專利名稱：燃料電池膜電極及測試樣件制備夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于燃料電池領(lǐng)域，尤其涉及燃料電池膜電極及測試樣件制備所用的夾具。
背景技術(shù)：
質(zhì)子交換膜燃料電池的電極通常采用熱壓的方式將陰極電極-質(zhì)子交換膜-陽極電極壓合到一起,稱為膜電極(Membraneelectrodeassemble, MEA)。目前，絕大多數(shù)的MEA及密封件是采用油壓機(jī)壓制而成，通常情況下油壓機(jī)的壓力和溫度直接作用在MEA上，尤其是MEA活性區(qū)域邊緣各功能層重疊處;MEA在電化學(xué)反應(yīng)過程中同時伴隨著內(nèi)部質(zhì)子交換膜因干濕不斷循環(huán)引起的質(zhì)子交換膜本身的溶脹度的變化和拉伸力的變化等物理作用，這些作用同樣會作用到MEA活性區(qū)域邊緣部分。因此，為了提升MEA壓制工藝質(zhì)量和進(jìn)行MEA密封組件相關(guān)實驗的有效進(jìn)行，需保證MEA壓制過程中活性區(qū)域邊緣的形態(tài)穩(wěn)定?，F(xiàn)有技術(shù)通常采用將MEA及密封組件夾持在最外層為兩層不銹鋼板，中層墊兩張石墨板，最內(nèi)層為兩層白紙(或聚四氟乙烯薄膜)的結(jié)構(gòu)中，其不足之處在于仍然無法保證活性區(qū)域的穩(wěn)定性和可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種對膜電極組件損傷小、操作簡便、重復(fù)性好，結(jié)構(gòu)簡
單的夾持裝置。本實用新型的解決方案是:燃料電池膜電極及測試樣件制備夾具，包括上蓋框和下蓋框，上蓋框和下蓋框周邊均勻布置有螺栓孔和定位孔，上蓋框和下蓋框上的螺栓孔和定位孔一一對應(yīng)，定位孔內(nèi)裝有定位桿，上蓋框和下蓋框通過穿入螺栓孔的螺栓擰緊，其特征在于所述上蓋框和下蓋框是中部鏤空的平板框架，平板框架鏤空部位的周邊設(shè)有臺階，鏤空的形狀和大小與制備的膜電極或測試樣件活性區(qū)域相同；所述燃料電池膜電極及測試樣件制備夾具還包括墊板，所述墊板包括上墊板和下墊板，所述上墊板和下墊板與上蓋框和下蓋框中部鏤空的形狀和大小相同，上墊板和下墊板周邊分別設(shè)有與上蓋框和下蓋框中部鏤空部位周邊臺階向配合的臺階，上墊板和下墊板分別置于上蓋框和下蓋框中部鏤空處，上墊板和下墊板厚度不大于上蓋框和下蓋框的厚度。本實用新型所述燃料電池膜電極及測試樣件制備夾具，其特征在于所述的墊板是導(dǎo)熱材料墊板或隔熱材料墊板。本實用新型的使用方法包括以下步驟:a、將聚酯框沖割成所需外邊框形狀，b、將下墊板放入下蓋框中部鏤空處，使墊板周邊的臺階和下蓋框鏤空部分的臺階相配合，C、在下蓋框的定位孔中插入定位桿，d、將步驟a沖割好的外邊框通過定位桿放在下邊框上，再依次將陰極電極、質(zhì)子交換膜、陽極電極、外邊框組裝到下蓋框上，e、蓋上上蓋框，將上墊板放入上蓋框中部鏤空處，使上墊板周邊的臺階和上蓋框鏤空部分的臺階相配合，將螺栓穿入螺栓孔，擰緊螺栓，取出定位桿，f、將夾具放在油壓機(jī)上進(jìn)行熱壓合，壓合結(jié)束后取出夾具，冷卻后擰下螺栓取出壓制好的MEA。本實用新型的有益效果是，可以通過調(diào)整墊板的厚度或材質(zhì)調(diào)節(jié)MEA的受熱程度，同時還可以使MEA受力均勻，減小對MEA的損傷，提高M(jìn)EA成品率。

圖1為方形夾具整體使用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為方形夾具整體使用的側(cè)視圖；圖3為方形墊板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為方形墊板的側(cè)視圖；圖5為方形上、下蓋框的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為方形上、下蓋框的側(cè)視圖；圖7為圓形夾具整體使用的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圓形夾具整體使用的側(cè)視圖；圖9為圓形墊板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為圓形墊板的側(cè)視圖；圖11為圓形上、下蓋框的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為圓形上、下蓋框的側(cè)視圖。附圖中，1、上蓋框，2、下蓋框，3、定位孔，4-1、下蓋板，4-2、上蓋板，5、螺栓孔，6、圓形上蓋框，7、圓形下蓋框，8、圓形蓋框定位孔，9-1、圓形絕熱下墊板，9-2、圓形絕熱上墊板，
