转印模具的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种转印模具。


背景技术：

2.质子交换膜燃料电池是一种以氢气为燃料，以氧气为氧化剂的燃料电池，具有零排放、效率高、启动速度快以及低温运行等优点。膜电极(membrane electrode assembly，简称mea)是质子交换膜燃料电池的核心部件，主要由质子交换膜(proton exchange membrane，简称pem)、涂敷在质子交换膜两侧的阳极催化层和阴极催化层以及两侧气体扩散层(gas diffusion layer，简称gdl)构成。其中由阳极催化剂层、质子交换膜和阴极催化剂层构成的三合一结构为催化剂涂布膜(catalyst coated membrane，简称ccm)。
3.在相关技术中，催化剂涂布膜的制备在转印模具中进行。其中，转印模具包括垫板和转印基板，采用热压转印工艺，使转印基板上的催化层转移至质子交换膜上。
4.然而，由于质子交换膜的尺寸大于转印基板的尺寸，转印过程中转印基板的边沿会导致质子交换膜出现机械损伤，从而影响膜电极的寿命和耐久性的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种转印模具，以解决相关技术中的转印过程中转印基板的边沿会导致质子交换膜出现机械损伤，从而影响膜电极的寿命和耐久性的问题。
6.本实用新型提供了一种转印模具，转印模具包括：垫板组件，包括上垫板和下垫板；转印组件，位于上垫板和下垫板之间，转印组件包括上转印基板和下转印基板，上转印基板的下表面和下转印基板的上表面均设置有催化层，质子交换膜位于上转印基板和下转印基板之间；其中，上垫板的下表面或者下垫板的上表面设置有环形避让槽，环形避让槽对应上转印基板的边沿和下转印基板边沿设置。
7.进一步地，环形避让槽的宽度尺寸在5mm至15mm之间。
8.进一步地，环形避让槽的深度尺寸在2mm至3mm之间。
9.进一步地，上垫板的下表面和下垫板的上表面均设置有防粘涂层。
10.进一步地，防粘涂层包括ptfe涂层。
11.进一步地，防粘涂层的厚度尺寸在0.1mm至0.2mm之间。
12.进一步地，上垫板和下垫板之间设置有定位结构。
13.进一步地，定位结构包括定位销和定位孔，定位销设置在下垫板的上表面，定位销位于环形避让槽的外侧，定位孔贯穿设置于上垫板。
14.进一步地，上垫板和下垫板均由钢材质制成，上转印基板和下转印基板均由ptfe或pet材质制成；和/或，上垫板的厚度尺寸和下垫板的厚度尺寸均在4mm至10mm之间。
15.进一步地，环形避让槽、上转印基板以及下转印基板均为矩形结构，上转印基板的边沿和下转印基板边沿均位于环形避让槽的内侧壁和外侧壁之间。
16.应用本实用新型的技术方案，在转印过程中，上垫板和下垫板将上转印基板、质子
交换膜以及下转印基板压紧，催化层转印至质子交换膜上，在此过程中能够利用环形避让槽对上转印基板的边沿、质子交换膜的边沿以及下转印基板的边沿进行避让，上转印基板的边沿、质子交换膜的边沿以及下转印基板的边沿处无压紧力，进而上转印基板的边沿和下转印基板的边沿不会导致质子交换膜的机械损伤，进而不会影响膜电极的寿命和耐久性。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1示出了本实用新型实施例提供的转印模具的结构示意图；
19.图2示出了图1中的下垫板的结构示意图；
20.图3示出了图1中的上垫板的结构示意图。
21.其中，上述附图包括以下附图标记：
22.10、垫板组件；11、上垫板；12、下垫板；13、环形避让槽；15、定位结构；151、定位销；152、定位孔；
23.20、转印组件；21、上转印基板；22、下转印基板；23、催化层；
24.30、质子交换膜。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.如图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种转印模具，转印模具包括垫板组件10和转印组件20，垫板组件10包括上垫板11和下垫板12，转印组件20位于上垫板11和下垫板12之间，转印组件20包括上转印基板21和下转印基板22，上转印基板21的下表面和下转印基板22的上表面均设置有催化层23，质子交换膜30位于上转印基板21和下转印基板22之间。其中，上垫板11的下表面或者下垫板12的上表面设置有环形避让槽13，环形避让槽13对应上转印基板21的边沿和下转印基板22边沿设置。
27.应用本实用新型的技术方案，在转印过程中，上垫板11和下垫板12将上转印基板21、质子交换膜30以及下转印基板22压紧，催化层23转印至质子交换膜30上，在此过程中能够利用环形避让槽13对上转印基板21的边沿、质子交换膜30的边沿以及下转印基板22的边沿进行避让，上转印基板21的边沿、质子交换膜30的边沿以及下转印基板22的边沿处无压紧力，进而上转印基板21的边沿和下转印基板22的边沿不会导致质子交换膜30的机械损伤，进而不会影响膜电极的寿命和耐久性。
28.在本实施例中，环形避让槽13设置为首位相接的闭环槽，环形避让槽13可以为矩形、圆形或者椭圆形，只要能够使得环形避让槽13的外形与转印组件20的外形适配即可。
29.需要说明的是，环形避让槽13对应上转印基板21的边沿和下转印基板22边沿设置，指的是，上转印基板21的边沿和下转印基板22的边沿均位于环形避让槽13的内侧壁和外侧壁之间。
30.具体地，环形避让槽13设置在下垫板12的上表面，上垫板11的下表面为平面。
31.如图1所示，环形避让槽13的宽度尺寸在5mm至15mm之间。采用上述尺寸设置，既便于上转印基板21的边沿、质子交换膜30的边沿以及下转印基板22的边沿均设置于环形避让槽13，又不会使上垫板11和下垫板12之间的压紧面积过小。若环形避让槽13的宽度尺寸小于5mm，则上转印基板21的边沿、质子交换膜30的边沿以及下转印基板22的边沿可能伸出环形避让槽13，进而上垫板11和下垫板12压紧时，将上转印基板21的边沿、质子交换膜30的边沿以及下转印基板22的边沿一同压紧，上转印基板21的边沿和下转印基板22的边沿会导致质子交换膜的机械损伤，若环形避让槽13的宽度尺寸大于15mm，则上垫板11和下垫板12之间的压紧面积过小。
