具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

接下来，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明提供一种燃料电池的膜电极制备系统，如图1、6所示，包括：质子膜单元3，用于提供并运输质子膜至粘合单元4；双面胶层单元，用于提供并运输具有中心镂空部的双面胶层至粘合单元4，包括粘合质子膜的上表面的第一双面胶层和粘合质子膜的下表面的第二双面胶层；双面胶层具有内胶层和外胶层；粘合单元4，用于将第一双面胶层和第二双面胶层的内胶层分别粘合至质子膜的上表面和下表面，以使得质子膜具有胶层保护框，双面胶层的外胶层远离质子膜，以用于粘接膜电极的密封框层；中心镂空部用于容纳催化剂层；催化扩散密封单元，用于将催化剂层、气体扩散层、密封框层粘结至质子膜的上表面和下表面，得到膜电极；通过质子膜单元3、双面胶层单元提供运输质子膜、具有中心镂空部的双面胶层，简单快速的使用双面胶层的内胶层完成对质子膜的周边密封和保护，贴合连续进行，之后在生产线上的催化扩散密封单元进行催化剂层、气体扩散层的贴合，并采用双面胶层的外胶层粘结密封框层，连续化生产，提高效率，而且制备系统简单；另外的，可以通过此设备形成直接喷涂催化剂形成3层MEA之后可收卷，或贴合气体扩散层形成5层MEA后收卷，或粘结密封框层的7层MEA后收卷，都能方便实现；而且在粘结密封框层前就已经事先对质子膜周边贴合双面胶层进行保护，使得质子膜在使用中，例如移动、夹取边缘时不会损伤质子膜，且保证其密封性，为提高后续膜电极生产的安全，提高密封性提供了保障，达到提高燃料电池效率的目的。

具体的，如图1、2、6所示，在质子膜单元3具有质子膜退绕机31，将质子膜90退绕出，之后运输至粘合单元4；双面胶层单元包括第一胶层单元1和第二胶层单元2，第一胶层单元1具有第一胶层退绕机11，将第一双面胶层退绕出，之后运输至粘合单元4；第二胶层单元2具有第二胶层退绕机21，将第二双面胶层退绕出，之后运输至粘合单元4；其中，第一胶层单元1具有第一模切机12，模切形成第一双面胶层的第一中心镂空部913，第二胶层单元2具有第二模切机22，模切形成第二双面胶层的第二中心镂空部923，之后，如图所示的，第一双面胶层位于质子膜上表面，第二双面胶层位于质子膜下表面，粘合单元4具有第一粘合辊41和第二粘合辊42，压辊配合形成质子膜的密封，其中，第一双面胶层的第一内胶层911朝向质子膜90的上表面901，第二双面胶层的第二内胶层921朝向质子膜90的下表面902，完成贴合。

之后，如图1、2、6所示，采用方式一进行后续催化剂层、气体扩散层、密封框层的组装：从传统意义上，可以是经过催化剂涂覆装置5，涂覆催化剂层，具体的可以是刷涂、印刷、涂覆、涂覆、刮涂、喷涂或介质转印等方式进行，涂覆可以经过一次涂布或多次涂布；然后经过气体扩散层贴合装置6，将气体扩散层压合至催化剂层表面，气体扩散层一般为碳纸、碳纤维编织、碳布等；然后再在密封框层贴合装置7压合密封框层，利用双面胶层的外胶层进行与密封框层的粘合。

还可以采用方式二，由于现有技术中已经具有市场化的气体扩散层上集合有催化剂层，则可以采用此种气体扩散层在本制备系统的粘合单元4之后进行对气体扩散层与催化剂层进行粘合，此时催化剂涂覆装置5和气体扩散层贴合装置6则集合为一种贴合装置；之后再在密封框层贴合装置7进行密封框层的贴合。

当然，在后续的研发中，采用方式三，可以在气体扩散层外事先粘合有密封框层，则此时的气体扩散层贴合装置6和密封框层贴合装置7可以只需要一种贴合装置，之前的催化剂涂覆装置5可以按照方式一进行。

