本實(shí)用新型涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種燃料電池膜電極邊框制備方法。

背景技術(shù)：

離子交換膜燃料電池(以下稱為燃料電池)，是一種不經(jīng)卡諾循環(huán)，利用燃料(氫氣)與氧化劑(一般采用空氣)的電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。膜電極組件(MEA)是燃料電池的核心部件，在燃料電池的工作過程中，膜電極需要有效地將燃料與氧化劑阻隔開，防止燃料與氧化劑混合直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，極端情況下甚至可能引起爆炸，或者燃料與氧化劑的互相滲漏引起的電池發(fā)電效率下降和壽命的衰減。然而，燃料電池所使用的離子交換膜機(jī)械強(qiáng)度較弱，并且在使用過程中會(huì)吸收一定的水分而膨脹變形，不得于密封；制作邊框可以提高電極有效面積之外的膜的強(qiáng)度，并穩(wěn)定膜電極尺寸，一種有效的燃料電池膜電極邊框制備方法可以大大提升燃料電池的運(yùn)行可靠性和壽命。膜電極邊框制備，如專利CN200520046588.0所述，可解決電極密封問題，但操作較為繁瑣；如專利CN201310732881.1，操作比較簡單，但所述方法為面面式壓合，使用壓敏膠進(jìn)行邊框制作很容易帶入大量氣泡，制作邊框穩(wěn)定性欠佳。本實(shí)用新型專利的目的是提出一種密封可靠、簡便易行、無氣泡的膜電極邊框的密封辦法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種制備燃料電池膜電極邊框的裝置。

本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種制備燃料電池膜電極邊框的裝置，所述的膜電極邊框由兩層壓敏膠膜邊框和置于其中的離子交換膜組成，所述的裝置包括表面分布有貫穿的真空微孔的底板和滾輥，所述的真空微孔連接外部抽真空裝置，所述的底板上設(shè)有對(duì)應(yīng)壓敏膠膜邊框的邊框定位區(qū)域a，對(duì)應(yīng)離子交換膜的離子交換膜定位區(qū)域a和起點(diǎn)位定位線a，所述的滾輥的表面上設(shè)有分別對(duì)應(yīng)邊框定位區(qū)域a、離子交換膜定位區(qū)域a和起點(diǎn)位定位線a的邊框定位區(qū)域b、離子交換膜定位區(qū)域b和起點(diǎn)位定位線b。

優(yōu)選的，所述的真空微孔的直徑不大于0.5mm。

優(yōu)選的，所述的滾輥的輥壁分為內(nèi)外兩層，其中，內(nèi)層為硬質(zhì)骨架層，外層為滾壓層。

更優(yōu)選的，所述的內(nèi)層為金屬層、硬質(zhì)塑料層或碳層；

所述的外層為硅膠層、橡膠層、海綿層或聚氨酯層。

優(yōu)選的，底板采用金屬、硬塑料或碳制成。

優(yōu)選的，所述的底板上還設(shè)有供滾輥行進(jìn)的直線滾輥卡槽。

作為優(yōu)選的實(shí)施方案，滾輥的尺寸滿足：其徑向周長不小于壓敏膠膜邊框的長度。

采用上述的裝置進(jìn)行燃料電池膜電極邊框的制備，具體包括以下步驟：

(1)取切割完成的離子交換膜置于底板的離子交換膜定位區(qū)域a上，鋪平，開啟外部真空裝置并進(jìn)行下一步操作；

(2)取切割好的壓敏膠膜邊框以膠層面朝外吸附于滾輥表面的邊框定位區(qū)域b并鋪平，滾輥沿底板的滾輥卡槽滾動(dòng)，使得離子交換膜與壓敏膠膜邊框粘合，并制成半成品；

(3)將步驟(2)中的半成品的膠層面朝上放置在底板的邊框定位區(qū)域a，取另一層切割好的壓敏膠膜邊框以膠層面朝外安置在復(fù)位的滾輥表面的邊框定位區(qū)域b并鋪平，滾輥重復(fù)沿底板滾動(dòng)，使得半成品與另一層壓敏膠膜邊框粘合，即得到膜電極邊框。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)操作簡單，整個(gè)膜電極邊框的大部分區(qū)域僅由2層壓敏膠膜邊框組成，而與離子交換膜結(jié)合部位則由兩層壓敏膠膜邊框和不小于4mm寬度的離子交換膜組成，因此，在制備時(shí)，只需要將滾輥和底板等組成的裝置滾壓兩次即可完成膜電極邊框制備。

