粘性离型膜及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种粘性离型膜以及粘性离型膜、具有模式化粘合层的气体扩散层、具有模式化粘合层的三层膜电极、五层膜电极的制造方法。本发明专利技术公开的粘性离型膜的制造方法，包含如下步骤：用环己烷稀释热硬化粘合剂的粘合液，获得粘性浆料；将粘性浆料按离散分布的方式布置到离型膜上，形成由若干离散的粘性浆料点构成的粘性涂层；将粘性涂层烘干，获得粘性离型膜。本发明专利技术通过具有离散特征的粘性涂层和模式化粘合层，使得粘性离型膜应用于高分子电解质膜燃料电池时，既能够保证其黏着力，又保证了气体扩散层的透气性，确保了燃料电池的性能，而且能够自动化生产，提高了产出率，降低了制造成本。

【技术实现步骤摘要】
粘性离型膜及其制造方法
本专利技术涉及燃料电池的膜电池组件技术，特别涉及一种粘性离型膜以及粘性离型膜、具有模式化粘合层的气体扩散层、具有模式化粘合层的三层膜电极及五层膜电极的制造方法。
技术介绍
高分子电解质燃料电池（polymerelectrolytefuelcell，PEFC）是将具有氢离子交换特性的高分子膜作为电解质的燃料电池，有固体高分子电解质燃料电池（solidpolymerelectrolytefuelcells，SPEFC）、氢离子交换膜燃料电池（protonexchangemembranefuelcells，PEMFC）等多种名称。高分子电解质燃料电池（PEFC）与其他形式的燃料电池相比，有以下特性：工作温度为比较低的80℃左右，效率高，有很大的电流密度和输出密度，启动时间短，对负荷变化的反应很快。由于使用高分子作为电解质，没有腐蚀和电解质调节，对反应气体的压力变化不太敏感。由于其设计简单、制造方便和输出功率广泛，高分子电解质燃料电池（PEFC）应用范围广泛，如：环保车辆的动力源、现场安装型的发电、移动型电源及军事用电源等。高分子电解质燃料电池（PEFC）的最内层有“膜-电极”的膜电极组件（Membrane-ElectrodeAssembly，MEA）。因为“电极-膜-电极”的三层结构而称为3LAYER，在这3LAYER的电极外侧贴合气体扩散层，则称为5LAYER，在5LAYER的外侧上组装负责燃料的供应和排出反应而生的水的流路分离板后最终完成电堆。而制造膜电极组件的方法有两种：一种是在气体扩散层上直接涂布催化剂后与高分子电解质膜贴合的CCG（CatalystCoatedonGDL）方法，另一种是在高分子电解质膜上直接涂布催化剂的CCM（CatalystCoatedonMembrane）方法。但是，CCG方法存在气体扩散层材料的厚度偏差造成电极涂布不均匀的缺点，所以大部分的膜电极组件的厂家为大量生产不采用CCG方法而采用CCM方法。但为了贴合通过CCM方法制造的三层膜电极，即3LAYER膜电极（电极-膜-电极）和气体扩散层，需要将3LAYER和气体扩散层进行叠层压合。为了制造在3LAYER上贴合气体扩散层的五层膜电极，即5LAYER（气体扩散层-电极-膜-电极-气体扩散层），在气体扩散层或3LAYER上需要导入实现热贴合方式的粘合层。但如果为了3LAYER和气体扩散层的面贴合在气体扩散层或3LAYER上全面涂布Nafionbinder（全氟磺酸粘合剂）或硬化性胶水而进行贴合时，在3LAYER和气体扩散层的界面上会产生绝缘层而降低供应/排出燃料的特性、电导性，最终对燃料电池的功能带来非常不利的影响。另外，在贴合时，如果只在边框处涂布粘合剂或胶水时，会造成在电堆叠层或者后期加工时会发生‘气体扩散层’脱离或膨胀等的问题，对整体工程产出率带来不好的影响。
技术实现思路
