头与质子膜持续相对运动过程中不断重复上述步骤。
15.本方案中，涂布过程进料速度变化分为两种过程，在恒定时间s1中，进料泵a的进料速度台阶状增加，进料泵b的进料速度台阶状减小，在恒定时间s2中，进料泵a的进料速度台阶状减小，进料泵b的进料速度台阶状增加，s1、s2的速度变化过程中进料泵a、b的变化量都保持一致，运动装置控制涂布模头与质子膜在恒定时间s1和s2内分别相对运动恒定距离l，涂布过程中两种变化不断交替进行，能够有效的解决进料速度的变化过程中，浆料装载器c中浆料残留的问题，提高浆料混合效率，有利于涂布在质子膜上的混合浆料比例保持稳定。
16.本发明的再一目的在于提供一种膜电极生产线，至少包括阳极涂布装置和阴极涂布装置，至少所述阴极涂布装置为所述的膜电极涂布装置。
17.本方案目的在于提供一种可以自动化批量生产催化剂载量阶梯状分布的膜电极的生产线。
18.所述阳极涂布装置和阴极涂布装置在质子膜两侧相对布置。
19.本方案中，生产线相对设置两个涂布装置，分别为阳极涂布装置和阴极涂布装置，在质子膜的相对运动过程中可以同时涂布阳极催化剂和阴极催化剂，节省涂布时间。
20.所述阳极涂布装置和阴极涂布装置在质子膜同侧并列布置，在阳极涂布装置和阴极涂布装置之间还设置质子膜翻转装置，质子膜在相对运动时一侧涂布完成后再经由翻转装置翻转后再涂布另一侧，对质子膜进行自动化涂布。
21.本方案中，在质子膜同侧并列布置阳极涂布装置和阴极涂布装置，并在两个装置的中间布置有翻转装置，质子膜在运动过程中涂布一面后经由翻转装置翻转进行另一面的涂布，实现质子膜的自动化涂布。
22.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：提供一种膜电极涂布装置，所述装置包括浆料装载器、进料泵、控制装置与运动装置，通过进料泵控制浆料的进料速度，控制涂布在质子膜上浆料中催化剂的百分比含量，制备催化剂载量阶梯状分布的膜电极。通过调节泵进料的速度变化方式，减小装载器中残留浆料对涂布的影响。本新型的另一效果为提供一种膜电极的生产线，所述生产线包括所述的涂布装置，通过涂布装置的设定可以减少涂布时间，提高生产效率，实现批量化制备催化剂载量阶梯状分布的膜电极。
附图说明
23.图1为实用新型的结构图。
24.图2为燃料电池内部反应气体流动示意图。
25.图3为催化剂载量阶梯状分布的ccm示意图。
26.图4为进料泵a与进料泵b进料速度变化图一
27.图5为进料泵a与进料泵b进料速度变化图二。
28.图6为进料泵a与进料泵b进料速度变化图三。
29.图7为进料泵a与进料泵b进料速度变化图四。
具体实施方式
30.本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
31.实施例1
32.如图1所示，本实施例公开了一种膜电极涂布装置，包括浆料装载器、进料泵、控制装置与运动装置。
33.其中，浆料装载器a与浆料装载器b分别连接有进料泵，浆料装载器a里装有不含有pt 金属颗粒，只含有碳粉或者碳粉与全氟磺酸树脂的混合物，浆料装载器b里装有常规的用于涂布燃料电池ccm用的催化剂浆料，进料泵a与进料泵b将对应的浆料通过连接管道运送到浆料装载器c，浆料装载器c内有搅拌装置，通过搅拌装置将两种浆料混合均匀，进料泵 c连接浆料装载器c与涂布模头，进料泵c将装载器c内的混合浆料运输到涂布模头处，涂布摸头将浆料涂布在质子膜上，同时运动装置控制质子膜与涂布模头间进行相对运动从而对质子膜进行催化剂的涂布。所得的ccm催化剂层顺应燃料电池反应中氧气的流动方向浓度 (如图2所示)，呈现阶梯分布。
34.如图4所示，进料泵a与进料泵b可以控制浆料的进料速度，恒定时间s内，进料泵a 控制浆料a的进料速度由v1匀速增加到v2，进料泵b控制浆料b的进料速度由v3匀速减少到v4，进料泵a与进料泵b同一时刻供给量恒定为m，同时运动装置控制涂布模头与质子膜在恒定时间s内相对运动恒定距离l，得到图3所示，在同一方向上催化剂载量阶梯状分布且催化剂层厚度保持不变的ccm。
35.本实施例中，通过控制进料泵a与进料泵b调节浆料进料速度可以得到不同涂布效果。
36.如图5所示，在恒定时间s1中，进料泵a的进料速度匀速增加，进料泵b的进料速度匀速减小，在恒定时间s2中，进料泵a的进料速度匀速减小，进料泵b的进料速度匀速增加， s1、s2的速度变化过程中进料泵a、b的变化速率都保持一致，运动装置控制涂布模头与质子膜在恒定时间s1和s2内分别相对运动恒定距离l，既能得到在同一方向上催化剂载量阶梯状分布且催化剂层厚度保持不变的ccm，又能避免浆料在装置内残留对涂布的浆料比例造成影响。
37.如图6所示，恒定时间s内，进料泵a与进料泵b的进料速度变化过程为台阶状变化，进料泵a的进料速度由由v1台阶状变化增加到v2，进料泵b供给速度由v3台阶状变化减小到v4，同时运动装置控制涂布模头与质子膜在恒定时间s内分别相对运动恒定距离l，得到在同一方向上催化剂载量台阶状变化的催化剂层的ccm。
38.如图7所示，调节a、b进料泵，使得在恒定时间s1中，进料泵a的进料速度台阶状增
加，进料泵b的进料速度台阶状减小，在恒定时间s2中，进料泵a的进料速度台阶状减小，进料泵b的进料速度台阶状增加，s1、s2的速度变化过程中进料泵a、b的变化量都保持一致，运动装置控制涂布模头与质子膜在恒定时间s1和s2内分别相对运动恒定距离l，能够有效的解决进料速度的变化过程中，浆料装载器c中浆料残留的问题，提高浆料混合效率，有利于涂布在质子膜上的混合浆料比例保持稳定。
39.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。


