[发明专利]一种燃料电池膜电极制备工艺及连续化产线

权利要求书

1.一种燃料电池CCM的制备工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：

(1)将铸膜液涂布于保护基膜上，加热后得到呈半粘流态的第一涂层；所述半粘流态的溶剂含量为20-50wt％；

(2)将微孔膜辊压复合于第一涂层上，形成复合层；

(3)将所述铸膜液涂布于复合层上，经过加热后呈附着于复合层上的凝胶态，所述凝胶态的溶剂含量为1-20wt％；

(4)对凝胶态的复合层进行二次辊压处理，得到呈凝胶态的复合膜，所述凝胶态的溶剂含量与步骤(3)相同；

(5)在呈凝胶态的复合膜的一侧涂布催化剂浆料，干燥后形成具有单侧催化剂层的CCM；

(6)与步骤(1)-(5)同步进行，得到另一个具有单侧催化剂层的CCM；

(7)剥离两个具有单侧催化剂层CCM的保护基膜，将二者的复合膜进行贴合，经过复合热压，烘干后得到所述CCM。

2.一种权利要求1所述工艺所用的连续化产线，所述CCM连续化产线包括第一面涂布产线和第二面涂布产线，所述第一面涂布产线和第二面涂布产线均包括传送辊机构，其特征在于：所述传送辊机构均包括基膜放卷辊和基膜收卷辊，位于基膜放卷辊和基膜收卷辊之间，并沿所述传送辊机构的传送方向均依次设置铸膜液涂布模头A、烘道一、微孔膜复合辊传送机构、铸膜液涂布模头B、烘道二、复压辊机构、缺陷检测机构一、催化剂涂布模头、烘道三、厚度检测机构、缺陷检测机构二以及复合热压辊，所述CCM连续化产线还包括依次设置在两个所述复合热压辊出料端处的烘道四以及CCM收卷辊。

3.一种使用权利要求2所述产线批量生产CCM的工艺，其特征在于：第一面涂布产线和第二面涂布产线同步进行步骤(1)-(7)；

(1)保护基膜张紧置于传送辊机构中实现传送，微孔膜张紧置于微孔膜复合辊传送机构中备用；

(2)铸膜液涂布模头A将铸膜液涂布于保护基膜上，并通过烘道一加热后得到呈半粘流态的第一涂层；所述半粘流态的溶剂含量为20-50wt％；

(3)在微孔膜复合辊传送机构处，将微孔膜辊压复合于第一涂层上形成复合层；

(4)铸膜液涂布模头B将所述铸膜液涂布于复合层上，经过烘道二加热后呈附着于复合层上的凝胶态，所述凝胶态的溶剂含量为1-20wt％；

(5)通过复压辊机构对凝胶态的复合层进行二次辊压处理，得到呈凝胶态的复合膜，所述凝胶态的溶剂含量与步骤(4)相同；

(6)复合膜经过缺陷检测机构一处进行缺陷检测，针对有缺陷的复合膜部位进行标记；

(7)催化剂涂布模头在未被标记的复合膜的一侧涂布催化剂浆料，经过烘道三干燥后形成具有单侧催化剂层的CCM，并经由厚度检测机构、缺陷检测机构二后在基膜收卷辊处实现保护基膜的收卷回收；

(8)分别传送于第一涂布产线和第二涂布产线上的两卷具有单侧催化剂层的CCM，同时经过复合热压辊处，二者的复合膜进行贴合，实现复合热压，之后经过烘道四烘干后形成CCM，由CCM收卷辊收卷。

4.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于：第一涂层加热温度为30-80℃；所述铸膜液的浓度为20-50wt％，铸膜液所用的溶剂为去离子水和醇类的混合溶剂，醇类包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇中的一种或多种组合。

5.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于：铸膜液于保护基膜上的涂布厚度为100-200μm，涂布速度1-10m/min；铸膜液于复合层上的涂布厚度为50-300μm，涂布速度1-10m/min；催化剂浆料于复合膜上的涂布厚度为150-350μm，涂布速度1-10m/min。

6.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于：微孔膜于第一涂层上辊压复合的压力为1-10MPa；铸膜液涂布于复合层后的加热温度为40-80℃；所述二次辊压处理时的辊压压力为1-10MPa。

7.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于：所述催化剂浆料包括质量百分比分别为10-20％的固体催化剂颗粒、5-10％的全氟磺酸树脂液、70-80％的醇类有机溶剂；所述催化剂浆料通过高速分散机或超声分散的方式分散。