一种电解水制氢用膜电极的涂布装置的制作方法

本技术涉及电极膜涂布设备领域，尤其涉及一种电解水制氢用膜电极的涂布装置。

背景技术：

1、膜电极组件(membrane electrode assembly，mea)是电解水制氢的核心部件，是集质子交换膜、催化层、扩散层于一体的组合件。膜电极为电解的反应物提供反应场所，将电能转化为化学能，其制备水平的高低直接制约电解池的性能。

2、膜电极组件常用到多层膜电极设计，多层膜电极的设计给膜电极制备带来挑战。目前，膜电极制备的制备方法主要为两种，一是狭缝挤压直涂法，通过配有狭缝的涂布头进行涂抹，二是通过涂布辊带料直途。两种方法在进行多层膜电极生产时，则需要多道重复工序来涂布多层浆料，而且为避免不同工序料层之间应力带来的涂布异常，往往在不同工序之间插干燥工艺，这就导致了多层膜电极生产的效率低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供一种电解水制氢用膜电极的涂布装置。

2、本实用新型提供一种电解水制氢用膜电极的涂布装置，包括：底座，所述底座包括涂布辊支架、负压腔室和固定阶梯，所述涂布辊支架上设置用于传送电极膜幅片的涂布辊，所述固定阶梯上固定设置有用于涂布电极膜材料的涂布头，所述负压腔室设置于所述涂布辊支架和所述固定阶梯之间；

3、其中，所述涂布头包括：涂布唇、可堆叠的涂布头组件、封板和导向边；所述涂布唇和所述涂布辊之间形成平行的狭缝，所述涂布唇的顶面倾斜；每个涂布头组件的顶面倾斜，每个涂布头组件内部设置有膜涂料通道，所述膜涂料通道连通设置于顶面上的出料缝隙，每个所述膜涂料通道接通独立的进料管；一个涂布头组件固定设置在背离所述涂布辊的所述涂布唇一侧，后续的涂布头组件通过连接部依次连接于在前的涂布头组件上，最后一个涂布头组件连接用于封装的封板，所述涂布头两边设置用于防止涂料侧溢的导向边；所述进料管连接加料机构。

4、更进一步地，所述涂布唇靠近所述涂布辊的边缘设置145°的扬角，以改善涂布唇和涂布辊之间弯液面处浆料层流动平滑性。

5、更进一步地，所述导向边分成若干段，其中一段与所述涂布唇一体成型，其余段与涂布头组件一体成型，涂布头组件与涂布唇组合时，或涂布头组件与涂布头组件组合时，相邻的导向边分段对接。

6、更进一步地，所述涂布唇设置有不同规格，每个规格的涂布唇与所述涂布辊之间的缝隙的宽度为不同的设定值；所述出料缝隙中可穿插设置不同厚度的调节板，所述调节板调整所述出料缝隙的宽度。

7、更进一步地，所述涂布辊和所述涂布头处设置水平设置的滑轨，所述滑轨上滑动设置有监视涂布唇与涂布辊侧壁之间平行度和监测电极膜涂布情况的ccd相机，所述ccd相机通过总线连接plc控制单元。

8、更进一步地，延伸至所述膜涂料通道内的进料管均匀的分布多个进料孔。

9、更进一步地，所述负压腔室内设置气压传感器，所述负压腔室经设置单向阀的管路连接抽气泵，所述气压传感器通信连接控制单元，所述抽气泵连接泵驱动电路，所述泵驱动电路电连接plc控制单元。

10、更进一步地，所述加料机构包括设置若干独立储料室的储料箱，每个所述储料室内设置送料泵，所述送料泵经设置电动阀门和流量传感器的管路连接所述进料管，所述电动阀门、流量传感器和送料泵电连接plc控制单元。

11、更进一步地，所述储料室外设置恒温水槽，所述恒温水槽内设置温度传感器，所述恒温水槽内设置布水器，所述布水器通过设置布水器阀门的管路连接冷却水管，所述恒温水槽设置溢水排水口，所述恒温水槽内设置加热器，所述布水器阀门和所述加热器电连接plc控制单元。

12、更进一步地，所述储料室内设置喷淋喷嘴和搅拌机，所述喷淋喷嘴经设置喷淋阀门的管路连接水管，所述搅拌机电连接搅拌机驱动电路，所述喷淋阀门和所述搅拌机驱动电路电连接plc控制单元。

13、本实用新型实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

14、本实用新型中，每个涂布头组件内部设置有膜涂料通道，所述膜涂料通道连通设置于顶面上的出料缝隙，每个所述膜涂料通道接通独立的进料管；一个涂布头组件固定设置在背离所述涂布辊的所述涂布唇一侧，后续的涂布头组件通过连接部依次连接于在前的涂布头组件上，最后一个涂布头组件连接用于封装的封板，所述涂布头两边设置用于防止涂料侧溢的导向边。涂布头组件支持灵活级联，支持多层电极膜浆料通过涂布头组件形成的斜面流下，涂布到涂布辊的电极膜幅片上，能够制备多层膜结构的电极膜，提高制膜效率。本申请中所述负压腔室能够配合涂布辊，稳定涂布辊和涂布唇之间的浆料状态，保证涂布的效果。

