一種膜電極的批量生產方法及其製作模具的製作方法

2023-11-01 13:14:22

專利名稱：一種膜電極的批量生產方法及其製作模具的製作方法
技術領域：
本發明涉及膜電極的生產技術領域，具體為一種膜電極的批量生產方法。
背景技術：
膜電極結構包括五部分中間的固態質子交換膜、質子交換膜兩側的陽極催化層 和陰極催化層以及最外側的陽極氣體擴散層和陰極氣體擴散層，即，催化層總是置於質子 交換膜和同側氣體擴散層之間。基於膜電極的上述結構，其製備方法一般有兩種
第一種為在膜上塗覆催化劑再熱壓的工藝即先在一片質子交換膜的兩側分別塗覆陽 極催化層和陰極催化層，再分別製備一片陽極氣體擴散層和一片陰極氣體擴散層，最後將 陽極氣體擴散層、兩側塗覆催化層的質子交換膜、陰極氣體擴散層依次疊加後熱壓，形成膜 電極；
第二種方法為在氣體擴散層上塗覆催化劑再熱壓的工藝即分別製備陽極氣體擴散層 和陰極氣體擴散層，而後分別在陽極擴散層上塗覆陽極催化層、陰極擴散層上塗覆陰極催 化層，最後，將一片塗覆陽極催化層的陽極氣體擴散層、一片質子交換膜、一片塗覆陰極催 化層的陰極氣體擴散層依次疊加熱壓形成膜電極。採用上述兩種方法製造膜電極，膜電極在生產過程中只能一片一片地生產，因此 存在很多重複勞動，工效很低；此外，膜電極的生產過程中最主要的是塗覆的過程，因此，一 片一片生產膜電極時，每一片膜電極都要經過單獨的塗覆，這勢必造成膜電極之間性能的差異。中國公開號CN1276633，
公開日2000年12月13日申請號CN00121124. 2，申請 日2000.07. 27，發明專利申請名稱一片膜上含有多個膜電極的燃料電池及其製備方法， 公開了一種在一片膜上含有多個膜電極的製備方法，其通過將含有多個幾何形狀的模板置 於一片質子交換膜上，然後通過模板的幾何圖形把催化層漿料塗覆在質子交換膜上，最後 通過熱壓的方法生產出一片膜上含有多片膜電極。該製備方法存在如下不足
首先，通過有幾何圖形的模板塗覆催化劑漿料，若為了保證不浪費催化劑，則必須在一 個幾何形狀中塗覆完催化劑，再到另一個區域中塗覆催化劑，其本質還是一片一片製備膜 電極，因此有很多重複步驟，浪費工時；若為了節省時間，而對所有幾何形狀同時塗覆催化 劑，即塗覆的區域也包括了把各個幾何形狀隔開的模板的間歇部分，不言而喻，這勢必浪費 很多催化劑；
其次，在質子交換膜上塗覆催化劑的最大缺點是在塗覆過程中質子交換膜或多或少 會發生無規則的收縮變形，因此當一個面塗覆完成後，將質子交換膜翻轉再塗覆另一個面 時會發生兩種情況，即，情況1 膜收縮引起模板的各幾何形狀區域大於已塗覆的催化層區 域，情況2 模板中的幾何形狀的區域與已塗覆的催化層區域錯位，以上兩種情況都會引起 整個電化學活性區域減小，從而浪費材料，同時電池的實際輸出功率達不到設計值；再次，對於兩側催化層完全對應、不錯位的塗覆催化劑的膜，由於陽極氣體擴散層和陰 極氣體擴散層與催化層的面積相同，且塗覆催化劑後膜不透明了，這也會造成膜電極熱壓 時，下側氣體擴散層與下側催化層之間對齊較困難，因此，膜電極熱壓後，容易造成上下側 氣體擴散層之間錯位；
最後，同時在一片膜上熱壓多至100片膜電極時，由於上下側的氣體擴散層都沒有定 位裝置，因此，就會造成裝配困難，甚至會引起多片膜電極上下側氣體擴散層都發生錯位的 嚴重後果。

發明內容
