膜電極組和含該膜電極組的聚合物電解質膜燃料電池的製作方法
2023-06-20 13:39:11
專利名稱：膜電極組和含該膜電極組的聚合物電解質膜燃料電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及膜電極組和聚合物電解質膜燃料電池。更具體
地，本發明涉及優選用作船上電源、固定小型發電機或熱電聯合系統 等的聚合物電解質膜燃料電池，和用於此種聚合物電解質膜燃料電池
的膜電極組。
2.
背景技術：
聚合物電解質膜燃料電池基於膜電極組(MEA )的單元，在 該膜電極組件中，電極與固態聚合物電解質膜的兩側連接。此外，在 聚合物電解質膜燃料電池中，電極通常具有擴散層和催化劑層的雙層 結構。該擴散層用於為催化劑層供應反應氣體和電極並且由碳紙或碳 布等製成。此外，催化劑層是用作電極反應的反應場的部分，並且通 常由攜帶電極催化劑例如鉑等的碳和固態聚合物電解質膜(催化刑層 中的電解質)的複合體形成。具有高耐氣化性的全部全氣烴電解質(即，在聚合物鏈中 不包括C-H鍵的電解質)通常用於形成這種MEA的催化劑層或電解質膜 中的電解質。此種電解質的實例包括Nafion (註冊商標；由杜邦公司 (DuPont)製造)、Aciplex (註冊商標j由Asahi Kasei (Corp.)公 司製造)、Flemion (註冊商標；由Asahi Glass Co. ， Ltd公司製造) 等。此外，全部全氣烴電解質是高度抗氧化的但是通常也極其昂責。 因此，為了降低聚合物電解質膜燃料電池的成本，也正在考慮使用烴 電解質(即，在聚合物鏈中包括C-H鍵而不是C-F鍵的電解質)和部分 全氟烴電解質(即，在聚合物鏈中同時包括C-H鍵和C-F鍵的電解質)。然而，例如，為了將聚合物電解質膜燃料電池作為船上電
源付諸實際使用，仍必須解決一些問題。例如，雖然烴電解質比全部 全象烴電解質價格便宜，但是它也易於被過氣化物自由基降解.此外，
通常在固態聚合物電解質膜的外圍部分周圍固定墊團以確保氣封。然 而，該墊圈的收縮將剪切應力施加到固態聚合物電解質膜上，這導致 膜的失效和降低氣封功能。另外，固態聚合物電解質膜由於在使用過 程中發生的溫度和溼度變化而反覆地膨脹和收縮。因此，應力易於尤 其在電極的外圍部分處產生。已經存在解決上述問題的各種建議。例如，日本專利申請
發明者三浦房美, 兒玉健作, 加藤學, 吉川大雄, 木村和峰, 森本友, 越智勉, 鈴木稔幸 申請人:豐田自動車株式會社