专利名称：膜电极的冲割成型及修整装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及燃料电池膜电极，特别涉及膜电极的成型及修整装置。
背景技术：
质子交换膜燃料电池的电极通常采用热压的方式将阳极电极-质子交换膜-阴极电极压合到一起，称为膜电极(MEA， membrane electrode assemble)膜 电极通常需要串联起来形成电池组使用。目前，绝大多数质子交换膜燃料电池 组都是采用压滤机的方式组装的。压合后的膜电极组件中在膜电极的边缘部位 设有一个具有支撑和保护作用的外边框，外边框上带有气体和冷却液的通道。 为了保证每一片膜电极的电极及各腔的位置一致，防止错位漏气、漏液等现象， 膜电极的各种辅件的尺寸以及成型后经冲割后的尺寸必须一致。因此，热压成 型后的膜电极的外边框以及各孔腔需进行修整。
现有技术中通常对热压成型后的膜电极外边框以及各孔腔的修整采用手工 方式完成。其不足之处在于膜电极的制作过程效率较低，对操作人员的要求比 较高。并且由于人工修整会造成膜电极的外边框以及各腔尺寸的偏差。导致电 池组相邻两节短路，影响电池组的正常运行。
发明内容
本实用新型的目的是解决膜电极在制作过程中易出现尺寸偏差等问题。本 实用新型提供了膜电极制作及修整装置。本实用新型的技术方案是膜电极的 冲割成型及修整装置，由电极冲割模具、外边框冲割模具、修整冲割模具组成， 模具均为刀口模具，其特征在于所述的模具均由底座、脱料板和垫板构成，底 座是长方形平板，底座上设有凸出平面的与冲割件形状相同的刀口，脱料板是 与冲割件形状相同的弹性软质平板，脱料板置于底座上的刀口内，垫板是长方 形平板，置于底座刀口平面的上方。
本实用新型所述的膜电极的冲割成型及修整装置，其结构在于所述的电极 冲割模具的底座上设有与成品电极形状及尺寸相同的凸出底座平面的刀口，电 极冲割模具底座上刀口尺寸比外边框冲割模具底座上的外边框内孔刀口尺寸略小，为负公差配合；所述的外边框冲割模具的底座上设有与成品外边框形状相 同的凸出底座平面的刀口，外边框内孔刀口尺寸与成品外边框尺寸相同，四周 刀口尺寸在长度方向上每一端比成品外边框长20 25ram，宽度方向上每一端比 成品外边框长10 15mm，底座的四角上设有四个对称的定位孔的刀口，定位孔 刀口的位置在成品外边框尺寸范围之外，外边框四周刀口之内；所述的修整冲 割模具的底座上设有与膜电极形状及尺寸相同的凸出底座平面的刀口，底座上 设有四个与外边框冲割模具上的四个定位孔刀口相配合的定位孔，修整冲割模 具的垫板上设有四个定位杆，定位杆的位置和尺寸与外边框冲割模具底座上四 个定位孔刀口相配合。
本实用新型所述的膜电极的冲割成型及修整装置，其结构在于所述的模具 的底座是长方形的木质层压平板，所述的模具的脱料板是与冲割件形状相同的 泡沫塑料，所述的模具的垫板是长方形的聚甲醛或玻璃布层压平板。
本实用新型所述的膜电极的冲割成型及修整装置，其结构在于所述的冲割 模具底座上的刀口由钢材制作，刀口高度在10 15mm。
本实用新型制作膜电极的步骤为用电极冲割模具和外边框冲割模具分别 将电极及外边框冲割下来，然后按外边框-电极-质子交换膜-电极-外边框的顺 序热压粘合成待修整膜电极，待修整膜电极的外型尺寸大于成品膜电极尺寸， 待修整膜电极的四角带有四个定位孔。将待修整膜电极的四个定位孔通过修整 冲割模具垫板上的四个定位杆固定在修整冲割模具的垫板卜.，再将修整冲割模 具底座上的四个定位孔通过垫板上的四个定位杆固定位置，然后进行冲割操作， 制成成品膜电极。
本实用新型的有益效果是，提高了燃料电池的核心组件膜电极制作精度及 效率，同时使成型的膜电极尺寸一致性得到了提高，并简化了制作工艺。
本发明共有四幅附图。其中
图l是膜电极的外形平面示意图。
图2是本实用新型的电极冲割模具示意图。
图3是本实用新型的外边框冲割模具示意图。
图4是本实用新型的修整冲割模具示意图。
附图中，1、外边框2、电极3、通道4、电极冲割模具垫板5、电极原料板6、电极冲割模具底座7、电极冲割模具底座上的刀口 8、脱料板9、 外边框冲割模具垫板10、外边框原料板11、外边框冲割模具底座上定位孔 刀口 12、外边框冲割模具底座13、外边框冲割模具底座上的外边框刀口 14、外边框冲割模具脱料板15、修整冲割模具垫板16、修整冲割模具h的 支柱 17、待修整膜电极18、修整冲割模具底座上的刀口 19、修整冲割模 具底座 20、修整冲割模具脱料板。
具体实施方式
