CN102956909B - 燃料电池膜电极及测试样件制备夹具 - Google Patents

Abstract

燃料电池膜电极及测试样件制备夹具，包括上盖框、下盖框、上垫板和下垫板，上盖框和下盖框周边均匀布置有螺栓孔和定位孔，定位孔内装有定位杆，上盖框和下盖框通过螺栓拧紧，上盖框和下盖框是中部镂空的平板框架，镂空的形状和大小与制备的膜电极或测试样件活性区域相同；上垫板和下垫板与上盖框和下盖框中部镂空的形状和大小相同，上垫板和下垫板分别置于上盖框和下盖框中部镂空处，上垫板和下垫板厚度不大于上盖框和下盖框的厚度。本发明的有益效果为：在采用本发明的夹具制备MEA时，可以通过调整垫板的厚度或材质调节作用在MEA上的受热程度，同时还可以使MEA受力均匀，减小对MEA的损伤，提高MEA成品率。

Description

燃料电池膜电极及测试样件制备夹具

技术领域

本发明属于燃料电池领域，尤其涉及燃料电池膜电极及测试样件制备所用的夹具。

背景技术

质子交换膜燃料电池的电极通常采用热压的方式将阴极电极-质子交换膜-阳极电极压合到一起，称为膜电极（Membraneelectrodeassemble，MEA）。目前，绝大多数的MEA及密封件是采用油压机压制而成，通常情况下油压机的压力和温度直接作用在MEA上，尤其是MEA活性区域边缘各功能层重叠处；MEA在电化学反应过程中同时伴随着内部质子交换膜因干湿不断循环引起的质子交换膜本身的溶胀度的变化和拉伸力的变化等物理作用，这些作用同样会作用到MEA活性区域边缘部分。因此，为了提升MEA压制工艺质量和进行MEA密封组件相关实验的有效进行，需保证MEA压制过程中活性区域边缘的形态稳定。

现有技术通常采用将MEA及密封组件夹持在最外层为两层不锈钢板，中层垫两张石墨板，最内层为两层白纸（或聚四氟乙烯薄膜）的结构中，其不足之处在于仍然无法保证活性区域的稳定性和可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种对膜电极组件损伤小、操作简便、重复性好，结构简单的夹持装置。

本发明的解决方案是：燃料电池膜电极及测试样件制备夹具，包括上盖框和下盖框，上盖框和下盖框周边均匀布置有螺栓孔和定位孔，上盖框和下盖框上的螺栓孔和定位孔一一对应，定位孔内装有定位杆，上盖框和下盖框通过穿入螺栓孔的螺栓拧紧，其特征在于所述上盖框和下盖框是中部镂空的平板框架，平板框架镂空部位的周边设有台阶，镂空的形状和大小与制备的膜电极或测试样件活性区域相同；所述燃料电池膜电极及测试样件制备夹具还包括垫板，所述垫板包括上垫板和下垫板，所述上垫板和下垫板与上盖框和下盖框中部镂空的形状和大小相同，上垫板和下垫板周边分别设有与上盖框和下盖框中部镂空部位周边台阶向配合的台阶，上垫板和下垫板分别置于上盖框和下盖框中部镂空处，上垫板和下垫板厚度不大于上盖框和下盖框的厚度。

本发明所述燃料电池膜电极及测试样件制备夹具，其特征在于所述的垫板是导热材料垫板或隔热材料垫板。

本发明所述的燃料电池膜电极及测试样件制备夹具的使用方法，其特征在于所述使用方法包括以下步骤：

a、将聚酯框冲割成所需外边框形状，

b、将下垫板放入下盖框中部镂空处，使垫板周边的台阶和下盖框镂空部分的台阶相配合，

c、在下盖框的定位孔中***定位杆，

d、将步骤a冲割好的外边框通过定位杆放在下边框上，再依次将阴极电极、质子交换膜、阳极电极、外边框组装到下盖框上，

e、盖上上盖框，将上垫板放入上盖框中部镂空处，使上垫板周边的台阶和上盖框镂空部分的台阶相配合，将螺栓穿入螺栓孔，拧紧螺栓，取出定位杆，

f、将夹具放在油压机上进行热压合，压合结束后取出夹具，冷却后拧下螺栓取出压制好的MEA。

本发明的有益效果是，可以通过调整垫板的厚度或材质调节MEA的受热程度，同时还可以使MEA受力均匀，减小对MEA的损伤，提高MEA成品率。

附图说明

本发明有附图12幅，其中

图1为方形夹具整体使用的结构示意图；

图2为方形夹具整体使用的侧视图；

图3为方形垫板的结构示意图；

图4为方形垫板的侧视图；

图5为方形上、下盖框的结构示意图；

图6为方形上、下盖框的侧视图；

图7为圆形夹具整体使用的结构示意图；

图8为圆形夹具整体使用的侧视图；

图9为圆形垫板的结构示意图；

图10为圆形垫板的侧视图；

图11为圆形上、下盖框的结构示意图；

图12为圆形上、下盖框的侧视图。

附图中，1、上盖框，2、下盖框，3、定位孔，4-1、下盖板，4-2、上盖板，5、螺栓孔，6、圆形上盖框，7、圆形下盖框，8、圆形盖框定位孔，9-1、圆形绝热下垫板，9-2、圆形绝热上垫板，10、圆形盖框螺栓孔。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