另外，采用方式四，催化剂层、气体扩散层、密封框层可能已经成为一体，则此时也只需要一种贴合装置即可完成催化剂层、气体扩散层、密封框层的贴合。

在一些实施例中，双面胶层的外胶层侧具有外离型膜，以在质子膜经过粘合单元粘合后保护外胶层，所述催化扩散密封单元包括外离型膜复卷机，以剥离外离型膜，使得外胶层用于粘接密封框层；由于外胶层主要用于粘合密封框层，在这之前必须保持外离型膜仍在外胶层上，以保护外胶层；之后，剥离外离型膜，贴合密封框层，从而可以快速方便的完成密封框层的贴合，不需要额外涂胶、点胶、增加工序成本；具体的，以上述四种方式为考虑，方式一可在气体扩散层贴合装置6贴合气体扩散层后剥离外离型膜，粘接密封框层；方式二与方式以类似；方式三则在催化剂涂覆装置5之后剥离外离型膜，粘接气体扩散层和密封框层；方式四中，则可在粘合单元4之后剥离外离型膜，之后粘接催化剂层、气体扩散层和密封框层。

在一些实施例中，催化扩散密封单元包括密封框层贴合装置7，设置于外离型膜复卷机的下游，剥离外离型膜后的质子膜运输至密封框层贴合装置7，以在粘接质子膜上粘接密封框层，得到膜电极，一般此情况下各个膜电极仍然为连接一起成条状，根据具体的膜的厚度、柔性等，可以重新卷材储存；或是考虑结构安全性，可经过切片机8，切片，制得膜电极片。

在一些实施例中，催化扩散密封单元包括气体扩散层贴合装置6，以在质子膜上贴合气体扩散层。

在一些实施例中，气体扩散层包括催化剂层，催化剂层为靠进质子膜一侧，气体扩散层远离质子膜，通过气体扩散层贴合装置进行贴合，以在质子膜上贴合催化剂层、气体扩散层；催化剂层位于质子膜上中心镂空部区域，此实施例为上述所提到的方式二。

在一些实施例中，催化扩散密封单元还包括催化剂涂覆装置5，以使得质子膜在所述中心镂空部区域涂覆上催化剂层；之后通过气体扩散层贴合装置，将气体扩散层贴合至催化剂层上。

在一些实施例中，双面胶层单元包括模切机和内离型膜复卷机；所述双面胶层内胶层侧具有内离型膜；双面胶层经过模切机以形成双面胶层的中心镂空部，之后经过内离型膜复卷机剥离内离型膜，运输至粘合单元进行贴合。

在一些实施例中，双面胶层单元还包括位置传感器，以用于获取双面胶层的位置信息，包括获取第一双面胶层位置信息的第一胶层位置传感器13和获取第二双面胶层位置信息的第二胶层位置传感器23，以根据获取的位置信息控制双面胶层的传输速度，使得粘合至质子膜后的第一双面胶层和第二双面胶层的中心镂空部相互对应。

在一些实施例中，双面胶层在横向上的长度大于质子膜，以使得粘合后，双面胶层能够密封所述质子膜横向上的横向边缘，第一双面胶层和第二双面胶层的内胶层能够在质子膜横向上的横向边缘外侧相互贴合，形成胶层横向结合部。

在一些实施例中，质子膜单元具有切割机34，以在纵向上切割质子膜，形成质子膜片，所述质子膜片运输至粘合单元与第一双面胶层和第二双面胶层粘合；粘合后，双面胶层能够密封所述质子膜片纵向上的纵向边缘，第一双面胶层和第二双面胶层的内胶层能够在所述质子膜纵向上的纵向边缘外侧相互贴合，形成胶层纵向结合部。

具体的，下面结合图1、2、3、4、5、6进行介绍，如图3所示，以第一双面胶层91为例，第一双面胶层91具有第一双面胶层主体910、，两侧的第一内胶层911、第一外胶层912、具有胶层的保护第一内离型膜9110、第一外离型膜9120；对应的贴合质子膜下表面的第二双面胶层92也具有类似结构，具体的第二双面胶层主体920、第二内胶层921、第二外胶层922、第二中心镂空部923，其他不再赘述。