根据本专利技术实施例，提供了一种粘性离型膜的制造方法，包含如下步骤：用环己烷稀释热硬化粘合剂的粘合液，获得粘性浆料；将粘性浆料按离散分布的方式布置到离型膜上，形成由若干离散的粘性浆料点构成的粘性涂层；将粘性涂层烘干，获得粘性离型膜。进一步，环己烷将热硬化粘合剂的粘合液稀释到固形分40%。进一步，粘性涂层的形状包含但不限于：点型、方形、圆形、多边形、多纳圈形、十字形、带状、格子形。进一步，粘性涂层的每个离散的粘性浆料点的直径为0.5mm。进一步，粘性涂层的每个离散的粘性浆料点的面积不小于0.01mm2。进一步，粘性涂层的厚度范围为0.1~200μm。。根据本专利技术又一实施例，提供了一种粘性离型膜，包含：离型膜和粘性涂层，粘性涂层覆盖在离型膜上，粘性涂层由若干离散的粘性浆料点组成。进一步，粘性涂层的形状包含但不限于如下一种或多种的组合：点型、方形、圆形、多边形、多纳圈形、十字形、带状、格子形。进一步，粘性涂层的厚度范围为0.1~200μm。进一步，每个粘性浆料点的面积不小于0.01mm2。根据本专利技术再一实施例，提供了一种具有模式化粘合层的气体扩散层的制造方法，包含如下步骤：将上述实施例的粘性离型膜面对面放置于气体扩散层上；对粘性离型膜和气体扩散层进行加温加压贴合，使粘性离型膜的粘性涂层转版至气体扩散层，获得具有模式化粘合层的气体扩散层。进一步，对粘性离型膜和气体扩散层所加的温度范围为50~300℃，压力范围为10~100kgf/cm2。进一步，对粘性离型膜和气体扩散层加温加压的时间范围为0.1~60分钟。进一步，模式化粘合层的总面积不超过气体扩散层的面积的30%。进一步，模式化粘合层的厚度范围为0.1~200μm。根据本专利技术再一实施例，提供了一种具有模式化粘合层的三层膜电极的制造方法，包含如下步骤：将两块上述实施例的粘性离型膜面对面分别放置于三层膜电极的两侧电极上；对面对面放置的粘性离型膜和三层膜电极进行加温加压贴合，使两块粘性离型膜的粘性涂层分别转版至三层膜电极的两侧电极，获得具有模式化粘合层的三层膜电极。进一步，对粘性离型膜和三层膜电极所加的温度范围为50~300℃，压力范围为10~100kgf/cm2。进一步，对粘性离型膜和三层膜电极加温加压的时间范围为0.1~60分钟。进一步，三层膜电极的每侧电极上的模式化粘合层的总面积不超过三层膜电极的每侧电极面积的30%。进一步，三层膜电极的每侧电极上的模式化粘合层的厚度范围为0.1~200μm。根据本专利技术再一实施例，提供了一种五层膜电极的制造方法，包含如下步骤：按照上述具有模式化粘合层的气体扩散层的制造方法获得具有模式化粘合层的气体扩散层；将一对具有模式化粘合层的气体扩散层分别面对面地放置于三层膜电极的两侧电极之上；对具有模式化粘合层的气体扩散层和三层膜电极加温加压贴合，获得五层膜电极。进一步，对具有模式化粘合层的气体扩散层和三层膜电极所加的温度范围为50~300℃，压力范围为10~100kgf/cm2。进一步，对具有模式化粘合层的气体扩散层和三层膜电极加温加压的范围为0.1~60分钟。根据本专利技术再一实施例，提供了一种五层膜电极的制造方法，包含如下步骤：按照上述具有模式化粘合层的三层膜电极的制造方法获得具有模式化粘合层的三层膜电极；将一对气体扩散层分别面对面地放置于具有模式化粘合层的三层膜电极的两侧之上；对气体扩散层和具有模式化粘合层的三层膜电极加温加压贴合，获得五层膜电极。进一步，对气体扩散层和具有模式化粘合层的三层膜电极所加的温度范围为50~300℃，压力范围为10~100kgf/cm2。进一步，对气体扩散层和具有模式化粘合层的三层膜电极加温加压的时间范围为0.1~60分钟。根据本专利技术实施例的粘性离型膜以及粘性离型膜、具有模式化粘合层的气体扩散层、具有模式化粘合层的三层膜电极、五层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粘性离型膜的制造方法，其特征在于，包含如下步骤：/n用环己烷稀释热硬化粘合剂的粘合液，获得粘性浆料；/n将所述粘性浆料按离散分布的方式布置到离型膜上，形成由若干离散的粘性浆料点构成的粘性涂层；/n将所述粘性涂层烘干，获得粘性离型膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种粘性离型膜的制造方法，其特征在于，包含如下步骤：
用环己烷稀释热硬化粘合剂的粘合液，获得粘性浆料；
将所述粘性浆料按离散分布的方式布置到离型膜上，形成由若干离散的粘性浆料点构成的粘性涂层；
将所述粘性涂层烘干，获得粘性离型膜。