針對上述問題，本發明提供了一種膜電極的批量生產方法，其批量化生產，不僅節 約工時、節約原材料，而且膜電極結構的五部分之間對位精確，性能穩定。一種膜電極的批量生產方法，其技術方案是這樣的 其特徵在於
其加工方法如下
(1)製備面積相同的陽極氣體擴散層、陰極氣體擴散層；
(2)在所述的陽極氣體擴散層的表面塗覆陽極催化層形成陽極氣體擴散電極、在所述 的陰極氣體擴散層的表面塗覆陰極催化層形成陰極氣體擴散電極；
(3)將所述的陽極氣體擴散電極、陰極氣體擴散電極剪裁成尺寸相同、數量相同的小片 陽極氣體擴散電極、小片陰極氣體擴散電極；
(4)將所述的小片陽極氣體擴散電極、小片陰極氣體擴散電極分別置於熱壓模具框片 的各個上框開口、下框開口之中，所述上框開口、下框開口的尺寸確保所述的小片陽極氣體 擴散電極、小片陰極氣體擴散電極不易發生相對位移，所述上框開口、下框開口對應於垂直 方向的同一位置，上框、下框之間平鋪有質子交換膜；
(5)將整個熱壓模具放入熱壓機中熱壓後並取出，製備出一張膜上有多張膜電極的連 體膜電極結構；
(6)將連體膜電極結構從相鄰的單個膜電極的質子交換膜的中間位置處分隔開，等分 成若干片膜電極。其進一步特徵在於 其具體步驟如下
a、裁剪兩大張尺寸相同的碳制纖維材料，每張碳制纖維材料的邊長尺寸都是將要製備 的單片膜電極的氣體擴散層邊長尺寸的倍數；將裁剪好的兩大張碳制纖維材料置於聚四氟 乙烯溶液中浸泡、取出後在空氣中陰乾、最後進行燒結，分別形成陽極氣體擴散基層和陰極 氣體擴散基層；將碳粉、聚四氟乙烯溶液構成的漿料分別塗覆在陽極氣體擴散基層和陰極 氣體擴散基層上、再進行燒結，製備得到陽極氣體擴散微孔子層和陰極氣體擴散微孔子層， 從而得到面積相同的陽極氣體擴散層、陰極氣體擴散層；
b、將陽極催化劑和氫離子交換樹脂構成的混合溶液塗覆在a步中製得的陽極氣體擴 散層上並烘乾，在其表面形成陽極催化層，製得陽極氣體擴散電極；將陰極催化劑和氫離子 交換樹脂構成的混合溶液塗覆在a步中製得的陰極氣體擴散層上並烘乾，在其表面形成陰 極催化層，製得陰極氣體擴散電極；C、將b步中製得的陽極氣體擴散電極和陰極氣體擴散電極裁剪成尺寸相同、數量相同 的小片陽極氣體擴散電極、小片陰極氣體擴散電極；
d、將所有的小片陽極氣體擴散電極放置在下框片的各下框開口中，其催化層面朝上， 而後在下框片和小片陽極氣體擴散電極上端面覆蓋一張質子交換膜，再用上框片壓住質子 交換膜，將所有小片陰極氣體擴散電極放置在上框片的各上框開口中，其催化層面朝下，最 後在上框片和小片陰極氣體擴散電極的上端面覆蓋一張單獨的金屬上片。e、將整個熱壓模具放入熱壓機中熱壓後並取出，製備出一張膜上有多張膜電極的 連體膜電極結構，熱壓的工藝條件為溫度為110°C 170°C、壓力為2Ba廣150Bar、熱壓時間 為0. 5分鐘 10分鐘；
f、將連體膜電極結構從相鄰的單個膜電極的質子交換膜的中間位置處分隔開，等分成 若干片膜電極。其更進一步特徵在於
所述d步驟可以採用如下具體步驟將所有的小片陰極氣體擴散電極放置在下框片的 各下框開口中，其催化層面朝上，而後在下框片和小片陰極氣體擴散電極上端面覆蓋一張 質子交換膜，再用上框片壓住質子交換膜，將所有小片陽極氣體擴散電極放置在上框片的 各上框開口中，其催化層面朝下，最後在上框片和小片陽極氣體擴散電極的上端面覆蓋一 張單獨的金屬上片；