如图3、6所示，为膜电极爆炸图结构示例，膜电极从上到下结构依次是第一密封框层97、第一气体扩散层95、第一催化剂层93、第一双面胶层91、质子膜90、第二双面胶层92、第二催化剂层94、第二气体扩散层96、第二密封框层98；第一双面胶层91的第一内胶层911与质子膜90的上表面901粘合，第二双面胶层92的第二内胶层921与质子膜90的下表面902粘合，并且第一双面胶层91的第一中心镂空部913和第二双面胶层92的第二中心镂空部923对应，可用于容纳第一催化剂层93和第二催化剂层94；第一双面胶层91的第一外胶层912与第一密封框层97粘合，第二双面胶层92的第二外胶层922与第二密封框层98粘合，相关位置关系上可能并非严格的上下关系，这里只是为了结构介绍而说明为从上到下。

从制备系统图1、6，并结合图4的一种制备流程上的膜电极结构变化过程的纵向截面来看，制备系统按照流程上，在质子膜单元3具有质子膜退绕机31，将质子膜90退绕出，之后保护膜复卷机32剥离质子膜90表面的保护膜，运输到粘合单元4；双面胶层单元包括第一胶层单元1和第二胶层单元2，第一胶层单元1具有第一胶层退绕机11，将第一双面胶层91退绕出，以图3的第一双面胶层91为例，之后经过第一模切机12模切出第一中心镂空部913，然后由第一内离型膜复卷机14剥离第一双面胶层91的第一内离型膜9110，运输至粘合单元4，其中第一双面胶层91的第一内胶层911位于质子膜90的上表面901；第二胶层单元2具有第二胶层退绕机21，将第二双面胶层92退绕出，之后经过第二模切机22模切出第二中心镂空部923，然后由第二内离型膜复卷机24剥离第二双面胶层92的第二内离型膜，运输至粘合单元4，其中第二双面胶层92的第二内胶层921位于质子膜90的下表面902；粘合单元4具有第一粘合辊41和第二粘合辊42，压辊配合形成质子膜的边缘密封，如图4a所示，质子膜90在纵向上是连续的，此处只展示其中一个膜电极，在成卷压辊中其实为连续的，其中第一中心镂空部913与第二中心镂空部923相互对应，这可以由第一胶层位置传感器13和第二胶层位置传感器23的位置获取实现，例如获取第一中心镂空部913与第二中心镂空部923的运输方向上的同一个边缘，之后根据位置情况，调整运输速度或者模切机的运作速度等，达到到达粘合单元4时，两个中心镂空部的对应；当然后续还可以根据粘合检验传感器43校验中心镂空部的对应情况，及时调整制备系统；之后，在催化剂涂覆装置5上，第一中心镂空部913与第二中心镂空部923处分别喷涂上第一催化剂层93和第二催化剂层94，如图4b所示；之后，在气体扩散层贴合装置6上，由第一扩散层退绕机61提供第一气体扩散层95、第二扩散层退绕机62提供第二气体扩散层96，由第一扩散层粘合辊63和第二扩散层粘合辊64这两个压辊使得在第一催化剂层93和第二催化剂层94处分别粘合上第一气体扩散层95和第二气体扩散层96，如图4c所示；之后，经过第一外离型膜复卷机15和第二外离型膜复卷机25分别剥离第一双面胶层91的第一外离型膜9120和第二双面胶层92的第二外离型膜，漏出第一外胶层912和第二外胶层922，如图4d所示；然后在密封框层贴合装置7上，由第一密封框层退绕机71供应第一密封框层97、第二密封框层退绕机72供应第二密封框层98，由第一密封框层粘合辊73和第二密封框层粘合辊74将第一密封框层97和第二密封框层98分别与第一外胶层912和第二外胶层922粘合，如图4e所示，最终形成保护框结构的7层MEA膜电极；这里介绍了在纵向上的图4a-4e的膜电极粘合步骤结构示意，而在横向上的最终7层MEA膜电极截面可参考图5d结果，具体的步骤如图5a-5d，其过程类似图4的步骤过程；由于双面胶层在横向上的长度大于质子膜，即第一双面胶层91和第二双面胶层92横向宽度大于质子膜90，以使得粘合后，双面胶层能够密封所述质子膜横向上的横向边缘，第一双面胶层91和第二双面胶层92的内胶层能够在质子膜横向上的横向边缘外侧相互贴合，形成胶层横向结合部，这样可以为质子膜提供边缘密封并节约质子膜；之后图4e的7层MEA膜电极之后，可采用切片机8制得片状的膜电极。

