[发明专利]一种膜电极缺陷快速筛拣方法及设备

说明书

本发明提供了一种膜电极缺陷快速筛拣方法及设备。其中设备包括样品放置平台、检测器、三轴移动机构；所述检测器包括朝下设置的激光测距仪和朝下设置的图像采集装置，该检测器与上位机通信连接。方法包括步骤：A.把待测膜电极放置在样品放置平台上；B.利用激光测距仪对待测膜电极的整个上表面进行测距；C.一旦检测到某位置的距离值与标称距离值的偏差≥预设的允差值，则记录该位置的坐标值；D.利用图像采集装置对记录的位置进行图像采集并发送至上位机进行图像分析以确认缺陷的类型；E.把待测膜电极翻转并重复步骤A～D。该方法及设备能够快速方便地检测出膜电极的表面缺陷。

技术领域

本发明涉及燃料电池检测技术领域，特别涉及一种膜电极缺陷快速筛拣方法及设备。

背景技术

燃料电池能够将燃料中的化学能直接转化成电能，供给用电单元。燃料电池按照工作温度可以分为低温燃料电池、中温燃料电池和高温燃料电池。其中质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane fuel cell，简称PEMFC）是低温燃料电池的重要组成部分，其主要特点包括：清洁、效率高、能量密度大、输出功率可以根据需求进行自主调节，应用范围广等优点。PEMFC燃料电池一般包括离子交换膜、催化剂、密封、双极板、集电板、端板等主要结构，其中离子交换膜和催化剂以及密封结构组成了燃料电池中发生电化学反应的主要场所的部件——膜电极。膜电极包括结构部件包括：离子交换膜、阳极催化剂、阴极催化剂、阳极扩散层和阴极扩散层以及密封结构。

膜电极制备过程中主要流程是将催化剂材料均匀的分布到离子交换膜上面，形成催化层。催化剂材料是粉末状材料，而离子交换膜是一种几微米到几十微米甚至上百微米的薄膜材料，比较柔软，因此在催化剂涂覆、喷涂过程中容易产生褶皱、变形等变化。这种褶皱以及变形会影响膜电极在工作过程中的有效催化面积以及电池内部的均匀性，对电流密度的均一性在成一定的破坏作用，影响电流的输出稳定性，同时容易在褶皱变形处容易造成电压聚集区域引起催化剂材料的降解，最终影响燃料电池的寿命。

目前的燃料电池膜电极缺陷检测技术主要集中在对膜电极内部缺陷的检测，特别是针孔类缺陷检测。固然这种缺陷会对燃料电池性能起到致命性的伤害，但是膜电极表面的情况也会对燃料电池性能起到决定性的作用，特别是当一些褶皱、变形以及杂质颗粒等存在会对电流密度的均匀分布造成破坏性影响，最终影响到燃料电池的性能以及使用寿命。通常针对燃料电池膜电极表面缺陷检测方法主要还是通过肉眼检测，这种通过肉眼观察、评判分析MEA表面的缺陷情况的方法相对原始、并且消耗大量的人力以及时间成本，生产效率低下，并且人工检测分辨率低，容易出现漏检，误检等情况的发生。

褶皱、变形以及杂质颗粒等表面缺陷均会引起膜电极在厚度方向的尺寸变化，而一般在膜电极上面出现针孔等缺陷的同时也会伴随有厚度方向的尺寸变化，因此可通过检测膜电极厚度变化情况来实现膜电极表面以及内部缺陷的快速、准确的检测。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供膜电极缺陷快速筛拣方法及设备，能够快速方便地检测出膜电极的表面缺陷。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种膜电极缺陷快速筛拣设备，包括设置有面光源的样品放置平台，设置在样品放置平台上方的检测器，以及用于驱动检测器沿X、Y、Z三个方向移动的三轴移动机构；所述检测器包括朝下设置的激光测距仪和朝下设置的图像采集装置，该检测器与上位机通信连接。

所述的膜电极缺陷快速筛拣设备中,所述三轴移动机构的在X、Y、Z三个方向上的移动控制精度均不大于0.02mm。

一种三轴移动机构的结构如下：所述三轴移动机构包括沿X向延伸并与检测器滑动连接的滑轨，驱动检测器在滑轨上移动的第一X轴驱动组件，两根沿Z向延伸并可沿Y向移动地设置在样品放置平台上的立槽，以及驱动两根立槽同步移动的第一Y轴驱动组件；滑轨的两端分别滑动设置在两个立槽中，三轴移动机构还包括用于驱动滑轨两端同步移动的第一Z轴驱动组件。