附图l、 2、 3、 4是本实用新型的实施例示意图。分别是实施例制作的膜 电极(1、 2、 3)、电极冲割模具(4、 6、 7、 8)、外边框冲割模具(9、 11、 12、 13、 14)、修整冲割模具(15、 16、 18、 19、 20)。三种冲割模具的刀口是由硬 度和韧性较好的工具钢材制作，刀口高度10mm。模具的底座是木质层压板，模 具的脱料板是弹性较好的泡沫塑料，垫板是玻璃布层压板。电极冲割模具的底 座上设有与成品电极形状及尺寸相同的凸出底座平面的刀口。外边框冲割模具 的底座上设有与成品外边框形状相同的凸出底座平面的刀口，四周刀口尺寸大 于成品膜电极四周尺寸，大于的尺寸为长度方向每一端长25mm，宽度方向每一 端长15mm。底座的四角上设有四个对称的定位孔的刀口，定位孔刀口的位置在 成品膜电极尺寸范围之外，外边框四周刀口之内。修整冲割模具的底座上设有 与膜电极形状及尺寸相同的凸出底座平面的刀口，底座上设有四个与外边框冲 割模具上的四个定位孔刀口相配合的定位孔，修整冲割模具的垫板上设有四个 定位杆，定位杆的位置和尺寸与底座上四个定位孔相配合。
本实施例的实施步骤为，1、在冲压机上用电极冲割模具以及外边框冲割模 具分别将电极及外边框冲割下来。冲割时将电极原材料板和外边框原材料板放 置于模具底座和垫板之间，用冲压机器冲压制成电极和外边框。弹性的泡沫塑 料脱料板将电极和外边框从模具底座刀口中推出，然后人工将剩余废料清除。 冲割下来的电极与冲割下来的外边框的内孔之间具有配合公差，电极周边尺寸 略小于外边框内孔的尺寸，可保证热压成型后外边框不能压到电极上。2、将外 边框-电极-质子交换膜-电极-外边框经过热压粘合在一起形成了待修整膜电极 (MEA)。待修整膜电极(MEA)外型尺寸大于成品膜电极的尺寸。3、将待修整膜电 极外边框上的四个定位孔用修整冲割模具垫板上的四个定位杆固定在垫板上， 再将修整冲割模具底座上的四个定位孔也用垫板上的定位杆固定，然后在冲压
机上进行冲压操作，制成成品膜电极。保证了成品膜电极外形尺寸的一致。
权利要求1、膜电极的冲割成型及修整装置，由电极冲割模具(4、6、7、8)、外边框冲割模具(9、11、12、13、14)、修整冲割模具(15、16、18、19、20)组成，模具均为刀口模具，其特征在于所述的模具均由底座(6、12、19)、脱料板(8、14、20)和垫板(4、9、15)构成，底座(6、12、19)是长方形平板，底座上设有凸出平面的与冲割件形状相同的刀口(7、11、18)，脱料板(8、14、20)是与冲割件形状相同的弹性软质平板，脱料板置于底座上的刀口内，垫板(4、9、15)是长方形平板，置于底座刀口平面的上方。
2、 根据权利要求l所述的膜电极的冲割成型及修整装置，其特征在于所述 的电极冲割模具(4、 6、 7、 8)的底座(6)上设有与成品电极形状及尺寸相同 的凸出底座平面的刀口(7)，电极冲割模具底座上刀口尺寸与外边框冲割模具 底座上的外边框内孔刀口尺寸之间为负公差配合，电极冲割模具底座上刀口尺寸小；所述的外边框冲割模具(9、 11、 12、 13、 14)的底座(12)上设有与成 品外边框形状相同的凸出底座平面的刀口(13)，外边框内孔刀口尺寸与成品外 边框尺寸相同，四周刀口尺寸在长度方向上比成品外边框长20 25mm，宽度方 向上比成品外边框长10 15mm，底座(12)的四角上设有四个对称的定位孔刀口(11)，定位孔刀口的位置在成品外边框尺寸范围之外，外边框四周刀口之内；所述的修整冲割模具(15、16、18、19、20)的底座(19)上设有与膜电极形状及尺寸相同的凸出底座平面的刀口(18)，底座上设有四个与外边框冲割模具上的四个定位孔刀口相配合的定位孔，修整冲割模具的墊板(15)上设有四个 定位杆(16)，定位杆的位置和尺寸与外边框冲割模具底座(12)上四个定位孔 刀口相配合。
3、 根据权利要求2所述的膜电极的冲割成型及修整装置，其特征在于所述 的模具的底座(6、12、19)是长方形的木质层压平板，所述的模具的脱料板(8、14、20)是与冲割件形状相同的泡沫塑料，所述的模具的垫板(8、14、20)是 长方形的聚甲醛或玻璃布层压平板。
4、 根据权利要求3所述的膜电极的冲割成型及修整装置，其特征在于所述 的冲割模具底座上的刀口由钢材制作，刀口高度在10 15mm。
专利摘要膜电极的冲割成型及修整装置，由电极冲割模具、外边框冲割模具、修整冲割模具组成，模具均为刀口模具，特征是模具均由底座、脱料板和垫板构成，底座是长方形平板，底座上设有凸出平面的与冲割件形状相同的刀口，脱料板是与冲割件形状相同的弹性软质平板，脱料板置于底座上的刀口内，垫板是长方形平板，置于底座刀口平面的上方。本实用新型的有益效果是，提高了燃料电池的核心组件MEA制作精度及效率，同时使成型的MEA尺寸一致性得到了提高，工装设备的使用，简化了制作工艺。
文档编号H01M8/02GK201179668SQ200820012488
公开日2009年1月14日 申请日期2008年4月29日 优先权日2008年4月29日
发明者侯中军, 孙佰文, 朋 戚, 甘全全, 赵恩介 申请人:新源动力股份有限公司