一種燃料電池膜電極模切裝置及使用方法與流程

本發(fā)明屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃料電池膜電極模切裝置。

背景技術(shù)：

燃料電池是一種通過電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，具有能量轉(zhuǎn)化效率高，環(huán)境友好等特點(diǎn)，被認(rèn)為是21世紀(jì)首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)。

膜電極是電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的場所，在此燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。只含有一個(gè)膜電極的電池不能滿足外部大功率用電時(shí)的需求，因此需要將多節(jié)單電池串聯(lián)起來組成電堆。電堆一般由數(shù)十節(jié)至上百節(jié)單電池組成，這些單電池通過直疊或者平鋪的方式堆疊在一起，再加上集流板、絕緣板和端板，利用螺桿或卡條緊固，組成燃料電池電堆。

燃料電池電堆組裝質(zhì)量對(duì)電池的性能有著非常重要影響，電堆組裝過程會(huì)影響電堆內(nèi)阻以及由于應(yīng)力作用造成的燃料分配不均。當(dāng)數(shù)十節(jié)至上百節(jié)單電池堆疊起來組成電堆時(shí)，需要在每個(gè)單池的膜電極上裁剪出燃料流道口和內(nèi)部緊固螺釘/定位口。燃料流道口和內(nèi)部螺釘口相對(duì)于擴(kuò)散層位置加工精度要求高，這對(duì)于整個(gè)電堆的性能及密封有較大的影響。主要表現(xiàn)為：1.每個(gè)單電池在組裝時(shí)如果沒有良好的定位，發(fā)生組裝錯(cuò)位，這會(huì)導(dǎo)致燃料電池電堆內(nèi)部受力不均，影響密封甚至損壞膜電極組件以及雙極板。2.定位及加工公差累計(jì)會(huì)造成對(duì)電池組組裝時(shí)產(chǎn)生扭曲，這種扭曲會(huì)使MEA組件和雙極板之間發(fā)生相對(duì)位移，影響公用流道大小和形狀，造成單池間流體分配不均，影響電堆性能。現(xiàn)有設(shè)備不足以滿足燃料電池對(duì)膜電極裁剪的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,目的在于提供一種燃料電池膜電極模切裝置，用以確保膜電極上主流道孔及內(nèi)部緊固螺釘/定位口相對(duì)于擴(kuò)散層位置精確，并提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):

一種燃料電池膜電極模切裝置，包括固定于機(jī)架上的模切系統(tǒng)、真空發(fā)生系統(tǒng)、光源定位系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)；

所述的模切系統(tǒng)包括由1個(gè)以上固定于支架上的刀片構(gòu)成刀模和下墊板，下墊板置于一固定架上，刀模位于下墊板上方，刀模上刀片的刀刃和下墊板相對(duì)設(shè)置，下墊板為一平板，平板上表面開設(shè)有一截面與待切膜電板形狀和尺寸相同的第一凹槽，于第一凹槽底部中部區(qū)域開設(shè)有一截面與待切膜電板擴(kuò)散層的形狀和尺寸相同的第二凹槽，于第二凹槽所在區(qū)域四周的第一凹槽底部開設(shè)有通孔，待切膜電極可以利用凹槽固定；通孔與真空發(fā)生系統(tǒng)相連；

光源定位系統(tǒng)與刀模相固接；壓力系統(tǒng)與刀模傳動(dòng)連接。

所述真空發(fā)生系統(tǒng)為一真空泵或抽氣泵；真空發(fā)生系統(tǒng)主要用于固定膜電極，防止膜電極在模切過程中移動(dòng)。

所述的光源定位系統(tǒng)為可發(fā)射兩條以上相交的“一”字光線的光源，用以對(duì)待切膜電極定位；該光源定位系統(tǒng)可以檢測膜電極上待切膜電極部分所在的位置，并利用與下墊板固定架傳動(dòng)連接的伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)膜電極位置的調(diào)整。

所述的壓力系統(tǒng)為刀模提供動(dòng)力，其可為一電機(jī)或氣泵或油壓機(jī)，使刀模上下運(yùn)動(dòng),施力過程包括預(yù)壓和增壓兩步。

所述燃料電池膜電極模切裝置的使用方法，包括以下步驟：

(1)安裝刀模機(jī)構(gòu)，校準(zhǔn)“一”字光源位置；

(2)將膜電極放置在下墊板的第一凹槽內(nèi)，調(diào)整膜電極位置，啟動(dòng)真空吸附固定膜電極；

(3)將固定好膜電極的下墊板移動(dòng)到刀模下方，啟動(dòng)壓力系統(tǒng)完成模切動(dòng)作；

(4)取出沖切好的膜電極。

本發(fā)明利用限位方法、光源定位系統(tǒng)、真空吸附固定、分段施力方式對(duì)膜電極進(jìn)行一次沖切，該設(shè)備可以確保膜電極上主流道孔及內(nèi)部緊固螺釘/定位口相對(duì)于擴(kuò)散層位置精確，并限制提高生產(chǎn)效率，提高電堆性能。

附圖說明

圖1燃料電池膜電極模切裝置示意圖；

圖2下墊板示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的燃料電池膜電極模切裝置。

實(shí)施例1

燃料電池膜電極模切裝置由模切系統(tǒng)，1、真空發(fā)生系統(tǒng)，2、光源定位系統(tǒng),3、壓力系統(tǒng),4、機(jī)身,5組成。模切系統(tǒng)包括刀模和下墊板，100，下墊板上按照擴(kuò)散層尺寸開下沉槽,101，膜電極可以利用該下沉槽固定，下墊板還包括真空吸附孔，102、定位銷孔，103、膜電極外框下沉槽，104。

該模切裝置的用法為：(1)安裝刀模機(jī)構(gòu)，校準(zhǔn)“一”字光源位置；(2)將膜電極放置在下墊板上，調(diào)整膜電極位置，啟動(dòng)真空吸附固定膜電極；(3)將固定好的膜電極移動(dòng)到刀模下方，啟動(dòng)壓力系統(tǒng)完成模切動(dòng)作；(4)取出沖切好的膜電極。