燃料电池膜电极及测试样件制备夹具包括上盖框1、下盖框2和垫板4，上盖框1和下盖框2周边均匀布置有螺栓孔5和定位孔3，上盖框1和下盖框2上的螺栓孔5和定位孔3一一对应，定位孔3内装有定位杆，上盖框1和下盖框1通过穿入螺栓孔5的螺栓拧紧，上盖框1和下盖框2是中部镂空的平板框架，平板框架镂空部位的周边设有台阶，镂空的形状和大小与制备的膜电极或测试样件活性区域相同；垫板4包括上垫板4-2和下垫板4-1，上垫板4-2和下垫板4-1与上盖框1和下盖框2中部镂空的形状和大小相同，上垫板4-2和下垫板4-1周边分别设有与上盖框1和下盖框2中部镂空部位周边台阶向配合的台阶，上垫板4-2和下垫板4-1分别置于上盖框1和下盖框2中部镂空处，上垫板4-2和下垫板4-1厚度不大于上盖框1和下盖框2的厚度。垫板4是导热材料垫板或隔热材料垫板

实施例1：压制一片MEA。上下盖框和垫板为方形，将下盖框2平放在操作台上，选择与下盖框2厚度一致的下垫板4-1放在下盖框中间的镂空位置，在下盖框2四个角的定位孔3中***定位柱，将聚酯框冲割成型，聚酯外边框穿过定位柱固定在下盖框2上，然后在其上依次摆放电极—质子交换膜—电极，再盖上最上层的聚酯外边框，最后盖上上盖框1，将与上盖框厚度一致的上垫板4-2放在上盖框1的镂空处，拧上螺栓，将夹具放在压机上热压。热压结束后取出夹具冷却，冷却后拧下螺栓，取出压制好的MEA，清理夹具并进行下一次使用。

实施例2：压制一片测试用膜电极。上下盖框和垫板为圆形，将圆形下盖框7平放在操作台上，选择厚度小于下盖框7厚度1-2mm的圆形绝热下垫板9-1放在圆形下盖框7中间的镂空位置，在圆形下盖框7四个角的圆形盖框定位孔8中***定位柱，将聚酯框冲割成型，聚酯外边框穿过定位柱固定在圆形下盖框7上，然后摆放好一片膜电极，再盖上聚酯外边框，最后盖上圆形上盖框6，在圆形上盖框6镂空位置放置厚度小于圆形上盖框厚度1-2mm的圆形绝热上垫板9-2，将螺栓穿入圆形盖框螺栓孔10，拧紧螺栓，将夹具放在压机上热压。热压结束后取出夹具冷却，冷却后拧下螺栓，取出压制好的密封件，清理夹具并进行下一次使用。

Claims (4)

1.燃料电池膜电极制备夹具，包括上盖框(1)和下盖框(2)，上盖框(1)和下盖框(2)周边均匀布置有螺栓孔(5)和定位孔(3)，上盖框(1)和下盖框(2)上的螺栓孔(5)和定位孔(3)一一对应，定位孔内装有定位杆，上盖框(1)和下盖框(2)通过穿入螺栓孔(5)的螺栓拧紧，其特征在于所述上盖框(1)和下盖框(2)是中部镂空的平板框架，平板框架镂空部位的周边设有台阶，镂空的形状和大小与制备的膜电极的活性区域相同；所述燃料电池膜电极的制备夹具还包括垫板，所述垫板包括上垫板(4-1)和下垫板(4-2)，所述上垫板(4-1)和下垫板(4-2)与上盖框(1)和下盖框(2)中部镂空的形状和大小相同，上垫板(4-1)和下垫板(4-2)周边分别设有与上盖框(1)和下盖框(2)中部镂空部位周边台阶相配合的台阶，上垫板(4-1)和下垫板(4-2)分别置于上盖框(1)和下盖框(2)中部镂空处，上垫板(4-1)和下垫板(4-2)厚度不大于上盖框(1)和下盖框(2)的厚度。

2.根据权利要求1所述燃料电池膜电极制备夹具，其特征在于所述的垫板是导热材料垫板或隔热材料垫板。

3.根据权利要求1所述燃料电池膜电极制备夹具，其特征在于所述上盖框(1)和下盖框(2)为方形或圆形，所述垫板为与上盖框(1)和下盖框(2)形状对应的方形或圆形。

4.权利要求1所述的燃料电池膜电极制备夹具的使用方法，其特征在于所述使用方法包括以下步骤：

a、将聚酯框冲割成所需外边框形状，

b、将下垫板(4-2)放入下盖框(2)中部镂空处，使垫板周边的台阶和下盖框(2)镂空部分的台阶相配合，

c、在下盖框(2)的定位孔(3)中***定位杆，

d、将步骤a冲割好的外边框通过定位杆放在下盖框(2)上，再依次将阴极电极、质子交换膜、阳极电极、上外边框组装到下盖框(2)上，

e、盖上上盖框(1)，将上垫板(4-1)放入上盖框(1)中部镂空处，使上垫板(4-1)周边的台阶和上盖框(1)镂空部分的台阶相配合，将螺栓穿入螺栓孔(5)，拧紧螺栓，取出定位杆，

f、将夹具放在油压机上进行热压合，压合结束后取出夹具，冷却后拧下螺栓取出压制好的MEA。