所述碳制纖維材料可以是碳纖維紙或碳纖維布，所述陽極氣體擴散基層和所述陰極極 氣體擴散基層中聚四氟乙烯的質量百分數為29Γ70%，所述陽極氣體擴散微孔子層和所述陰 極氣體擴散微孔子層中碳粉的含量都為0. 05mg/CnTl0mg/Cm2，所述陽極氣體擴散微孔子 層和所述陰極氣體擴散微孔子層中聚四氟乙烯的質量百分數都為29Γ70%，所述燒結溫度為 300 0C "450 0C ；
所述陽極催化劑和陰極催化劑可以是Pt/c、Pd/C、Ru/C、Rh/C、Pt-Sn、Pt_Ir、Pt-IrO2, Pt-Ru, Pt-Ru/C、Pt-Ru-Ir、Pt-RuO2, RuO2, IrO2, RhO2, Pt、Ir、Pd、Rh，所述陽極催化劑和陰
極催化劑的含量都為0. 02mg/CnT20mg/Cm2，所述陽極催化層中的氫離子交換樹脂和所述陰 極催化層中的氫離子交換樹脂的質量百分數都為29Γ70%。一種製作膜電極的熱壓模具，其特徵在於其包括下框片、上框片，所述下框片上 表面均布有下框開口，所述上框片下表面均布有上框開口，所述上框開口、下框開口尺寸相 同、數量相同、且對應於垂直方向的同一位置。其進一步特徵在於所述下框開口貫穿所述下框片，所述下框片的下端面墊裝有 下層金屬片；
所述上框開口貫穿所述上框片，所述上框片的上端面覆蓋有上層金屬片。採用本發明方法製作的膜電極，整體塗覆形成陽極氣體擴散電極、陰極氣體擴散 電極可以減少重複勞動、不會發生催化劑的浪費、提高塗覆的均勻性從而減少膜電極之間 性能的差異；將許多個小片氣體擴散電極放置在熱壓模的具上、下框片中，可以保證熱壓 時氣體擴散電極不發生錯位，從而大大提高膜電極生產過程的成品率；同時由於一次能熱 壓許多片膜電極，因此大大縮短了熱壓的時間；綜上，本發明方法批量化生產膜電極，不僅 節約工時、節約原材料，而且膜電極結構的各部分之間對位精確，性能穩定。


圖1為本發明的熱壓模具的結構示意圖2為本發明的小片氣體擴散電極在下框開口中的裝配和質子交換膜的裝配； 圖3為本發明的小片氣體擴散電極在上框開口中的裝配和金屬上片的裝配； 圖4為本發明的連體膜電極的結構示意圖。
具體實施例方式一種製作膜電極的熱壓模具，見圖1，其包括下框片1、上框片2，下框片1上表面均 布有下框開口 3，上框片2下表面均布有上框開口 4，上框開口 4、下框開口 3尺寸相同、數量 相同、且對應於垂直方向的同一位置，下框開口 3貫穿下框片1，下框片1的下端面墊裝有下 層金屬片5 ；上框開口 4貫穿上框片2，上框片2的上端面覆蓋有上層金屬片6。圖中箭頭 為各部分的裝配方向。一種膜電極的批量生產方法，見圖2、圖3、圖4，其中下框開口 3、上框開口 4的數 量和尺寸根據所要製備的膜電極的數量和尺寸確定，圖中僅為示意結構
具體實施例一質子交換膜燃料電池膜電極的批量生產 具體生產步驟如下
a、裁剪兩張30cmx 15cm的碳 纖維布，將裁剪好的兩張30cm x 15cm碳纖維布置於聚四氟乙烯溶液中浸泡、取出後在空氣 中陰乾、最後在300°C時進行燒結，於是得到30cm x 15cm的陽極氣體擴散基層和陰極氣體 擴散層各一張，經稱重氣體擴散層中聚四氟乙烯的質量百分數為2%，將碳粉、聚四氟乙烯溶 液構成的漿料分別塗覆在陽極氣體擴散基層和陰極氣體擴散基層上、再在450°C時進行燒 結，從而形成陽極氣體擴散微孔子層和陰極氣體擴散微孔子層，其碳粉含量為0. 05mg/cm2、 其聚四氟乙烯的質量百分數都為2%，30cm χ 15cm的陽極氣體擴散層和陰極氣體擴散層制 備完成。；
