本實用新型屬于燃料電池膜電極制備裝置技術領域，特別涉及一種燃料電池膜電極輥對輥制備裝置。
背景技術：
燃料電池膜電極常用制備工藝有噴涂、刷涂、刮涂、絲網印刷、拉漿等方法。常用噴涂設備根據功能可分為手工噴涂和自動噴涂，二者原理一致，自動噴涂主要是安裝在自動化生產線上使用，如機器人或機械手臂。常用噴涂方式只能滿足小面積、低產量膜電極制備，因此手動噴涂和自動噴涂設備應用范圍有限。
傳統的噴涂裝置存在的不足之處：不能實現連續的噴涂；膜電極兩面的噴涂層至少分兩次完成；每噴涂一次，需拆裝膜電極定位夾具；整個噴涂過程中，手工操作步驟太多，機械化程度低。這四點使得傳統膜電極噴涂設備生產效率底，而且廢品率高。
對于燃料電池技術領域的薄膜電極，其表面催化劑漿料涂層的微觀結構、厚度均勻性等因素直接決定了電池的效率和壽命，因此這類涂層對噴涂質量的要求很高。要使這類涂層達到量產化，在嚴格控制噴涂的工藝條件前提下，實現涂層的高質量和一致性，還需對噴涂裝置的設計提出了更高的要求：實現一次性噴涂薄膜兩面的涂層；實現兩組加熱系統、兩組噴頭同時工作；實現兩種催化劑漿料同時輸送；減少薄膜固定次數，實現膜電極量產；同步實現兩片膜電極保護層對成品保護膜保護；提高膜電極成品良品率。
專用于量產高質量平面薄層膜電極的燃料電池膜電極輥對輥裝置，目前還未見報道。本實用新型涉及一種燃料電池膜電極輥對輥裝置及方法，所要解決以上傳統噴涂裝置無法實現的技術及功能。
技術實現要素：
為了解決現有技術中的問題，本實用新型提供一種燃料電池膜電極輥對輥制備裝置，以滿足一次性電解質膜正反兩面噴涂催化劑。
為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：
一種燃料電池膜電極輥對輥制備裝置，包括電解質膜輸出系統、電解質膜傳送系統、膜回收系統、催化劑漿料輸送系統和至少兩組加熱系統和噴頭；至少兩組中，一組加熱系統和噴頭分別位于電解質膜傳送系統前端電解質膜的兩面；另一組加熱系統和噴頭分別位于電解質膜傳送系統后端電解質膜的兩面。
作為本實用新型的進一步限定，噴頭垂直于電解質膜運動的方向進行往復式噴涂；膜回收系統將兩片保護膜夾在涂覆催化劑后的電解質膜的兩面，并一同卷繞到膜回收系統中的主回收輥軸上；電解質膜自電解質膜輸出系統繞出，經過電解質膜傳送系統后繞至膜回收系統中。
作為本實用新型的進一步限定，兩組加熱系統不在電解質膜的同側。
作為本實用新型的進一步限定，加熱系統包括紅外加熱或接觸式加熱模塊。
作為本實用新型的進一步限定，兩組噴頭不在電解質膜的同側。
作為本實用新型的進一步限定，噴頭采用氣動噴頭或超聲噴頭。
作為本實用新型的進一步限定，噴頭噴出的催化劑為霧化物。
作為本實用新型的進一步限定，兩組噴頭分別通過氣管連接催化劑漿料輸送系統，催化劑漿料輸送系統為噴頭提供催化劑漿料。
一種燃料電池膜電極輥對輥制備裝置，包括：
電解質膜輸出系統，包括用于纏繞電解質膜本體的主輸出輥軸和兩個用于纏繞保護膜的副輸出輥軸，
電解質膜傳送系統，包括若干組成對的傳送輥軸，
至少兩組相互相對設置的加熱系統和噴頭，
膜回收系統，包括主回收輥軸和兩個副回收輥軸；
其中：纏繞于主輸出輥軸的電解質膜本體包括電解質膜和位于電解質膜正反面的保護膜，電解質膜本體自主輸出輥軸繞出，其中位于電解質膜正反面的保護膜分別繞于兩個副輸出輥軸上，電解質膜依次經過若干組成對的傳送輥軸，然后電解質膜與兩個副回收輥軸上纏繞的保護膜一同纏繞于主回收輥軸，形成電解質膜本體；至少一組加熱系統設置于電解質膜的正面，噴頭設置于電解質膜的反面，至少一組加熱系統設置于電解質膜的反面，噴頭設置于電解質膜的正面，所述噴頭連接有催化劑漿料輸送系統。
作為本實用新型的進一步限定，所述加熱系統為紅外加熱器或接觸式加熱模塊，所述加熱系統外接電源；所述噴頭為氣動噴頭或超聲噴頭，噴頭噴出的催化劑為霧化物。
