[发明专利]一种用于超声喷涂法制备CCM的喷涂治具组件

说明书

本发明公开了一种用于超声喷涂法制备CCM的喷涂治具组件，包括加热板、夹具和自动平移翻转组件；夹具包括上模、下模、合页、夹子；自动平移翻转组件包括立柱、挡框、转换头、电机、摇臂、弹簧、挡块。本发明涉及膜电极的喷涂技术领域，本发明的有益效果是，通过设计新的喷涂夹具，对PEM进行平铺固定，减少PEM褶皱，保证PEM表面平整，此外，还可以防止PEM在喷涂过程中发生偏移，影响喷涂均匀度。该夹具结构简单且便于拆卸。

技术领域

本发明涉及膜电极的喷涂技术领域，具体为一种用于超声喷涂法制备CCM的喷涂治具组件。

背景技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC）由于其众多优势，作为化石燃料的潜在代替品，近年来受到了广泛关注。膜电极组件（MEA）是质子交换膜燃料电池的关键部件。目前，已经开发了许多技术来制备MEA，其中，电催化剂可以涂覆在气体扩散层（CCS）上，也可以直接涂覆在电解质膜（CCM）上。CCM方法在催化层和质子交换膜（PEM）之间形成良好的接触，在不牺牲电池性能的情况下能够有效地降低内阻、减少催化剂担载量。

超声喷涂法是制备CCM的常用技术。使用超声喷涂技术制备CCM的主要挑战包括喷涂过程中的膜溶胀和膜本身易起皱。PEM的溶胀是由于膜与催化剂浆料中使用的某些溶剂之间发生的反应引起的。PEM的起皱是由于PEM易受环境温湿度的影响，易卷曲。传统的解决方法是使用真空吸板来固定PEM，以避免在喷涂和热压过程中膜溶胀。但是喷涂过程使用真空吸板需要人工揭膜并翻面，此过程易导致PEM卷翘和喷涂区域错位。

本发明通过设计喷涂夹具用以固定质子交换膜，可以保证PEM平整并避免PEM在喷涂过程中发生偏移，影响涂层厚度均匀性。此外，本发明通过在喷涂夹具下部设置加热板，加热板表面设置有圆形通孔，加热板的下部设置有抽气装置，可以限制喷涂范围并及时挥发溶剂，喷涂得到的催化剂层均匀且牢固地粘附在PEM上，没有任何裂纹形成。本发明的喷涂治具可自动平移、可自动翻转，操作简单，提高喷涂效率的同时，节省了人力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于超声喷涂法制备CCM的喷涂治具组件，解决了现有的传统的方法是使用真空吸板来固定PEM，以避免在喷涂和热压过程中膜溶胀问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：包括加热板、夹具和自动平移翻转组件；

自动平移翻转组件包括立柱、挡框、转换头、电机、摇臂、弹簧、挡块；

所述转换头的主接头与夹具连接，主接头另一端连接电机，电机在立柱滑轨上下移动带动夹具体实现上下移动；

所述转换头的支柱与挡框上方缺口边缘处处于同一垂直线且接触时，弹簧拉动摇臂实现摇臂和转换头旋转180°，进而带动夹具的180°翻转；

所述挡块为等边三角形结构，挡块最高点与挡框缺口中心处于同一垂直线上，挡块底边与滑轨契合。

优选的，所述转换头由主接头和两个支柱组成等腰三角形，两个支柱位于同一垂直线上。

优选的，所述转换头支柱下滑至与挡块侧边接触时，挡块受力可带动挡框在滑轨上左右移动。

优选的，所述夹具材料为不锈钢、环氧树脂、铝合金、Pyrex耐热玻璃中的一种或多种。

优选的，所述夹具包括上模、下模、合页、夹子；

所述夹具尺寸应略大于CCM边缘密封尺寸5 cm-10 cm，所述夹具上模与下模之间由合页连接，夹具闭合后由夹子禁锢，所述夹具镂空区域面积为有效喷涂面积。

优选的，所述镂空区域边缘有宽1mm-5 mm、深1mm-5 mm的凹槽，凹槽填充直径为1mm-5 mm的硅胶圆条。

优选的，所述加热板中部开设有长方形凸起结构，凸起结构能够与夹具下模组合成一个平板用于平铺PEM。