b、將0.02mg/cm2的Pt/C催化劑和氫離子交換樹脂構成的混合溶液塗覆在a步驟中制 得的30cm χ 15cm陽極氣體擴散層上並烘乾，從而形成陽極催化層，製備得到30cm χ 15cm 陽極氣體擴散電極，其中氫離子交換樹脂的質量百分數為70% ；將20mg/cm2的Pt催化劑和 氫離子交換樹脂構成的混合溶液塗覆在a步驟中製得的30cm x 15cm陰極氣體擴散層上並 烘乾，從而形成陰極催化層，製備得到30cm χ 15cm陰極氣體擴散電極，其中氫離子交換樹 脂的質量百分數為2% ；
C、將b步中製得的陽極氣體擴散電極和陰極氣體擴散電極裁剪成25片6cm 3cm的 小片陽極氣體擴散電極、小片陰極氣體擴散電極；
d、將25片6cmX 3cm陽極小片氣體擴散電極置於熱壓模具下框片1的25個下框開口 3中，其催化層面朝上，而後在下框片1和25片的小片陽極氣體擴散電極上端面覆蓋一張質 子交換膜7，再用上框片2壓住質子交換膜7，將25片的小片陰極氣體擴散電極放置在上框 片2的25個上框開口 4中，其催化層面朝下，最後在上框片2和25片的小片陰極氣體擴散 電極的上端面覆蓋一張單獨的金屬上片6 ；
e、將熱壓模具和蓋於其上金屬上片6放入熱壓機中熱壓後並取出，其熱壓的溫度為 110°C，熱壓的壓力為150Bar，熱壓時間為0. 5分鐘，從而製備出一張膜上有25張膜電極的連體膜電極結構8;
f、將連體膜電極結構8從相鄰的單個膜電極的質子交換膜的中間位置處分隔開，等分 成25片膜電極，從而完成質子交換膜燃料電池膜電極的批量生產。其中，金屬下片5、金屬上片6的厚度為0. 01mm，各下框開口 3和各上框開口 4的 各條邊的尺寸都比置於其中的陽極小片氣體擴散電極或陰極小片氣體擴散電極的各條邊 的尺寸大0. 2mm,下框片1和上框片2的厚度比置於其各開口中的陽極小片氣體擴散電極或 陰極小片氣體擴散電極小1mm，各上框開口 4和所對應的各下框開口 3重合，對應開口之間 的錯位誤差< 0. 02mm。具體實施例二 直接甲醇燃料電池膜電極的批量生產 具體生產步驟如下
a、裁剪兩張20umIOcm的碳纖維紙，將裁剪好的兩張20cm iOcm碳纖維紙置於聚四 氟乙烯溶液中浸泡、取出後在空氣中陰乾、最後在150°C時進行燒結，於是得到20m>· IOcm 的陽極氣體擴散基層和陰極氣體擴散層各一張，經稱重氣體擴散層中聚四氟乙烯的質量百 分數為70%，將碳粉、聚四氟乙烯溶液構成的漿料分別塗覆在陽極氣體擴散基層和陰極氣體 擴散基層上、再在300°C時進行燒結，從而形成陽極氣體擴散微孔子層和陰極氣體擴散微孔 子層，其碳粉含量為lOmg/cm2、其聚四氟乙烯的質量百分數都為70%，20cm IOcm的陽極氣 體擴散層和陰極氣體擴散層製備完成。；
b、將20mg/cm2的Pt-Ru催化劑和氫離子交換樹脂構成的混合溶液塗覆在a步驟中製得 的20cm χ IOcm陽極氣體擴散層上並烘乾，從而形成陽極催化層，製備得到20cm χ IOcm陽 極氣體擴散電極，其中氫離子交換樹脂的質量百分數為2% ；將O (bmg/cm2的Pt/C催化劑和 氫離子交換樹脂構成的混合溶液塗覆在a步驟中製得的20cm IOcm陰極氣體擴散層上並 烘乾，從而形成陰極催化層，製備得到20cm χ IOcm陰極氣體擴散電極，其中氫離子交換樹 脂的質量百分數為70% ；