作為本實用新型的進一步限定，所述加熱系統和噴頭均垂直于電解質膜運動的方向。
作為本實用新型的進一步限定，所述催化劑漿料輸送系統為催化劑漿料注射泵，所述催化劑漿料注射泵通過管路連接噴頭。
作為本實用新型的進一步限定，每個噴頭對應連接一個催化劑漿料注射泵。
作為本實用新型的進一步限定，電解質膜從每對傳送輥軸之間穿過。
作為本實用新型的進一步限定，相鄰的每組加熱系統之間的電解質膜通過至少一對傳送輥軸；與電解質膜傳送系統相鄰的加熱系統之間的電解質膜通過至少一對傳送輥軸；與膜回收系統相鄰的加熱系統之間的電解質膜通過至少一對傳送輥軸。
作為本實用新型的進一步限定，主輸出輥軸和兩個副輸出輥軸的線速度相同，主回收輥軸和兩個副回收輥軸的線速度相同。
作為本實用新型的進一步限定，所述兩個副輸出輥軸位于主輸出輥軸電解質膜傳送方向前端的上下兩面，兩個副回收輥軸位于主回收輥軸電解質膜傳送方向后端的上下兩面。
與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：
a.實現一次性噴涂薄膜兩面的凃層；
b.實現兩組加熱系統、兩組噴頭同時工作；
c.實現兩種催化劑漿料同時輸送；
d.減少薄膜固定次數，實現膜電極量產；
e.同步實現兩片膜電極保護層對成品保護膜保護；
f.提高膜電極成品良品率；
g.顯著提高噴涂漿料利用率，節約昂貴漿料的用量；
本實用新型操作方便，可滿足科研單位、廠家膜電極量產的需求。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構示意圖；
其中：1-電解質膜輸出系統，2-電解質膜傳送系統，3-加熱系統，4-噴頭，5-催化劑漿料輸送系統，6-膜回收系統，7-主輸出輥軸，8-副輸出輥軸，9-傳送輥軸，10-主回收輥軸，11-副回收輥軸，12-電解質膜本體，13-電解質膜，14-保護膜。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作更進一步的說明。
如圖1所示，一種燃料電池膜電極輥對輥制備裝置，包括電解質膜輸出系統1、電解質膜傳送系統2、膜回收系統6、催化劑漿料輸送系統5和至少兩組加熱系統3和噴頭4；至少兩組中，一組加熱系統3和噴頭4分別位于電解質膜傳送系統2前端電解質膜的兩面；另一組加熱系統3和噴頭4分別位于電解質膜傳送系統2后端電解質膜的兩面；噴頭4垂直于電解質膜運動的方向進行往復式噴涂；膜回收系統6將兩片保護膜夾在涂覆催化劑后的電解質膜的兩面，并一同卷繞到膜回收系統6中的主回收輥軸10上；電解質膜自電解質膜輸出系統1繞出，經過電解質膜傳送系統2后繞至膜回收系統6中。兩組加熱系統3不在電解質膜的同側。加熱系統3包括紅外加熱或接觸式加熱模塊。兩組噴頭4不在電解質膜的同側。噴頭4采用氣動噴頭或超聲噴頭。噴頭4噴出的催化劑為霧化物。兩組噴頭4分別通過氣管連接催化劑漿料輸送系統5，催化劑漿料輸送系統5為噴頭4提供催化劑漿料。
一種燃料電池膜電極輥對輥制備方法，電解質膜經過電解質膜傳送系統2，至少兩組噴頭4分別對電解質膜的兩面噴涂催化劑。
本實用新型的一個優選方案，一種燃料電池膜電極輥對輥制備裝置，包括：電解質膜輸出系統1，包括用于纏繞電解質膜本體13的主輸出輥軸7和兩個用于纏繞保護膜14的副輸出輥軸8，電解質膜傳送系統2，包括若干組成對的傳送輥軸9，至少兩組相互相對設置的加熱系統3和噴頭4，膜回收系統6，包括主回收輥軸10和兩個副回收輥軸11；其中：纏繞于主輸出輥軸7的電解質膜本體12包括電解質膜13和位于電解質膜13正反面的保護膜14，電解質膜本體12自主輸出輥軸7繞出，其中位于電解質膜13正反面的保護膜14分別繞于兩個副輸出輥軸8上，電解質膜13依次經過若干組成對的傳送輥軸9，然后電解質膜13與兩個副回收輥軸11上纏繞的保護膜14一同纏繞于主回收輥軸10，形成電解質膜本體12；至少一組加熱系統3設置于電解質膜13的正面，噴頭4設置于電解質膜13的反面，至少一組加熱系統3設置于電解質膜13的反面，噴頭4設置于電解質膜13的正面，所述噴頭4連接有催化劑漿料輸送系統5。
