一种氢燃料电池膜电极组件的制备设备及制备方法技术

本发明专利技术属于氢燃料电池生产设备领域，提供了一种氢燃料电池膜电极组件的制备设备及制备方法。本发明专利技术的设备包括阴极GDL料仓、阳极GDL料仓、5CCM料仓、GDL四轴搬运机构、GDL视觉定位装置、移动机构、吸附平台、点胶机构、5CCM四轴搬运机构、5CCM视觉定位装置、打码机、压合机构以及控制器。该设备集成了片料存放、搬运、定位、点胶、打码及压合等操作。使得膜电极组件生产过程中的各个环节实现了自动化，减少人工成本，提高了生产效率，减少失误率。并且本设备的各个机构以及工位的空间布局合理，整体结构紧凑，占用空间小。此外，本发明专利技术的制备方法，采用双工位并行运行，互不干涉，优化了设备的运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池膜电极组件的制备设备及制备方法
本专利技术属于氢燃料电池生产设备领域，尤其涉及一种氢燃料电池膜电极组件的制备设备及制备方法。
技术介绍
燃料电池是很有发展前途的新动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极。其和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的，因而电池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质(燃料和氧化剂)是在反应的同时源源不断地输入，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点。膜电极组件(MEA)是氢燃料电池最重要的部件之一，它是燃料电池芯片(3CCM)、气体扩散层(GDL)等部分组成，它的工作原理是通过阴、阳极的电催化作用和质子交换膜的质子传导性，使位于电极两侧的氢气和氧气发生电化学反应，产生电能。3CCM包含CCM(质子交换膜)以及喷涂在正反两面的阴、阳极催化剂(其中CCM阴极喷涂阴极催化剂，CCM阳极喷涂阳极催化剂)；5CCM包含3CCM以及分布在两面的PEN边框膜。目前，在制备膜电极组件的过程中，GDL以及CCM主要采用人工上料，但人工上料的方式生产效率不高，并且无法实现自动化生产。为此，亟需一种膜电极组件制备设备及相关的制备工艺。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种氢燃料电池膜电极组件的制备设备及制备方法，旨在解决氢燃料电池的膜电极组件采用人工上料方式所存在的生产效率低以及无法实现自动化生产的问题。本专利技术是这样实现的，一种氢燃料电池膜电极组件的制备设备，包括阴极GDL料仓、阳极GDL料仓、5CCM料仓、GDL四轴搬运机构、GDL视觉定位装置、移动机构、吸附平台、点胶机构、5CCM四轴搬运机构、5CCM视觉定位装置、打码机、压合机构以及控制器；所述GDL四轴搬运机构用于将阴极GDL料仓中的阴极GDL以及阳极GDL料仓中的阳极GDL搬运至吸附平台上；所述GDL视觉定位装置用于采集所述GDL四轴搬运机构上抓取的GDL片料的方位信息，并反馈至控制器中，所述控制器将其接收到的方位信息进行处理，并根据处理结果控制所述GDL四轴搬运机构做相应的转动，以将GDL片料的方位校正至设定的角度；所述5CCM四轴搬运机构用于将5CCM搬运至所述吸附平台上，以及将膜电极组件搬运至所述压合机构的上料区；所述5CCM视觉定位装置用于采集所述5CCM四轴搬运机构上抓取的5CCM片料的方位信息，并反馈至控制器中，所述控制器将其接收到的方位信息进行处理，并根据处理结果控制所述5CCM四轴搬运机构做相应的转动，以将5CCM片料的方位校正至设定的角度；所述吸附平台用于承载片料以及将片料吸平，所述吸附平台安装在所述移动机构上；所述移动机构用于驱动所述吸附平台，使于靠近所述GDL四轴搬运机构的位置与靠近所述5CCM四轴搬运机构的位置之间往复移动；所述控制器中存储有点胶路径信息，所述控制器控制所述点胶机构沿设定的点胶路线给所述吸附平台上的片料点胶；所述打码机用于给膜电极组件打码；所述压合机构用于压合膜电极组件；所述控制器分别与所述GDL四轴搬运机构、GDL视觉定位装置、移动机构、点胶机构、5CCM四轴搬运机构、5CCM视觉定位装置、打码机以及压合机构电连接，从而与各机构及装置实现数据交互。进一步的，所述阴极GDL料仓、阳极GDL料仓以及5CCM料仓中均设置有片料顶升组件，所述片料顶升组件包括升降板、步进电机、若干导向轴以及若干限位块，所述步进电机的传动杆末端与所述升降板的底面固定连接，所述若干导向轴分布在所述步进电机周围，所述导向轴的顶端与所述升降板的底部固定连接，所述限位块与所述导向轴套设在所述导向轴的外周缘上，所述导向轴能相对所述限位块上下活动。