C、將b步中製得的陽極氣體擴散電極和陰極氣體擴散電極裁剪成2片IOcm χ IOcm的 小片陽極氣體擴散電極、小片陰極氣體擴散電極；
d、將2片IOcmχ IOcm陰極小片氣體擴散電極置於熱壓模具下框片1的2個下框開口 中，其催化層面朝上，而後在下框片1和2片的小片陰極氣體擴散電極上端面覆蓋一張質子 交換膜7，再用上框片2壓住質子交換膜7，將2片的小片陽極氣體擴散電極放置在上框片 2的2個上框開口中，其催化層面朝下，最後在上框片2和2片的小片陽極氣體擴散電極的 上端面覆蓋一張單獨的金屬上片6 ；
e、將熱壓模具和蓋於其上金屬上片6放入熱壓機中熱壓後並取出，其熱壓的溫度為 170°C，熱壓的壓力為2Bar，熱壓時間為10分鐘，從而製備出一張膜上有2張膜電極的連體 膜電極結構8;
f、將連體膜電極結構8從相鄰的單個膜電極的質子交換膜的中間位置處分隔開，等分 成2片膜電極，從而完成質子交換膜燃料電池膜電極的批量生產。其中，金屬下片5、金屬上片6的厚度為1mm，各下框開口 3和各上框開口 4的各條 邊的尺寸都比置於其中的陽極小片氣體擴散電極或陰極小片氣體擴散電極的各條邊的尺 寸大0. 02mm，下框片1和上框片2的厚度比置於其各開口中的陽極小片氣體擴散電極或陰 極小片氣體擴散電極小0. 02mm,各上框開口 4和所對應的各下框開口 3重合，對應開口之間的錯位誤差< 0. 03mm。具體實施例三電化學制純氧發生池膜電極的批量生產
具體生產步驟如下
a、裁剪兩張40cmχ 40cm的碳纖維紙，將裁剪好的兩張40cm 40cm碳纖維紙置於聚四 氟乙烯溶液中浸泡、取出後在空氣中陰乾、最後在370°C時進行燒結，於是得到20m x IOcm 的陽極氣體擴散基層和陰極氣體擴散層各一張，經稱重氣體擴散層中聚四氟乙烯的質量百 分數為35%，將碳粉、聚四氟乙烯溶液構成的漿料分別塗覆在陽極氣體擴散基層和陰極氣體 擴散基層上、再在370°C時進行燒結，從而形成陽極氣體擴散微孔子層和陰極氣體擴散微孔 子層，其碳粉含量為5mg/cm2、其聚四氟乙烯的質量百分數都為35%，40cm x 40cm的陽極氣 體擴散層和陰極氣體擴散層製備完成；
b、將lOmg/cm2的Ir催化劑和氫離子交換樹脂構成的混合溶液塗覆在a步驟中製得的 40cm χ 40cm陽極氣體擴散層上並烘乾，從而形成陽極催化層，製備得到40cm χ 40cm陽極 氣體擴散電極，其中氫離子交換樹脂的質量百分數為35% ;將lOmg/cm2的Pt催化劑和氫離 子交換樹脂構成的混合溶液塗覆在a步驟中製得的40cm、40cm陰極氣體擴散層上並烘乾， 從而形成陰極催化層，製備得到40cm χ 40cm陰極氣體擴散電極，其中氫離子交換樹脂的質 量百分數為35% ；
C、將b步中製得的陽極氣體擴散電極和陰極氣體擴散電極裁剪成400片2cm 2cm的 小片陽極氣體擴散電極、小片陰極氣體擴散電極；
d、將400片2cm^cm陽極小片氣體擴散電極置於熱壓模具下框片1的400個下框開 口 3中，其催化層面朝上，而後在下框片1和400片的小片陽極氣體擴散電極上端面覆蓋一 張質子交換膜7，再用上框片2壓住質子交換膜7，將400片的小片陰極氣體擴散電極放置 在上框片2的400個上框開口中，其催化層面朝下，最後在上框片2和400片的小片陰極氣 體擴散電極的上端面覆蓋一張單獨的金屬上片6 ；
