全文摘要
本实用新型涉及燃料电池的技术领域，公开了过滤系统，包括搅拌混合装置、首端过滤器、Y型过滤器、料槽以及依次连接上述各部分的输料管，所述输料管上安装有转速可调、正反转可逆的蠕动泵。通过本实用新型中的过滤系统过滤后所制备的浆料，不仅混合均匀，而且能杜绝气泡和大颗粒，最终的催化剂层具有表面光滑、无大颗粒、无划痕及细孔等优点。
主设计要求
1.过滤系统，其特征在于，包括搅拌混合装置、首端过滤器、Y型过滤器、料槽以及依次连接上述各部分的输料管，所述输料管上安装有转速可调、正反转可逆的蠕动泵。
设计方案
1.过滤系统，其特征在于，包括搅拌混合装置、首端过滤器、Y型过滤器、料槽以及依次连接上述各部分的输料管，所述输料管上安装有转速可调、正反转可逆的蠕动泵。
2.如权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述首端过滤器与所述输料管之间采用卡接或铰接相互连接。
3.如权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述首端过滤器包括滤孔大小为100-150目的直通型过滤器，其网筛包括不锈钢网筛、铝箔网筛、镍网筛、尼龙网筛中的一种。
4.如权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述Y型过滤器倒置安装。
5.如权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述Y型过滤器内部设有圆柱形过滤筛。
6.如权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述搅拌混合装置包括机械搅拌器和超声混合装置。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及燃料电池的技术领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池。
背景技术
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种将燃料中储存的化学能直接转化为电能的能量转换装置，它具有高能效、高能量密度，及零排放等特点，广泛应用于各种能源领域，特别是作为交通运输工具的动力及发电站等。
质子交换膜燃料电池是将燃料(氢气)和空气转化成电能的经催化的电化学反应是在燃料电池的核心部件膜电极(MEA)中进行的。膜电极一般由5部分组成：中间的质子交换膜、两侧的阴\/阳极催化层和最外侧的阴\/阳极气体扩散层。催化层是由催化剂和全氟磺酸离子交联聚合物分散在溶剂中所形成的催化剂浆料，经不同的涂布工艺附着到质子交换膜或者气体扩散层上制成的。其中，催化剂浆料在制备过程中，存在未溶解的离子树脂和团聚的催化剂大颗粒，而且由催化剂与醇发生副反应产生氢气和在浆料混合过程中引入空气等原因引起浆料中含有大量的气泡，这将会导致涂布后的催化层中各组分分布不均匀，团聚的大颗粒在催化层上产生划痕、损坏质子交换膜，催化层出现细孔缺陷和开裂等不良产品，致使燃料电池在运作过程中功率性能降低甚至失效。
燃料电池催化剂浆料由于分散不均、团聚使浆料中含有大颗粒及浆料中含有大量气泡，浆料直接进入涂布机容易堵塞涂布机的刮刀间隙，导致催化层有划痕、损坏质子交换膜及细孔缺陷等问题，严重影响催化层生产效率和合格率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供过滤系统，旨在解决现有技术中团聚使浆料中含有大颗粒及浆料中含有大量气泡，浆料直接进入涂布机容易堵塞涂布机的刮刀间隙，导致催化层有划痕、损坏质子交换膜及细孔缺陷等，严重影响催化层生产效率和合格率的问题。
本实用新型提供过滤系统，包括搅拌混合装置、首端过滤器、Y型过滤器、料槽以及依次连接上述各部分的输料管，所述输料管上安装有转速可调、正反转可逆的蠕动泵。
进一步地，所述首端过滤器与所述输料管之间采用卡接或铰接相互连接。
进一步地，所述首端过滤器包括滤孔大小为100-150目的直通型过滤器，其网筛包括不锈钢网筛、铝箔网筛、镍网筛、尼龙网筛中的一种。
进一步地，所述Y型过滤器倒置安装。
进一步地，所述Y型过滤器内部设有圆柱形过滤筛。
进一步地，所述搅拌混合装置包括机械搅拌器和超声混合装置。
与现有技术相比，本实用新型中的过滤系统，不仅混合均匀，而且能杜绝气泡和大颗粒，最终的催化剂层具有表面光滑、无大颗粒、无划痕及细孔等优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的过滤系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的Y形过滤器的结构示意图；
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例中提供燃料电池催化剂浆料1过滤方法，包括以下步骤：
将催化剂、全氟磺酸溶液、溶剂搅拌均匀混合为浆料1，其中催化剂的铂含量为20wt％～70wt％，全氟磺酸醇溶液质量分数为5％～30％；
