[发明专利]燃料电池的膜电极组件的超声波点焊系统及其点焊工艺

摘要

公开了一种燃料电池的膜电极组件的超声波点焊系统，本发明解决了燃料电池的膜电极组件组装的难题，该燃料电池的膜电极组件的超声波点焊系统包括驱动机构、超声波点焊机构、夹具机构、载座机构、压力测试机构、数据采集机构，能够对气体扩散层与燃料电池质子交换膜进行超声波点焊，实现了两者机械互锁的新方式，该燃料电池的膜电极组件的超声波点焊系统是替代热压的可行技术，并且具有降低能源成本和处理时间的优点。

主权项

1.一种燃料电池的膜电极组件的超声波点焊工艺，所述的超声波点焊工艺将膜电极组件的质子交换膜和气体扩散层焊接结合，该超声波点焊工艺由超声波点焊系统完成，所述的超声波点焊系统包括驱动机构（1）、超声波点焊机构（2）、夹具机构（3）；所述的夹具机构（3）包括上夹板（3-1）、下夹板（3-2），所述的膜电极组件被夹持在所述的上夹板（3-1）和下夹板（3-2）之间，所述的上夹板（3-1）上设有矩形开槽，所述的驱动机构（1）用于提供所述的超声波点焊机构（2）的位移的动力，所述的超声波点焊系统还包括压力机构，所述的压力机构作用于所述的上夹板（3-1）从而提供向下的夹持力；所述的超声波点焊系统还包括载座机构（4）、压力测试机构（5）、数据采集机构（6），所述的夹具机构（3）位于所述的载座机构（4）上，所述的载座机构（4）包括上载板、下载板，所述的上载板和下载板之间通过立柱连接，所述的上载板通过连接件与所述的立柱进行约束，所述的压力测试机构（5）位于所述的下载板上，所述的压力测试机构（5）与所述的上载板平齐接触，所述的压力测试机构（5）通过数据线与所述的数据采集机构（6）进行连接；所述的上夹板（3-1）和上气体扩散层之间设有一层抗静电聚酰亚胺胶带，所述的下夹板（3-2）和下气体扩散层之间也设有一层抗静电聚酰亚胺胶带；所述的驱动机构（1）包括连接板（1-1），所述的连接板（1-1）的上方连接有动力工具，所述的连接板（1-1）下方连接有过渡块（1-2），所述的过渡块（1-2）下方连接有连接柱（1-3），所述的连接柱（1-3）下方连接有承载箱，所述的承载箱用于承载所述的超声波点焊机构（2）；所述的超声波点焊机构（2）包括换能器（2-1）、变幅器（2-2）、超声波焊接头（2-3）；其特征在于，所述的燃料电池的膜电极组件的超声波点焊工艺包括如下步骤：/nA），将一层抗静电聚酰亚胺胶带铺设在夹具机构的下夹板上，再将燃料电池的膜电极组件置放在抗静电聚酰亚胺胶带上，然后再将一层抗静电聚酰亚胺胶带铺设在膜电极组件上，然后操作夹具机构的上夹板覆盖在抗静电聚酰亚胺胶和膜电极组件组成的工件上；/nB），启动驱动机构的动力工具，使得驱动机构带动超声波点焊机构逐渐向下位移；/nC），当超声波焊接头穿过上夹板的矩形开槽刺破抗静电聚酰亚胺胶带从而接触上气体扩散层时，启动超声波点焊机构开始进行焊接作业，与此同时，启动压力机构，使得压力机构对夹具机构的上夹板施加压力，在焊接过程中，压力呈先增大后减小的趋势；/nD），当焊接达到指定时间后，停止超声波点焊机构，反向操作驱动机构的动力工具，使得驱动机构带动超声波点焊机构逐渐向上位移，在超声波焊接头逐渐脱离膜电极组件的过程中，持续减小压力机构对夹具机构的上夹板施加的压力，当超声波焊接头完全脱离膜电极组件的上气体扩散层时，压力降至为零；/nE），自然冷却，超声波点焊结束。/n