e、將熱壓模具和蓋於其上金屬上片6放入熱壓機中熱壓後並取出，其熱壓的溫度為 140°C，熱壓的壓力為75Bar，熱壓時間為5分鐘，從而製備出一張膜上有400張膜電極的連 體膜電極結構8;
f、將連體膜電極結構8從相鄰的單個膜電極的質子交換膜的中間位置處分隔開，等分 成2片膜電極，從而完成質子交換膜燃料電池膜電極的批量生產。其中，金屬下片5、金屬上片6的厚度為0. 5mm，各下框開口 3和各上框開口 4的各 條邊的尺寸都比置於其中的陽極小片氣體擴散電極或陰極小片氣體擴散電極的各條邊的 尺寸大0. 1mm，下框片和1上框片2的厚度比置於其各開口中的陽極小片氣體擴散電極或陰 極小片氣體擴散電極小0. 5mm，各上框開口 4和所對應的各下框開口 3重合，對應開口之間 的錯位誤差彡0. 01mm。
權利要求
一種膜電極的批量生產方法，其特徵在於其加工方法如下:(1)製備面積相同的陽極氣體擴散層、陰極氣體擴散層；(2)在所述的陽極氣體擴散層的表面塗覆陽極催化層形成陽極氣體擴散電極、在所述的陰極氣體擴散層的表面塗覆陰極催化層形成陰極氣體擴散電極；(3)將所述的陽極氣體擴散電極、陰極氣體擴散電極剪裁成尺寸相同、數量相同的小片陽極氣體擴散電極、小片陰極氣體擴散電極；(4)將所述的小片陽極氣體擴散電極、小片陰極氣體擴散電極分別置於熱壓模具框片的各個上框開口、下框開口之中，所述上框開口、下框開口的尺寸確保所述的小片陽極氣體擴散電極、小片陰極氣體擴散電極不易發生相對位移，所述上框開口、下框開口對應於垂直方向的同一位置，上框、下框之間平鋪有質子交換膜；(5)將整個熱壓模具放入熱壓機中熱壓後並取出，製備出一張膜上有多張膜電極的連體膜電極結構；(6)將連體膜電極結構從相鄰的單個膜電極的質子交換膜的中間位置處分隔開，等分成若干片膜電極。
2.根據權利要求1所述的一種膜電極的批量生產方法，其特徵在於其具體步驟如下a、裁剪兩大張尺寸相同的碳制纖維材料，每張碳制纖維材料的邊長尺寸都是將要製備 的單片膜電極的氣體擴散層邊長尺寸的倍數；將裁剪好的兩大張碳制纖維材料置於聚四氟 乙烯溶液中浸泡、取出後在空氣中陰乾、最後進行燒結，分別形成陽極氣體擴散基層和陰極 氣體擴散基層；將碳粉、聚四氟乙烯溶液構成的漿料分別塗覆在陽極氣體擴散基層和陰極 氣體擴散基層上、再進行燒結，製備得到陽極氣體擴散微孔子層和陰極氣體擴散微孔子層， 從而得到面積相同的陽極氣體擴散層、陰極氣體擴散層；b、將陽極催化劑和氫離子交換樹脂構成的混合溶液塗覆在a步中製得的陽極氣體擴 散層上並烘乾，在其表面形成陽極催化層，製得陽極氣體擴散電極；將陰極催化劑和氫離子 交換樹脂構成的混合溶液塗覆在a步中製得的陰極氣體擴散層上並烘乾，在其表面形成陰 極催化層，製得陰極氣體擴散電極；C、將b步中製得的陽極氣體擴散電極和陰極氣體擴散電極裁剪成尺寸相同、數量相同 的小片陽極氣體擴散電極、小片陰極氣體擴散電極；d、將所有的小片陽極氣體擴散電極放置在下框片的各下框開口中，其催化層面朝上， 而後在下框片和小片陽極氣體擴散電極上端面覆蓋一張質子交換膜，再用上框片壓住質子 交換膜，將所有小片陰極氣體擴散電極放置在上框片的各上框開口中，其催化層面朝下，最 後在上框片和小片陰極氣體擴散電極的上端面覆蓋一張單獨的金屬上片。e、將整個熱壓模具放入熱壓機中熱壓後並取出，製備出一張膜上有多張膜電極的連體 膜電極結構，熱壓的工藝條件為溫度為110°C 170°C、壓力為2Ba廣150Bar、熱壓時間為 0. 5分鐘 10分鐘；f、將連體膜電極結構從相鄰的單個膜電極的質子交換膜的中間位置處分隔開，等分成 若干片膜電極。
