[发明专利]一种质子交换膜燃料电池膜电极的七层组装设备

说明书

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池膜电极的七层组装设备，包括机架、机罩和控制主机，还包括依次设置的阴极GDL上料工位、五层电极上料工位、阳极GDL上料工位、贴合工位、成品下料工位和尺寸检测工位；阴极GDL上料工位包括阴极GDL料匣、阴极GDL点胶平台、阴极GDL点胶机构、阴极GDL移载机械手、第一流转治具放置台和流转治具；五层电极上料工位包括五层电极膜料匣、五层电极移载机械手、第二流转治具放置台；所述阳极GDL上料工位包括阳极GDL料匣、阳极GDL移载机械手、阳极点胶平台和阳极点胶机构；贴合工位包括有贴合机构；成品下料工位包括成品移载机械手；尺寸检测工位包括成品检测载具、视觉测量系统、成品下料机械手、及格成品料匣和不及格品料匣。

技术领域

本发明涉及膜电极组装设备技术领域，具体涉及一种质子交换膜燃料电池膜电极的七层组装设备。

背景技术

燃料电池，是一种将燃料中的化学能直接转化为直流电的电化学能量转换器，其中以氢气和氧气作为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)，是目前国际及国内技术最成熟运用最广泛的燃料电池之一。

膜电极(Membrane Electrode Assembly，MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)最核心的部件，是能量转换的多相物质传输和电化学反应场所，涉及三相界面反应和复杂的传质传热过程，直接决定PEMFC的性能、寿命及成本。MEA的结构主要包括质子交换膜、阴极/阳极催化层、阴极/阳极密封边框、阴极/阳极气体扩散层，通常将在质子交换膜两面分别涂覆了阴极/阳极催化剂的半成品称之为“CCM(Catalyst coated membrane)或三层膜电极”，将阴极/阳极密封边框分别贴合在CCM两侧(达到隔绝阴/阳极燃料串气的目的)的半成品称之为“五层膜电极”；将阴极/阳极气体扩散层(GDL)分别贴合在五层膜电极两侧的成品称之为“七层膜电极”，经气密检测和阻抗检测合格的成品称之为“膜电极成品”，即MEA。

现有市场上的生产工艺通常是先采用点胶机分别对阴极GDL和阳极GDL进行点胶，然后使用工装治具手工将五层膜电极和阴极GDL贴合，再重复一遍与阳极GDL贴合，再将贴合后的七层膜电极转移到检测设备上对贴合尺寸进行检测；上述生产方式具有以下缺点：整个制程需要点胶机、贴合机、检测机等多台设备，占地面积大，耗费人力资源，维护保养工作大等缺点显著；同时因为GDL容易破损，此制程工艺需要GDL在多工位之间手工重复转移生产，转移过程质量风险大；一台点胶机需要分别对阴极GDL和阳极GDL进行点胶，另外为了防止已经点胶的GDL之间发生粘连，点胶的GDL不能堆叠，因此GDL点胶和贴合只能逐片生产，生产效率极低；因为需要先在GDL上进行点胶，再将点胶后的GDL转移到贴合机上进行贴合，这中间有时间间隔，这就要求GDL上的胶水不能固化或失效，所以此制程方法对GDL胶水特性有特别的要求，市面上只有极小部分胶水能满足此要求，不利于材料成本的管控和供应链的管控；全制程由人工操作，产品质量不优异，同时产品质量也不稳定。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种质子交换膜燃料电池膜电极的七层组装设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种质子交换膜燃料电池膜电极的七层组装设备，包括机架、机罩和控制主机，还包括与控制主机通讯连接并依次设置的阴极GDL上料工位、五层电极上料工位、阳极GDL上料工位、贴合工位、成品下料工位和尺寸检测工位；所述阴极GDL上料工位包括有阴极GDL料匣、阴极GDL点胶平台、阴极GDL点胶机构、阴极GDL移载机械手、第一流转治具放置台和流转治具；所述五层电极上料工位包括有五层电极膜料匣、五层电极移载机械手、第二流转治具放置台；所述阳极GDL上料工位包括有阳极GDL料匣、阳极GDL移载机械手、阳极点胶平台和阳极点胶机构；所述贴合工位包括有贴合机构；所述成品下料工位包括有成品移载机械手；所述尺寸检测工位包括有成品检测载具、视觉测量系统、成品下料机械手、及格成品料匣和不及格品料匣。