一种质子交换膜双侧催化层涂布方法和定位保护膜技术

本发明专利技术公开了一种质子交换膜双侧催化层涂布方法和定位保护膜。该质子交换膜双侧催化层涂布方法包括步骤：S1：对保护膜料卷进行冲切处理，形成定位保护膜，定位保护膜沿其长度方向具有周期性的活性区腔口和周期性的贴合定位孔；S2：在质子交换膜的第一侧和第二侧贴合定位保护膜，贴合辊上的定位销与贴合定位孔插入配合，并在质子交换膜的第一侧和第二侧的待涂覆区进行间歇式涂布，分别形成第一催化层和第二催化层。本发明专利技术通过提升质子交换膜两侧的定位保护膜的定位精度，使质子交换膜两侧的定位保护膜的活性区腔口具有较高的对位精度，在间歇式涂布过程中，减小质子交换膜两侧的催化层的对位偏差，降低膜电极材料化学衰减的可能性，延长寿命。延长寿命。延长寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜双侧催化层涂布方法和定位保护膜


[0001]本专利技术涉及质子交换膜涂布方法
，尤其涉及一种质子交换膜双侧催化层涂布方法和定位保护膜。

技术介绍

[0002]膜电极(MEA)作为燃料电池系统核心零部件，是实现化学能向电能转化的关键场所，其组成包括质子交换膜、阴/阳极催化层、阴/阳极气体扩散层和密封边框材料。
[0003]随着车用市场对于大功率燃料电池系统的需求增长，膜电极制造年产能逐步逼近千万片级别，具备连续化、高效率生产优势的卷对卷直接涂布技术已经逐步在膜电极CCM组件制备领域得到应用，以满足产品大规模批量制造需求。除高产能目标外，产品可制造能力和制造精度对膜电极的应用同样至关重要。
[0004]在CCM卷对卷直接涂布过程中，通常采用设备纠偏系统及视觉定位控制系统保证质子交换膜卷绕过程整齐，以及阴极/阳极催化层相对位置准确。目前，行业高精度狭缝涂布设备的单侧涂层尺寸精度最小可达
±
1mm，但进行双面直接涂布时，双侧涂层对位偏差可能会增至
±
2mm。如果使用非透明质子交换膜，基于视觉定位控制的系统对位偏差会被进一步放大，导致双侧催化层的对位偏差增大，造成局部膜电极材料的化学衰减加剧，缩短膜电极寿命。
[0005]因此，如何延长膜电极寿命，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种质子交换膜双侧催化层涂布方法，以延长膜电极寿命。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]一种质子交换膜双侧催化层涂布方法，包括步骤：
[0009]S1：对保护膜料卷进行冲切处理，形成定位保护膜，所述定位保护膜沿其长度方向具有周期性的活性区腔口和周期性的贴合定位孔；
[0010]S2：在质子交换膜的第一侧和第二侧贴合所述定位保护膜，贴合辊上的定位销与所述贴合定位孔插入配合，并在质子交换膜的第一侧和第二侧的待涂覆区进行间歇式涂布，分别形成第一催化层和第二催化层。
[0011]可选地，在上述质子交换膜双侧催化层涂布方法中，所述定位保护膜包括第一定位保护膜和第二定位保护膜，所述步骤S2包括：
[0012]S2
‑
A1：将所述第一定位保护膜与所述质子交换膜的第一侧进行卷对卷贴合；
[0013]S2
‑
A2：在所述质子交换膜的第一侧进行间歇式涂布，以在所述第一定位保护膜的活性区腔口形成第一催化层；
[0014]S2
‑
A3：将所述第一催化层烘干后收卷；
[0015]S2
‑
A4：撕除所述质子交换膜的背膜，将所述第二定位保护膜与所述质子交换膜的
第二侧进行卷对卷贴合；
[0016]S2
‑
A5：在所述质子交换膜的第二侧进行间歇式涂布，以在所述第二定位保护膜的活性区腔口形成第二催化层；
[0017]S2
‑
A6：对所述第二催化层进行烘干，所述第二催化层的一侧
[0018]同时与第一支撑背膜和第二支撑背膜贴合并同步收卷，所述第一支撑背膜位于所述第一催化层背离所述质子交换膜的一侧，所述第二支撑背膜位于所述第二催化层背离所述质子交换膜的一侧。
[0019]可选地，在上述质子交换膜双侧催化层涂布方法中，如果所述第一定位保护膜的厚度超过厚度阈值，则所述步骤S2
‑
A5与S2
‑
A4之间还包括：
[0020]S2
‑
B：撕除第一定位保护膜。
[0021]可选地，在上述质子交换膜双侧催化层涂布方法中，所述定位保护膜包括第一定位保护膜和第二定位保护膜，所述步骤S2包括：
[0022]S2
‑
C1：将所述第一定位保护膜与所述质子交换膜的第一侧进行卷对卷贴合；
[0023]S2
‑
C2：撕除所述质子交换膜的背膜，将所述第二定位保护膜与所述质子交换膜的第二侧进行卷对卷贴合；
[0024]S2
‑
C3：对所述质子交换膜的两侧进行间歇式涂布，形成第一催化层和第二催化层；
[0025]S2
‑
C4：对所述第一催化层和所述第二催化层进行烘干，同时与第一支撑背膜和第二支撑背膜贴合并同步收卷，所述第一支撑背膜位于所述第一催化层背离所述质子交换膜的一侧，所述第二支撑背膜位于所述第二催化层背离所述质子交换膜的一侧。
[0026]可选地，在上述质子交换膜双侧催化层涂布方法中，所述步骤S2
‑
C3中，对所述质子交换膜的两侧同步进行间歇式涂布，或者，对所述质子交换膜的两侧依次进行间歇式涂布。