3.根據權利要求2所述的一種膜電極的批量生產方法，其特徵在於所述d步驟可以採用如下具體步驟將所有的小片陰極氣體擴散電極放置在下框片的各下框開口中，其催 化層面朝上，而後在下框片和小片陰極氣體擴散電極上端面覆蓋一張質子交換膜，再用上 框片壓住質子交換膜，將所有小片陽極氣體擴散電極放置在上框片的各上框開口中，其催 化層面朝下，最後在上框片和小片陽極氣體擴散電極的上端面覆蓋一張單獨的金屬上片。
4.根據權利要求2所述的一種膜電極的批量生產方法，其特徵在於所述碳制纖維材 料可以是碳纖維紙或碳纖維布，所述陽極氣體擴散基層和所述陰極極氣體擴散基層中聚四 氟乙烯的質量百分數為29Γ70%，所述陽極氣體擴散微孔子層和所述陰極氣體擴散微孔子層 中碳粉的含量都為0. 05mg/CnTl0mg/Cm2，所述陽極氣體擴散微孔子層和所述陰極氣體擴散 微孔子層中聚四氟乙烯的質量百分數都為29Γ70%，所述燒結溫度為300°C、50°C。
5.根據權利要求2所述的一種膜電極的批量生產方法，其特徵在於所述陽極催化 劑和陰極催化劑可以是 Pt/C、Pd/C、Ru/C、Rh/C、Pt_Sn、Pt_Ir、Pt-IrO2, Pt-Ru, Pt-Ru/C、 Pt-Ru-Ir、Pt-RuO2、RuO2、IrO2、RhO2、Pt、Ir、Pd、Rh，所述陽極催化劑和陰極催化劑的含量都 為0. 02mg/CnT20mg/Cm2，所述陽極催化層中的氫離子交換樹脂和所述陰極催化層中的氫離 子交換樹脂的質量百分數都為29Γ70%。
6.一種製作膜電極的熱壓模具，其特徵在於其包括下框片、上框片，所述下框片上表 面均布有下框開口，所述上框片下表面均布有上框開口，所述上框開口、下框開口尺寸相 同、數量相同、且對應於垂直方向的同一位置。
7.根據權利要求6所述的一種製作膜電極的熱壓模具，其特徵在於所述下框開口貫 穿所述下框片，所述下框片的下端面墊裝有下層金屬片。
8.根據權利要求6所述的一種製作膜電極的熱壓模具，其特徵在於所述上框開口貫 穿所述上框片，所述上框片的上端面覆蓋有上層金屬片。
全文摘要
本發明提供了一種膜電極的批量生產方法，其能批量化生產。其特徵在於其加工方法如下:(1)製備面積相同的陽極氣體擴散層、陰極氣體擴散層；(2)塗覆催化層形成陽極氣體擴散電極、陰極氣體擴散電極；(3)將所述的陽極氣體擴散電極、陰極氣體擴散電極剪裁成尺寸相同、數量相同的小片氣體擴散電極；(4)將所述的小片陽極氣體擴散電極、小片陰極氣體擴散電極分別置於熱壓模具框片的各個上框開口、下框開口之中，上框、下框之間平鋪有質子交換膜；(5)將整個熱壓模具放入熱壓機中熱壓製備出一張連體膜電極結構；(6)將連體膜電極結構從相鄰的單個膜電極的質子交換膜的中間位置處分隔開。
文檔編號H01M4/88GK101969129SQ20101050283
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月11日 優先權日2010年10月11日
發明者餘晴春, 胡鳴若 申請人:無錫國贏科技有限公司