所述加熱系統3為紅外加熱器或接觸式加熱模塊，所述加熱系統3外接電源；所述加熱系統為現有技術，只要能夠實現加熱散發熱量至電解質膜13的加熱裝置均可；所述噴頭4為氣動噴頭或超聲噴頭，噴頭噴出的催化劑為霧化物，所述噴頭4也為現有技術，只要能夠實現霧化噴射，且可調節噴霧氣流的噴頭均可。所述加熱系統3和噴頭4均垂直于電解質膜13運動的方向，每組加熱系統3和噴頭4分別位于電解質膜13的正反面。
所述催化劑漿料輸送系統5為催化劑漿料注射泵，所述催化劑漿料注射泵通過管路連接噴頭4；所述噴頭4的前端為不銹鋼注射針，管路為聚四氟乙烯管，氣動注射泵內裝有催化劑，氣動注射泵可以調節推進速度，噴頭4上設置有噴霧調節閥，用于調節噴霧氣流的壓力。
每個噴頭4對應連接一個催化劑漿料注射泵。電解質膜13從每對傳送輥軸9之間穿過。
相鄰的每組加熱系統3之間的電解質膜13至少通過一對傳送輥軸9；與電解質膜傳送系統2相鄰的加熱系統3之間的電解質膜13至少通過一對傳送輥軸9；與膜回收系統6相鄰的加熱系統3之間的電解質膜13至少通過一對傳送輥軸9。主輸出輥軸7和兩個副輸出輥軸8的線速度轉速相同，主回收輥軸10和兩個副回收輥軸11的線速度轉速相同。所述兩個副輸出輥軸8位于主輸出輥軸7電解質膜13傳送方向前端的上下兩面，兩個副回收輥軸11位于主回收輥軸10電解質膜13傳送方向后端的上下兩面。
本實用新型一個優選制備方法，一種燃料電池膜電極輥對輥制備方法，纏繞于主輸出輥軸7的電解質膜本體12包括電解質膜13和位于電解質膜13正反面的保護膜14，電解質膜本體12自主輸出輥軸7繞出，其中位于電解質膜13正反面的保護膜14分別繞于兩個副輸出輥軸8上，電解質膜13依次經過若干組成對的傳送輥軸9，然后電解質膜13與兩個副回收輥軸11上纏繞的保護膜14一同纏繞于主回收輥軸10，形成電解質膜本體12；主輸出輥軸7與主回收輥軸10之間的電解質膜13正反兩面均通過噴頭4噴涂有催化劑層。
實施例1
將納米級的鉑碳催化劑漿料利用本實用新型涉及的一種燃料電池膜電極輥對輥裝置，噴涂于質子交換膜表面，用于制備燃料電池膜電極中的催化層。具體的使用步驟為：
1、將質子交換膜纏繞在膜輸出系統1中的主輸出輥軸上，用牽引膜將質子交換膜通過膜輸送系統2定位好，將質子交換膜正反兩面的保護膜纏繞在膜輸出系統1中的副輸出輥軸上，再把兩片保護膜分別和牽引膜固定，最后纏繞在膜回收系統6的副回收輥軸上；
2、將一定體積的催化劑漿料，裝至催化加漿料輸送系統5中的注射泵中，連接聚四氟乙烯管后啟動注射泵，將催化劑漿料推進到噴頭4前端的不銹鋼注射針中，開始噴涂；
3、針對不同配方的催化劑漿料，可以通過噴霧調節閥調節噴霧氣流的壓力和控制催化劑漿料輸送系統5中的氣動注射泵的推進速度，控制噴霧的漿料流量。
納米鉑碳催化劑漿料首先通過噴頭，在氣動力和適當的噴射作用下，漿料在表面張力和慣性作用力的作用下而變得很不穩定，破碎成絲或帶狀，與空氣相對運動產生強烈的振動，液體自身的表面張力及粘性力的作用逐漸減弱，液膜長度變短、形狀發生扭曲，在氣動力的作用下破碎為小液滴，在更高的壓力作用下液體射流速度更大，液膜離開噴口即被霧化。納米鉑碳催化劑漿料幾乎完全被噴到質子交換膜表面，此時加熱系統3把漿料中的溶劑迅速蒸發，從而形成了一層高質量的催化劑薄層，并實現了極高的漿料利用率。
以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。