技术特征：
1.一种膜电极涂布装置，用于在质子膜上涂布催化剂，包括浆料装载器、进料泵、控制装置与运动装置，所述的浆料装载器与进料泵各有a、b、c三组，所述浆料装载器a与所述进料泵a相连，所述浆料装载器b与所述进料泵b相连，所述进料泵a与进料泵b分别通过管道连接在所述浆料装载器c上，浆料装载器c设置有搅拌装置，所述浆料装载器c与进料泵c相连，所述控制装置控制进料泵a与进料泵b，其特征在于，还包括涂布模头，所述进料泵c与涂布模头相连，所述运动装置连接涂布模头和/或质子膜，控制涂布模头与质子膜的相对运动。2.根据权利要求1所述的膜电极涂布装置，其特征在于，还包括质子膜支撑装置，所述运动装置设置在涂布模头或质子膜支撑装置上，控制质子膜与涂布模头相对线性运动。3.一种膜电极生产线，至少包括阳极涂布装置和阴极涂布装置，其特征在于，至少所述阴极涂布装置为权利要求1～2任一项所述的膜电极涂布装置。4.根据权利要求3所述的一种膜电极生产线，其特征在于，所述阳极涂布装置和阴极涂布装置在质子膜两侧相对布置。5.根据权利要求3所述的一种膜电极生产线，其特征在于，所述阳极涂布装置和阴极涂布装置在质子膜同侧并列布置，在阳极涂布装置和阴极涂布装置之间还设置质子膜翻转装置。

技术总结
本实用新型涉及燃料电池领域，涉及一种膜电极涂布装置。用于批量化制备单片催化剂载量阶梯状分布的膜电极。提供一种膜电极涂布装置，所述装置包括浆料装载器、进料泵、控制装置与运动装置，通过进料泵控制浆料的进料速度，控制涂布在质子膜上浆料中催化剂的百分比含量，制备催化剂载量阶梯状分布的膜电极。通过调节泵进料的速度变化方式，减小装载器中残留浆料对涂布的影响。本新型的另一效果为提供一种膜电极的生产线，所述生产线包括所述的涂布装置，通过涂布装置的设定可以减少涂布时间，提高生产效率，实现批量化制备催化剂载量阶梯状分布的膜电极。状分布的膜电极。状分布的膜电极。


技术研发人员：杨云松 赵明全 郑冬勇 唐军柯 邹渝泉 叶思宇 孙宁 吴力杰
受保护的技术使用者：鸿基创能科技（佛山）有限公司
技术研发日：2022.05.12
技术公布日：2022/10/17