15、本申请通过设置不同规格涂布唇来调节涂布辊和涂布唇之间的间距，通过设置不同厚度的调节板来调整出料缝隙宽度，灵活简便地支持不同规格电极膜的生产。

16、本申请储料箱能够有效保持浆料状态，避免涂布质量因浆料不稳定而降低。

17、本申请设置的ccd相机支持实时监测涂布情况，支持对涂布唇和涂布辊之间缝隙的平行度进行监测。

技术特征：

1.一种电解水制氢用膜电极的涂布装置，其特征在于，包括：底座(3)，所述底座(3)包括涂布辊支架(31)、负压腔室(32)和固定阶梯(33)，所述涂布辊支架(31)上设置用于传送电极膜幅片的涂布辊(1)，所述固定阶梯(33)上固定设置有用于涂布电极膜材料的涂布头(2)，所述负压腔室(32)设置于所述涂布辊支架(31)和所述固定阶梯(33)之间；

2.根据权利要求1所述电解水制氢用膜电极的涂布装置，其特征在于，所述涂布唇(21)靠近所述涂布辊(1)的边缘设置145°的扬角，以改善涂布唇(21)和涂布辊(1)之间弯液面处浆料层流动平滑性。

3.根据权利要求1所述电解水制氢用膜电极的涂布装置，其特征在于，所述导向边(24)分成若干段，其中一段与所述涂布唇(21)一体成型，其余段与涂布头组件(22)一体成型，涂布头组件(22)与涂布唇(21)组合时，或涂布头组件(22)与涂布头组件(22)组合时，相邻的导向边分段对接。

4.根据权利要求1所述电解水制氢用膜电极的涂布装置，其特征在于，所述涂布唇(21)设置有不同规格，每个规格的涂布唇与所述涂布辊(1)之间的缝隙的宽度为不同的设定值；所述出料缝隙中可穿插设置不同厚度的调节板(221)，所述调节板(221)调整所述出料缝隙的宽度。

5.根据权利要求1所述电解水制氢用膜电极的涂布装置，其特征在于，所述涂布辊(1)和所述涂布头(2)处设置水平设置的滑轨(41)，所述滑轨(41)上滑动设置有监视涂布唇(21)与涂布辊(1)侧壁之间平行度和监测电极膜涂布情况的ccd相机(4)，所述ccd相机(4)通过总线连接plc控制单元。

6.根据权利要求1所述电解水制氢用膜电极的涂布装置，其特征在于，延伸至所述膜涂料通道内的进料管均匀的分布多个进料孔。

7.根据权利要求1所述电解水制氢用膜电极的涂布装置，其特征在于，所述负压腔室(32)内设置气压传感器，所述负压腔室(32)经设置单向阀的管路连接抽气泵，所述气压传感器通信连接控制单元，所述抽气泵连接泵驱动电路，所述泵驱动电路电连接plc控制单元。

8.根据权利要求1所述电解水制氢用膜电极的涂布装置，其特征在于，所述加料机构(5)包括设置若干独立储料室的储料箱，每个所述储料室内设置送料泵，所述送料泵经设置电动阀门和流量传感器的管路连接所述进料管，所述电动阀门、流量传感器和送料泵电连接plc控制单元。

9.根据权利要求8所述电解水制氢用膜电极的涂布装置，其特征在于，所述储料室外设置恒温水槽，所述恒温水槽内设置温度传感器，所述恒温水槽内设置布水器，所述布水器通过设置布水器阀门的管路连接冷却水管，所述恒温水槽设置溢水排水口，所述恒温水槽内设置加热器，所述布水器阀门、温度传感器和所述加热器电连接plc控制单元。

10.根据权利要求8所述电解水制氢用膜电极的涂布装置，其特征在于，所述储料室内设置喷淋喷嘴和搅拌机，所述喷淋喷嘴经设置喷淋阀门的管路连接水管，所述搅拌机电连接搅拌机驱动电路，所述喷淋阀门和所述搅拌机驱动电路电连接plc控制单元。

技术总结
本技术涉及支持多层涂布的一种电解水制氢用膜电极的涂布装置，包括：底座，底座上设置用于传送电极膜幅片的涂布辊，用于涂布电极膜材料的涂布头和负压腔室；涂布头包括：涂布唇、可堆叠的涂布头组件、封板和导向边；涂布唇和涂布辊之间形成平行的狭缝，涂布唇的顶面倾斜；每个涂布头组件的顶面倾斜，每个涂布头组件内部设置有膜涂料通道，膜涂料通道连通设置于顶面上的出料缝隙，每个膜涂料通道接通独立的进料管；一个涂布头组件固定设置在背离涂布辊的涂布唇一侧，后续的涂布头组件通过连接部依次连接于在前的涂布头组件上，最后一个涂布头组件连接用于封装的封板，涂布头两边设置用于防止涂料侧溢的导向边；进料管连接加料机构。

技术研发人员：张真,苗乃乾,张蕾蕾,张诗洋
受保护的技术使用者：山东氢谷新能源技术研究院
技术研发日：20231227
技术公布日：2024/9/23