将装有首端过滤器2的输料管5置于浆料1中，经过蠕动泵3将浆料1泵入输料管5中；
经过输料管5的尾端过滤器4将浆料1输送到涂布机头的料槽6。
在本实施例中，将原料混合为浆料1后，先经过首端过滤器2进行粗过滤，将大颗粒过滤除去，避免大颗粒堵塞尾端过滤器；在尾端过滤器进行二次过滤，阻力小、易清洗，通过蠕动泵3最终将两次过滤的浆料1输送至料槽6，制备的催化层表面光滑、无大颗粒、无划痕及细孔。
上述步骤中，尾端过滤器为Y型过滤器4，其内有圆柱形过滤筛，并且倒置安装可以，能有效防止大颗粒堵塞；上述蠕动泵3不仅可以根据涂布的速度调节进料的速度，而且能反向转动，也即将剩余的浆料1从料槽6回收。
上述的催化剂，包括碳载铂、碳载铂钯、碳载铂钌、碳载铂铱中的一种。溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的一种或几种的混合物。
本实施例中，将催化剂、全氟磺酸溶液、溶剂搅拌均匀混合时，采用机械搅拌和超声混合。
如图1和图2所示，本实施中还提供了过滤系统，包括搅拌混合装置11、首端过滤器2、Y型过滤器4、料槽6以及依次连接上述各部分的输料管5，输料管5上安装有转速可调、正反转可逆的蠕动泵3。
使用本实施例中的过滤系统对燃料电池催化剂浆料1进行过滤，首先在搅拌混合装置11中，将催化剂、全氟磺酸溶液、溶剂搅拌均匀混合为浆料1，其中催化剂的铂含量为20wt％～70wt％，全氟磺酸醇溶质质量分数为5％～30％，浆料1进入输料管5后，在蠕动泵3的驱动下，依次通过首端过滤器2和Y型过滤器4，经过两次过滤，首端过滤器2过滤掉大颗粒，Y型过滤器4进一步细化过滤，且保证流速。最终过滤后进入料槽6。蠕动泵3不仅可以根据涂布的速度调节进料的速度，而且能反向转动，也即将剩余的浆料1从料槽6回收。
通过本实施例中的过滤系统过滤后所制备的催化层，具有表面光滑、无大颗粒、无划痕及细孔等优点。
上述输料管5为聚乙烯软管、氟橡胶管、硅胶管中的一种
首端过滤器2与输料管5之间采用卡接或铰接相互连接。
首端过滤器2包括滤孔大小为100-150目的直通型过滤器，其网筛包括不锈钢网筛、铝箔网筛、镍网筛、尼龙网筛中的一种。
本实施例中，Y型过滤器4倒置安装，其包括Y形管41、圆柱形过滤筛42和堵头43，其筛网为圆柱形316L不锈钢网筛、铝箔网筛、镍网筛、尼龙网筛中的一种。
搅拌混合装置11包括机械搅拌器和超声混合装置。
通过扫描电镜观测催化层的表面情况，本实施例过滤的浆料制备的催化层表面光滑、无大颗粒、无划痕及细孔。
实施例2
如图1所示，本实施例的燃料电池催化剂浆料过滤方法包括以下步骤：
1)将40wt％固体颗粒碳载铂催化剂与20wt％全氟磺酸醇溶液及异丙醇通过机械搅拌和超声混合得到催化剂的浆料。
2)将首端装有滤孔大小为100目的直通型首端过滤器2，与输料管5卡式连接置于浆料中，经过蠕动泵3将浆料泵入输料管5中；
3)将尾端装有滤孔大小为250目的Y型过滤器4，与输料管5卡式连接，且倒置安装，输料管5与涂布机头的料槽6连接。
实施例3
如图1所示，本实施例的燃料电池催化剂浆料过滤方法包括以下步骤：
1)将60wt％固体颗粒碳载铂催化剂与10wt％全氟磺酸醇溶液及异丙醇通过机械搅拌和超声混合得到催化剂浆料。
2)将首端装有滤孔大小为120目的直通型首端过滤器2，与输料管5铰链式连接置于浆料中，经过蠕动泵3将浆料泵入输料管5中；
3)将尾端装有滤孔大小为200目的Y型过滤器4，与输料管5铰链式连接，倒置安装，输料管5与涂布机头的料槽6连接。
实施例4
如图1所示，本实施例的燃料电池催化剂浆料过滤方法包括以下步骤：
1)将50wt％固体颗粒碳载铂铱催化剂与30wt％全氟磺酸醇溶液及乙醇通过机械搅拌和超声混合得到催化剂浆料1。
2)将首端装有滤孔大小为150目的直通型首端过滤器2，与输料管5卡式连接置于浆料中，经过蠕动泵3将浆料泵入输料管5中；
3)将尾端装有滤孔大小为150目的Y型过滤器4，与输料管5卡式连接，倒置安装，输料管5与涂布机头的料槽6连接。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920097219.6
申请日:2019-01-21
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:94(深圳)
授权编号:CN209735086U
授权时间:20191206
主分类号:B01D29/56
专利分类号:B01D29/56;B01D29/25
范畴分类:23A;
申请人:深圳市南科燃料电池有限公司
第一申请人:深圳市南科燃料电池有限公司
申请人地址:518112 广东省深圳市龙岗区吉华街道甘李二路11号中海信创新产业城18B栋1204单元
发明人:蒋晓强;朱为民;李佳佳;谢小军;黄鹏辉;王海江;李辉
第一发明人:蒋晓强
当前权利人:深圳市南科燃料电池有限公司
代理人:黄昌平
代理机构:44375
代理机构编号:深圳市韦恩肯知识产权代理有限公司 44375
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计