2)由于膜電極邊框的粘合為線接觸式滾動(dòng)壓合，邊框可靠使用，邊框之間無氣泡產(chǎn)生，且制成的邊框的一致性好。

3)高效，封邊框的速度快，手工操作可以滿足小批量生產(chǎn)的需要，大批量生產(chǎn)時(shí)容易放大，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

4)節(jié)能，使用壓敏膠制備電極邊框，無需加熱，能耗上比傳統(tǒng)封邊框方式大大降低。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的底板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的滾輥的剖面示意圖；

圖中，1-吸真空口，2-起點(diǎn)位定位線a，3-邊框定位區(qū)域a，4-離子交換膜定位區(qū)域a，5-真空微孔a，6-滾輥卡槽，7-內(nèi)層，8-外層，9-真空微孔b。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施方式

一種制備燃料電池膜電極邊框的裝置，膜電極邊框由兩層壓敏膠膜邊框和置于其中的離子交換膜組成，裝置包括底板和滾輥，底板表面分布有真空微孔a 5，滾輥表面分布有真空微孔b 9，真空微孔a 5通過吸真空口1連接外部抽真空裝置，真空微孔b 9也連接外部抽真空裝置，底板上設(shè)有對(duì)應(yīng)壓敏膠膜邊框的邊框定位區(qū)域a 3，對(duì)應(yīng)離子交換膜的離子交換膜定位區(qū)域a 4和起點(diǎn)位定位線a 2，滾輥的表面上設(shè)有分別對(duì)應(yīng)邊框定位區(qū)域a 3、離子交換膜定位區(qū)域a 4和起點(diǎn)位定位線a 2的邊框定位區(qū)域b、離子交換膜定位區(qū)域b和起點(diǎn)位定位線b。真空微孔a 5或真空微孔b 9的直徑不大于0.5mm。滾輥的輥壁分為內(nèi)外兩層，其中，內(nèi)層7為硬質(zhì)骨架層，外層(8)為滾壓層。內(nèi)層7為金屬層、硬質(zhì)塑料層或碳層；外層(8)為硅膠層、橡膠層、海綿層或聚氨酯層。底板采用金屬、硬塑料或碳制成。底板上還設(shè)有供滾輥行進(jìn)的直線滾輥卡槽6。滾輥的尺寸滿足：其徑向周長不小于壓敏膠膜邊框的長度。

采用上述的裝置進(jìn)行燃料電池膜電極邊框的制備，具體包括以下步驟：

(1)取切割完成的離子交換膜置于底板的離子交換膜定位區(qū)域a 4上，鋪平，開啟外部真空裝置并進(jìn)行下一步操作；

(2)取切割好的壓敏膠膜邊框以膠層面朝外吸附于滾輥表面的邊框定位區(qū)域b并鋪平，對(duì)其滾輥上的起點(diǎn)位定位線b和底板的起點(diǎn)位定位線a 2，手動(dòng)推動(dòng)滾輥沿底板的滾輥卡槽6滾動(dòng)，使得離子交換膜與壓敏膠膜邊框粘合(離子交換膜置入邊框的深度不少于4mm)，并制成半成品；

(3)將步驟(2)中的半成品的膠層面朝上放置在底板的邊框定位區(qū)域a 3，取另一層切割好的壓敏膠膜邊框以膠層面朝外安置在復(fù)位的滾輥表面的邊框定位區(qū)域b并鋪平，對(duì)其滾輥上的起點(diǎn)位定位線b和底板的起點(diǎn)位定位線a 2，滾輥重復(fù)沿底板滾動(dòng)，使得半成品與另一層壓敏膠膜邊框粘合，即得到膜電極邊框。

上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用實(shí)用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，不脫離本實(shí)用新型范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。