32.其中，环形避让槽13的宽度尺寸可以为5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm以及5mm至15mm之间的任一值。
33.在本实施例中，环形避让槽13的宽度尺寸为10mm。
34.如图1所示，环形避让槽13的深度尺寸在2mm至3mm之间。采用上述尺寸设置，可以使环形避让槽13具有充足的避让空间，又不会影响垫板组件10的强度。若环形避让槽13的深度尺寸小于2mm，则环形避让槽13的避让空间过小，若环形避让槽13的深度尺寸大于3mm，则会影响垫板组件10的强度。
35.其中，环形避让槽13的深度尺寸可以为2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm以及2mm至3mm之间的任一值。
36.如图1所示，上垫板11的下表面和下垫板12的上表面均设置有防粘涂层，通过设置防粘涂层，可以防止高温转印时质子交换膜30粘接在垫板组件10上，进而降低转印残次率。
37.具体地，防粘涂层包括ptfe涂层，将防粘涂层设置为聚四氟乙烯(poly tetra fluoroethylene，简称ptfe)涂层，具有耐高温，便于操作的优点。
38.在本实施例中，防粘涂层的厚度尺寸在0.1mm至0.2mm之间。采用上述尺寸设置，可以使防粘涂层更轻薄，进而更易与转印组件20贴合，使转印效果更佳，并且使成本更合理。若防粘涂层的厚度尺寸小于0.1mm，则防粘涂层过薄，则质子交换膜30可能粘贴在垫板组件10上，使转印的残次率升高，若防粘涂层的厚度尺寸大于0.2mm，则会使成本升高。
39.其中，防粘涂层的厚度尺寸可以为0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm、0.2mm以及0.1mm至0.2mm之间的任一值。
40.如图1所示，上垫板11和下垫板12之间设置有定位结构15。通过定位结构15便于实现上垫板11和下垫板12的定位，进而实施热压转印，将催化层23转印至质子交换膜上。
41.如图1至图3所示，定位结构15包括定位销151和定位孔152，定位销151设置在下垫板12的上表面，定位销151位于环形避让槽13的外侧，定位孔152贯穿设置于上垫板11。将定位结构15设置为定位销151和定位孔152，具有定位结构简单，便于装配的优点。并且，定位销151位于环形避让槽13的外侧，使垫板组件10的中部具有足够的压紧面积。
42.在本实施例中，定位销151的直径为2-4mm。
43.需要说明的是，上垫板11和下垫板12均由钢材质制成，上转印基板21和下转印基
板22均由ptfe或聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，简称pet)材质制成，上垫板11的厚度尺寸和下垫板12的厚度尺寸均在4mm至10mm之间。采用上述尺寸设置，既能使垫板组件10具有较高的结构强度，又不会使垫板组件10的重量过大。若上垫板11的厚度尺寸和下垫板12的厚度尺寸均小于4mm，则垫板组件10的结构强度过小，若上垫板11的厚度尺寸和下垫板12的厚度尺寸均大于10mm，则垫板组件10的重量过大，不利于操作。
44.其中，上垫板11的厚度尺寸和下垫板12的厚度尺寸均可以为4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm以及4mm至10mm之间的任一值。
45.如图1所示，环形避让槽13、上转印基板21以及下转印基板22均为矩形结构，上转印基板21的边沿和下转印基板22的边沿均位于环形避让槽13的内侧壁和外侧壁之间。采用上述结构设置，便于对上转印基板21的边沿和下转印基板22的边沿进行控制，使上转印基板21的边沿和下转印基板22的边沿均位于环形避让槽13的内侧壁和外侧壁之间。
46.在本实施例中，转印组件20按照一定尺寸裁剪后转入转印模具进行热压转印，此时不要求转印组件20必须按照需求尺寸裁切，适用于转印组件20裁切尺寸大于需求尺寸的催化层转印工序。
47.应用本实用新型提供的转印模具，具有以下有益效果：
48.(1)利用环形避让槽13对上转印基板21的边沿、质子交换膜30的边沿以及下转印基板22的边沿进行避让，上转印基板21的边沿、质子交换膜30的边沿以及下转印基板22的边沿处无压紧力，进而上转印基板21的边沿和下转印基板22的边沿不会导致质子交换膜30的机械损伤，进而不会影响膜电极的寿命和耐久性；
49.(2)环形避让槽13的宽度尺寸在5mm至15mm之间，采用上述尺寸设置，既便于上转印基板21的边沿、质子交换膜30的边沿以及下转印基板22的边沿均设置于环形避让槽13，又不会使上垫板11和下垫板12之间的压紧面积过小；
50.(3)上垫板11的下表面和下垫板12的上表面均设置有防粘涂层，可以防止高温转印时质子交换膜粘接在垫板组件10上，进而降低转印残次率；
51.(4)上垫板11和下垫板12之间设置有定位结构15，通过定位结构15便于实现上垫板11和下垫板12的定位，进而实施热压转印，将催化层23转印至质子交换膜上。
52.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
53.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
54.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、
竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
55.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
56.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
57.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。