进一步的，所述GDL四轴搬运机构包括GDL抓取装置，所述GDL抓取装置包括第一真空多功板、第一真空发生器以及伯努利吸盘，所述第一真空多功板上设置有若干真空吸孔；所述第一真空发生器以及伯努利吸盘均与所述控制器电连接，伯努利吸盘工作时，吹出高速流体，在高速流动的流体附近产生低压，该低压能使不同方向的气体穿过GDL叠料，使该GDL叠料相互分离，顶部的GDL片料在吸力的作用下被吸附至所述第一吸真空多功板底面，所述第一吸真空多功板底面划分有多个区域，各个区域的形状及大小与某一规格GDL片料的形状及大小相匹配，从而实现第一吸真空多功板对不同规格GDL片料的兼容性；当GDL片料被吸附至第一吸真空多功板的底面时，关闭所述伯努利吸盘，并开启第一真空发生器，所述第一真空多功板下方形成负压，将GDL片料吸平，当所述第一真空发生器关闭时，所述第一真空多功板下方负压消失，放下GDL片料。进一步的，所述5CCM四轴搬运机构包括5CCM抓取装置，所述5CCM抓取装置包括第二真空多功板以及第二真空发生器，所述第二真空多功板上设置有若干真空吸孔，所述第二吸真空多功板底面划分有多个区域，各个区域的形状及大小与某一规格5CCM片料的形状及大小相匹配，从而实现第二吸真空多功板对不同规格5CCM片料的兼容性；所述第二真空发生器与所述控制器电连接，所述第二真空发生器工作时，所述第二真空多功板下方形成负压，将5CCM片料吸紧，当所述第二真空发生器关闭时，所述第二真空多功板下方负压消失，放下5CCM片料。进一步的，所述制备设备还包括分料机构、中转平台以及隔纸回收仓，所述分料机构与控制器电连接；所述分料机构包括X轴移动模组、Z轴移动模组、用于抓取5CCM片料或隔纸的抓取装置以及色标传感器；所述抓取装置通过所述X轴移动模组、Z轴移动模组实现移动以及定位，所述色标传感器通过色差来判断所述抓取装置抓取的片料，当所述抓取装置抓取的片料是5CCM片料时，控制器控制所述分料机构将5CCM片料放置在所述中转平台上，以待所述5CCM四轴搬运机构搬运，当所述抓取装置抓取的片料是隔纸时，控制器控制所述分料机构将隔纸放入所述隔纸回收仓。进一步的，所述压合机构包括安装架、压合电缸、加热板以及压合平台，所述压合电缸固定在所述安装架上，所述加热板安装于所述压合电缸的传动杆末端，所述压合平台位于所述加热板的下方。进一步的，所述压合机构还包括输送机构，所述输送机构包括传送电机以及皮带轮组件，所述传送电机与所述皮带轮组件传动连接，所述皮带轮组件中的皮带与所述压合平台固定连接。进一步的，所述制备设备还包括安全系统，所述安全系统包括护罩，所述护罩上开设有料仓口以及操作口，所述料仓口以及操作口处设置有安全光栅，所述安全光栅与所述控制器电连接，当所述安全光栅检测到有手伸入所述料仓口以及操作口时，所述控制器控制设备停止运行；所述安全系统还包括门检测开关，所述门检测开关设置于所述护罩上的开门处，门打开时，所述门检测开关将信号反馈至控制器，控制器控制设备停止运行；所述安全系统还包括料仓进出机构、弹出确认按钮、无料检测装置以及声光提示器，当所述阴极GDL料仓、阳极GDL料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池膜电极组件的制备设备，其特征在于，包括阴极GDL料仓、阳极GDL料仓、5CCM料仓、GDL四轴搬运机构、GDL视觉定位装置、移动机构、吸附平台、点胶机构、5CCM四轴搬运机构、5CCM视觉定位装置、打码机、压合机构以及控制器；/n所述GDL四轴搬运机构用于将阴极GDL料仓中的阴极GDL以及阳极GDL料仓中的阳极GDL搬运至吸附平台上；/n所述GDL视觉定位装置用于采集所述GDL四轴搬运机构上抓取的GDL片料的方位信息，并反馈至控制器中，所述控制器将其接收到的方位信息进行处理，并根据处理结果控制所述GDL四轴搬运机构做相应的转动，以将GDL片料的方位校正至设定的角度；/n所述5CCM四轴搬运机构用于将5CCM搬运至所述吸附平台上，以及将膜电极组件搬运至所述压合机构的上料区；/n所述5CCM视觉定位装置用于采集所述5CCM四轴搬运机构上抓取的5CCM片料的方位信息，并反馈至控制器中，所述控制器将其接收到的方位信息进行处理，并根据处理结果控制所述5CCM四轴搬运机构做相应的转动，以将5CCM片料的方位校正至设定的角度；/n所述吸附平台用于承载片料以及将片料吸平，所述吸附平台安装在所述移动机构上；所述移动机构用于驱动所述吸附平台，使于靠近所述GDL四轴搬运机构的位置与靠近所述5CCM四轴搬运机构的位置之间往复移动；/n所述控制器中存储有点胶路径信息，所述控制器控制所述点胶机构沿设定的点胶路线给所述吸附平台上的片料点胶；/n所述打码机用于给膜电极组件打码；/n所述压合机构用于压合膜电极组件；/n所述控制器分别与所述GDL四轴搬运机构、GDL视觉定位装置、移动机构、点胶机构、5CCM四轴搬运机构、5CCM视觉定位装置、打码机以及压合机构电连接，从而与各机构及装置实现数据交互。/n...