2.如权利要求1所述粘性离型膜的制造方法，其特征在于，所述环己烷将所述热硬化粘合剂的粘合液稀释到固形分40%。


3.如权利要求1所述粘性离型膜的制造方法，其特征在于，所述粘性涂层的形状包含但不限于如下一种或多种的组合：点型、方形、圆形、多边形、多纳圈形、十字形、带状、格子形。


4.如权利要求3所述粘性离型膜的制造方法，其特征在于，所述粘性涂层的每个离散的粘性浆料点的直径为0.5mm。


5.如权利要求3或4所述粘性离型膜的制造方法，其特征在于，所述粘性涂层的每个离散的粘性浆料点的面积不小于0.01mm2。


6.如权利要求1所述粘性离型膜的制造方法，其特征在于，所述粘性涂层的厚度范围为0.1~200μm。


7.一种粘性离型膜，其特征在于，包含：离型膜和粘性涂层，所述粘性涂层覆盖在所述离型膜上，所述粘性涂层由若干离散的粘性浆料点组成。


8.如权利要求7所述粘性离型膜，其特征在于，所述粘性涂层的形状包含但不限于如下一种或多种的组合：点型、方形、圆形、多边形、多纳圈形、十字形、带状、格子形。


9.如权利要求8所述粘性离型膜的制造方法，其特征在于，所述粘性涂层的厚度为0.1~200μm。


10.如权利要求8所述粘性离型膜的制造方法，其特征在于，每个所述粘性浆料点的面积不小于0.01mm2。


11.一种具有模式化粘合层的气体扩散层的制造方法，其特征在于，包含如下步骤：
将按照权利要求7~10任一项所述粘性离型膜面对面放置于气体扩散层上；
对所述粘性离型膜和所述气体扩散层进行加温加压贴合，使所述粘性离型膜的所述粘性涂层转版至所述气体扩散层，获得具有模式化粘合层的气体扩散层。


12.如权利要求11所述具有模式化粘合层的气体扩散层的制造方法，其特征在于，对所述粘性离型膜和所述气体扩散层所加的温度范围为50~300℃，压力范围为10~100kgf/cm2。


13.如权利要求12所述具有模式化粘合层的气体扩散层的制造方法，其特征在于，对所述粘性离型膜和所述气体扩散层加温加压的时间范围为0.1~60分钟。


14.如权利要求11所述具有模式化粘合层的气体扩散层的制造方法，其特征在于，所述模式化粘合层的总面积不超过所述气体扩散层的面积的30%。


15.如权利要求11所述具有模式化粘合层的气体扩散层的制造方法，其特征在于，所述模式化粘合层的厚度范围为0.1~200μm。


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【专利技术属性】
技术研发人员：徐斌，
申请(专利权)人：上海文施绿极科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31