10、圓形蓋框螺栓孔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。如圖1-6所示，燃料電池膜電極及測試樣件制備夾具包括上蓋框1、下蓋框2和墊板4，上蓋框I和下蓋框2周邊均勻布置有螺栓孔5和定位孔3，上蓋框I和下蓋框2上的螺栓孔5和定位孔3 —一對應(yīng)，定位孔3內(nèi)裝有定位桿，上蓋框I和下蓋框I通過穿入螺栓孔5的螺栓擰緊，上蓋框I和下蓋框2是中部鏤空的平板框架，平板框架鏤空部位的周邊設(shè)有臺階，鏤空的形狀和大小與制備的膜電極或測試樣件活性區(qū)域相同；墊板4包括上墊板4-2和下墊板4-1,上墊板4-2和下墊板4-1與上蓋框I和下蓋框2中部鏤空的形狀和大小相同，上墊板4-2和下墊板4-1周邊分別設(shè)有與上蓋框I和下蓋框2中部鏤空部位周邊臺階向配合的臺階，上墊板4-2和下墊板4-1分別置于上蓋框I和下蓋框2中部鏤空處，上墊板4-2和下墊板4-1厚度不大于上蓋框I和下蓋框2的厚度。墊板4是導(dǎo)熱材料墊板或隔熱材料墊板實施例1:壓制一片MEA。如圖1-6所示，上下蓋框和墊板為方形，將下蓋框2平放在操作臺上，選擇與下蓋框2厚度一致的下墊板4-1放在下蓋框中間的鏤空位置，在下蓋框2四個角的定位孔3中插入定位柱，將聚酯框沖割成型，聚酯外邊框穿過定位柱固定在下蓋框2上，然后在其上依次擺放電極一質(zhì)子交換膜一電極，再蓋上最上層的聚酯外邊框，最后蓋上上蓋框I，將與上蓋框厚度一致的上墊板4-2放在上蓋框I的鏤空處，擰上螺栓，將夾具放在壓機(jī)上熱壓。熱壓結(jié)束后取出夾具冷卻，冷卻后擰下螺栓，取出壓制好的MEA，清理夾具并進(jìn)行下一次使用。實施例2:壓制一片測試用膜電極。如圖7-12所示，上下蓋框和墊板為圓形，將圓形下蓋框7平放在操作臺上，選擇厚度小于下蓋框7厚度1-2_的圓形絕熱下墊板9-1放在圓形下蓋框7中間的鏤空位置，在圓形下蓋框7四個角的圓形蓋框定位孔8中插入定位柱，將聚酯框沖割成型，聚酯外邊框穿過定位柱固定在圓形下蓋框7上，然后擺放好一片膜電極，再蓋上聚酯外邊框，最后蓋上圓形上蓋框6，在圓形上蓋框6鏤空位置放置厚度小于圓形上蓋框厚度l_2mm的圓形絕熱上墊板9-2，將螺栓穿入圓形蓋框螺栓孔10，擰緊螺栓，將夾具放在壓機(jī)上熱壓。熱壓結(jié)束后取出夾具冷卻，冷卻后擰下螺栓，取出壓制好的密封件，清理夾具并進(jìn)行下一次使用。
權(quán)利要求1.燃料電池膜電極及測試樣件制備夾具，包括上蓋框(I)和下蓋框(2)，上蓋框(I)和下蓋框(2)周邊均勻布置有螺栓孔(5)和定位孔(3)，上蓋框(I)和下蓋框(2)上的螺栓孔(5)和定位孔(3)—一對應(yīng)，定位孔內(nèi)裝有定位桿，上蓋框(I)和下蓋框(2)通過穿入螺栓孔(5)的螺栓擰緊，其特征在于所述上蓋框(I)和下蓋框(2)是中部鏤空的平板框架，平板框架鏤空部位的周邊設(shè)有臺階，鏤空的形狀和大小與制備的膜電極或測試樣件的活性區(qū)域相同；所述燃料電池膜電極及測試樣件制備夾具還包括墊板，所述墊板包括上墊板(4-1)和下墊板(4-2)，所述上墊板(4-1)和下墊板(4-2)與上蓋框(I)和下蓋框(2)中部鏤空的形狀和大小相同，上墊板(4-1)和下墊板(4-2)周邊分別設(shè)有與上蓋框(I)和下蓋框(2)中部鏤空部位周邊臺階相配合的臺階，上墊板(4-1)和下墊板(4-2)分別置于上蓋框(I)和下蓋框(2)中部鏤空處，上墊板(4-1)和下墊板(4-2)厚度不大于上蓋框(I)和下蓋框(2)的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料電池膜電極及測試樣件制備夾具，其特征在于所述的墊板是導(dǎo)熱材料墊板或隔熱材料墊板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料電池膜電極及測試樣件制備夾具，其特征在于所述上蓋框和下蓋框為方形或圓形，所述墊板為與上蓋框和下蓋框形狀對應(yīng)的方形或圓形。
專利摘要燃料電池膜電極及測試樣件制備夾具，包括上蓋框、下蓋框、上墊板和下墊板，上蓋框和下蓋框周邊均勻布置有螺栓孔和定位孔，定位孔內(nèi)裝有定位桿，上蓋框和下蓋框通過螺栓擰緊，上蓋框和下蓋框是中部鏤空的平板框架，鏤空的形狀和大小與制備的膜電極或測試樣件活性區(qū)域相同；上墊板和下墊板與上蓋框和下蓋框中部鏤空的形狀和大小相同，上墊板和下墊板分別置于上蓋框和下蓋框中部鏤空處，上墊板和下墊板厚度不大于上蓋框和下蓋框的厚度。本實用新型的有益效果為在采用本實用新型的夾具制備MEA時，可以通過調(diào)整墊板的厚度或材質(zhì)調(diào)節(jié)作用在MEA上的受熱程度，同時還可以使MEA受力均勻，減小對MEA的損傷，提高M(jìn)EA成品率。
文檔編號H01M8/10GK203013854SQ20122064025
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者張玉海, 邢丹敏, 宋書范, 侯中軍, 趙金, 於倩 申請人:新源動力股份有限公司