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池膜电极组件的制备设备，其特征在于，包括阴极GDL料仓、阳极GDL料仓、5CCM料仓、GDL四轴搬运机构、GDL视觉定位装置、移动机构、吸附平台、点胶机构、5CCM四轴搬运机构、5CCM视觉定位装置、打码机、压合机构以及控制器；
所述GDL四轴搬运机构用于将阴极GDL料仓中的阴极GDL以及阳极GDL料仓中的阳极GDL搬运至吸附平台上；
所述GDL视觉定位装置用于采集所述GDL四轴搬运机构上抓取的GDL片料的方位信息，并反馈至控制器中，所述控制器将其接收到的方位信息进行处理，并根据处理结果控制所述GDL四轴搬运机构做相应的转动，以将GDL片料的方位校正至设定的角度；
所述5CCM四轴搬运机构用于将5CCM搬运至所述吸附平台上，以及将膜电极组件搬运至所述压合机构的上料区；
所述5CCM视觉定位装置用于采集所述5CCM四轴搬运机构上抓取的5CCM片料的方位信息，并反馈至控制器中，所述控制器将其接收到的方位信息进行处理，并根据处理结果控制所述5CCM四轴搬运机构做相应的转动，以将5CCM片料的方位校正至设定的角度；
所述吸附平台用于承载片料以及将片料吸平，所述吸附平台安装在所述移动机构上；所述移动机构用于驱动所述吸附平台，使于靠近所述GDL四轴搬运机构的位置与靠近所述5CCM四轴搬运机构的位置之间往复移动；
所述控制器中存储有点胶路径信息，所述控制器控制所述点胶机构沿设定的点胶路线给所述吸附平台上的片料点胶；
所述打码机用于给膜电极组件打码；
所述压合机构用于压合膜电极组件；
所述控制器分别与所述GDL四轴搬运机构、GDL视觉定位装置、移动机构、点胶机构、5CCM四轴搬运机构、5CCM视觉定位装置、打码机以及压合机构电连接，从而与各机构及装置实现数据交互。


2.如权利要求1所述的制备设备，其特征在于，所述阴极GDL料仓、阳极GDL料仓以及5CCM料仓中均设置有片料顶升组件，所述片料顶升组件包括升降板、步进电机、若干导向轴以及若干限位块，所述步进电机的传动杆末端与所述升降板的底面固定连接，所述若干导向轴分布在所述步进电机周围，所述导向轴的顶端与所述升降板的底部固定连接，所述限位块与所述导向轴套设在所述导向轴的外周缘上，所述导向轴能相对所述限位块上下活动。


3.如权利要求1所述的制备设备，其特征在于，所述GDL四轴搬运机构包括GDL抓取装置，所述GDL抓取装置包括第一真空多功板、第一真空发生器以及伯努利吸盘，所述第一真空多功板上设置有若干真空吸孔；所述第一真空发生器以及伯努利吸盘均与所述控制器电连接，伯努利吸盘工作时，吹出高速流体，在高速流动的流体附近产生低压，该低压能使不同方向的气体穿过GDL叠料，使该GDL叠料相互分离，顶部的GDL片料在吸力的作用下被吸附至所述第一吸真空多功板底面；所述第一吸真空多功板底面划分有多个区域，各个区域的形状及大小与某一规格GDL片料的形状及大小相匹配，从而实现第一吸真空多功板对不同规格GDL片料的兼容性；当GDL片料被吸附至第一吸真空多功板的底面时，关闭所述伯努利吸盘，并开启第一真空发生器，所述第一真空多功板下方形成负压，将GDL片料吸平，当所述第一真空发生器关闭时，所述第一真空多功板下方负压消失，放下GDL片料。


4.如权利要求1所述的制备设备，其特征在于，所述5CCM四轴搬运机构包括5CCM抓取装置，所述5CCM抓取装置包括第二真空多功板以及第二真空发生器，所述第二真空多功板上设置有若干真空吸孔，所述第二吸真空多功板底面划分有多个区域，各个区域的形状及大小与某一规格5CCM片料的形状及大小相匹配，从而实现第二吸真空多功板对不同规格5CCM片料的兼容性；所述第二真空发生器与所述控制器电连接，所述第二真空发生器工作时，所述第二真空多功板下方形成负压，将5CCM片料吸紧，当所述第二真空发生器关闭时，所述第二真空多功板下方负压消失，放下5CCM片料。


5.如权利要求1所述的制备设备，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡奇志，吴威元，
申请(专利权)人：深圳市世椿智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44