[0027]可选地，在上述质子交换膜双侧催化层涂布方法中，所述定位保护膜包括第一定位保护膜和第二定位保护膜，所述步骤S2包括：
[0028]S2
‑
D1：将所述第一定位保护膜与所述质子交换膜的第一侧进行卷对卷贴合；
[0029]S2
‑
D2：撕除所述质子交换膜的背膜，将所述第二定位保护膜与所述质子交换膜的第二侧进行卷对卷贴合；
[0030]S2
‑
D3：对所述质子交换膜的第一侧进行间歇式涂布，形成第一催化层；
[0031]S2
‑
D4：对所述第一催化层进行烘干收卷，同时，剥离第一定位保护膜；
[0032]S2
‑
D5：对所述质子交换膜的第二侧进行间歇式涂布，形成第二催化层；
[0033]S2
‑
D6：对所述第二催化层进行烘干，同时与第一支撑背膜和第二支撑背膜贴合并同步收卷，所述第一支撑背膜位于所述第一催化层背离所述质子交换膜的一侧，所述第二支撑背膜位于所述第二催化层背离所述质子交换膜的一侧。
[0034]可选地，在上述质子交换膜双侧催化层涂布方法中，还包括位于步骤S2之后的步骤S3：依次撕除第一支撑背膜、第二支撑背膜、第一定位保护膜和第二定位保护膜后，与边框进行滚压贴合。
[0035]可选地，在上述质子交换膜双侧催化层涂布方法中，所述活性区腔口为矩形孔、菱形孔、多边形孔或者缺角矩形孔。
[0036]可选地，在上述质子交换膜双侧催化层涂布方法中，所述定位保护膜包括多条活性区腔口，在所述定位保护膜的宽度方向，多条所述活性区腔口并列设置。
[0037]可选地，在上述质子交换膜双侧催化层涂布方法中，所述定位保护膜在110℃，5min的热收缩率＜0.1％；所述定位保护膜的厚度为10～200μm，公差小于等于10μm；所述第一催化层和所述第二催化层的浆料粘度为20～100000mPa
·
s；所述第一催化层和所述第二催化层的浆料干燥温度为50
‑
100℃。
[0038]一种定位保护膜，用于如上所述的质子交换膜双侧催化层涂布方法，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜双侧催化层涂布方法，其特征在于，包括步骤：S1：对保护膜料卷进行冲切处理，形成定位保护膜，所述定位保护膜沿其长度方向具有周期性的活性区腔口和周期性的贴合定位孔；S2：在质子交换膜的第一侧和第二侧贴合所述定位保护膜，贴合辊上的定位销与所述贴合定位孔插入配合，并在质子交换膜的第一侧和第二侧的待涂覆区进行间歇式涂布，分别形成第一催化层和第二催化层。2.根据权利要求1所述的质子交换膜双侧催化层涂布方法，其特征在于，所述定位保护膜包括第一定位保护膜和第二定位保护膜，所述步骤S2包括：S2
‑
A1：将所述第一定位保护膜与所述质子交换膜的第一侧进行卷对卷贴合；S2
‑
A2：在所述质子交换膜的第一侧进行间歇式涂布，以在所述第一定位保护膜的活性区腔口形成第一催化层；S2
‑
A3：将所述第一催化层烘干后收卷；S2
‑
A4：撕除所述质子交换膜的背膜，将所述第二定位保护膜与所述质子交换膜的第二侧进行卷对卷贴合；S2
‑
A5：在所述质子交换膜的第二侧进行间歇式涂布，以在所述第二定位保护膜的活性区腔口形成第二催化层；S2
‑
A6：对所述第二催化层进行烘干，所述第二催化层的一侧同时与第一支撑背膜和第二支撑背膜贴合并同步收卷，所述第一支撑背膜位于所述第一催化层背离所述质子交换膜的一侧，所述第二支撑背膜位于所述第二催化层背离所述质子交换膜的一侧。3.根据权利要求2所述的质子交换膜双侧催化层涂布方法，其特征在于，如果所述第一定位保护膜的厚度超过厚度阈值，则所述步骤S2
‑
A5与S2
‑
A4之间还包括：S2
‑
B：撕除第一定位保护膜。4.根据权利要求1所述的质子交换膜双侧催化层涂布方法，其特征在于，所述定位保护膜包括第一定位保护膜和第二定位保护膜，所述步骤S2包括：S2
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C1：将所述第一定位保护膜与所述质子交换膜的第一侧进行卷对卷贴合；S2
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C2：撕除所述质子交换膜的背膜，将所述第二定位保护膜与所述质子交换膜的第二侧进行卷对卷贴合；S2
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C3：对所述质子交换膜的两侧进行间歇式涂布，形成第一催化层和第二催化层；S2
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C4：对所述第一催化层和所述第二催化层进行烘干，同时与第一支撑背膜和第二支撑背膜贴合并同步收卷，所述第一支撑背膜位于所述第一催化层背离所述质子交换膜的一侧，所述第二支撑背膜位于所述第二催化层背离所述质子交换膜的一侧。5.根据权利要求4所述的质子交换膜双侧催化层涂布方法，其特征在于，所述步骤S2
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：任欢，刘佳，韩洪仨，陈光颖，毛佳诚，石伟玉，侯中军，
申请(专利权)人：上海捷氢科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：