另一方面，还可以将图5a-5d所示的截面结构运用于纵向上，只需要在上述方案中的质子膜单元3中设置切割机34，具体的，可以在保护膜复卷机32剥离质子膜90表面的保护膜之后，运输至切割机34切割形成质子膜片，之后运输到粘合单元4，控制速度，并结合质子膜位置传感器33、第一胶层位置传感器13和第二胶层位置传感器23，最终可以使得第一中心镂空部913与第二中心镂空部923相互对应，并形成于质子膜片的中心，这样在纵向上也能够保护质子膜片的边缘，由于此时虽然质子膜切割成片，但其上下两个双面胶层仍为连续，此时的生产过程中的膜电极依然可以为卷材，如图5的N1所示，此后的步骤可以参考图4所示，不再赘述。

另外，根据连续化生产以及习惯，卷材的打开运输方向为纵向，垂直运输方向为横向，即卷材的宽度方向。

另一方面，根据图5所示的，可根据方式三进行粘合，在图5a之后，如图5b涂覆催化剂层，之后图5c剥离外离型膜，在图5d中一次性粘合上气体扩散层和密封框层。

需要指出的是，对于双面胶层的主体，例如第一双面胶层91的第一双面胶层主体910可选择PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)膜、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜、PI(聚酰亚胺)膜等；由于PEN膜在机械性能、耐高温、气体阻隔、环保性、耐水解性、化学稳定性、耐热、耐紫外线、耐辐射上均具有不错的优势；内胶层，例如第一内胶层911可选择硅胶压敏胶粘剂，无需热压；同样的第一外胶层912也可采用同样的硅胶压敏胶粘剂，当然可根据密封框层的材质进行选择。

在一些实施例中，硅胶压敏胶粘剂为无溶剂型硅胶压敏胶粘剂，其制备方法为：将100质量份的活性聚二甲基硅氧烷、1-50重量份的一端为丙烯酰氧基的硅氧烷化合物、10-100重量份的反应性稀释剂进行混合，搅拌均匀，得到基胶；往基胶中加入0.01-15重量份的交联剂、0.01-0.8重量份的至少一种铂催化剂并混匀。将混合后的胶在150℃下固化5分钟，得到无溶剂型硅胶压敏胶粘剂；无溶剂型的硅胶压敏胶粘剂，该胶粘剂相较于其他胶粘剂具有较好的压力敏感性，当通过该胶粘剂做成的双面胶层，方便双面胶层贴错后的重新粘接，特别适用于实验室环境；双面胶层的准备中，将上述胶粘剂均匀涂布于平整放置的密封层上，形成胶黏层，烘烤形成双面胶层，之后可直接采用此双面胶层用于上述的使用，或者在胶黏层上贴附一离型膜，方便后续的加工，使用时剥离离型膜即可；并对初粘性(GB/T4852-2002)、持粘性(GB/T4851-2014)、剥离强度(GB/T2792-2014)、高温持粘力、抗水解性能等进行测试，以能够满足质子交换膜复合密封结构的性能要求，特别是丙烯酰氧基的加入，进一步提升胶粘层的抗水解能力，使用具有此胶黏层的双面胶层形成的质子交换膜复合密封结构，运用于燃料电池时，不会因为燃料电池反应产生的水导致胶黏层过早脱落、失效等，具有粘性稳定、内聚力高、持粘高，热冲击性能良好、吸附性强、好撕除不残胶、密封性良好等特点。

其中密封框层可选用PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)，厚度等可根据具体需求调节。

以上所述的催化剂层、气体扩散层、密封框层等在质子膜上下两面都应当涂覆或粘合，以形成膜电极。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。