一種質子交換膜燃料電池複合膜電極的製作方法

2023-09-18 07:00:50

專利名稱：一種質子交換膜燃料電池複合膜電極的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及質子交換膜燃料電池，尤其涉及質子交換膜燃料電池膜電 極技術。
背景技術：
質子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種直接把儲存在燃料和氧化劑內的化 學能轉化為電能的發電裝置，具有能量轉化效率高、功率密度大，環境友好等 優點。質子交換膜燃料電池(PEMFC)的核心是膜電極組件，膜電極組件由兩 張電極和置於其中的電解質膜構成。兩張電極分別是陽極和陰極，均由催化層 和擴散層構成；電解質膜是一張薄的固體聚合物電解質，通常由聚四氟乙烯 (PTFE)骨架和磺酸集團組成，是質子的量導體，電子的絕緣體。
質子交換膜燃料電池(PEMFC)在使用過程中，由於受到陰陽極壓力差變 化、溫度變化和膜的溶漲/收縮的衝擊，非常容易破裂，特別是膜與電極四周的 結合部。現有技術中對膜電極四周的保護方法有上海神力科技有限公司的技 術利用膠帶把電極四周與膜粘結在一起保護膜與電極的結合部；加拿大Ballard 公司的技術採用在電極四周灌滿矽橡膠， 一方面保護電極與膜的結合部，另 一方面代替傳統的密封件。現有技術的這兩種方法的缺點是，會增大電極與膜 結合部的厚度，導致膜電極厚度不均勻。 發明內容
本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種新形式的複合膜電極， 使膜電極的厚度均勻。本實用新型的技術解決方案是 一種質子交換膜燃料電 池複合膜電極，由擴散層、催化層、多孔碳層、電解質膜和保護框構成，其結
構在於所述的膜電極的多孔碳層的四周比擴散層小l-2mm在擴散層四周比多孔 碳層大的區域粘結一層周邊保護膜，周邊保護膜在擴散層上的粘結寬度是多孔 碳層比擴散層小的寬度，厚度與多孔碳層相同。
本實用新型所述的質子交換膜燃料電池，其結構在於所述的周邊保護膜是 聚四氟乙烯薄膜。
本實用新型的優點是由於周邊保護膜貼復在多孔碳層的四周，厚度與多 孔碳層相同，所以本實用新型的複合膜電極的中間和四周具有同樣的厚度，當 在四周附上保護框後，在膜與電極結合部就形成了一個新的保護膜，增大了膜 與電極結合部的機械強度。

本實用新型有附圖2幅，其中
圖1是本實用新型膜電極結構示意圖。 圖2是傳統膜電極結構示意圖。
附圖中，1、擴散層2、多孔碳層和催化層3、周邊保護膜4、傳統保 護框5、電解質膜。
具體實施方式

圖1所示的實施例，質子交換膜燃料電池電極的擴散層與催化層之間的多 孔碳層的厚度在20-30微米，該層內沒有催化劑。多孔碳層的四周比擴散層小 l-2mm,把一個厚度為20-30微米的聚四氟乙烯保護膜粘結在擴散層上，在擴散 層上的粘結寬度恰好是多孔碳層比擴散層小的寬度，厚度與多孔碳層一致，加 上保護框後，電極的中間和四周具有同一厚度。催化層可以做到膜上，也可以 做到多孔碳層上。如果做到多孔碳層上，催化層面積大小要和多孔碳層的面積 大小一樣。此時，粘結在擴散層上的聚四氟乙烯薄膜的厚度也要增加上催化層 的厚度。然後把陽、陰極電極與與膜熱壓在一起並在四周附上保護框。這樣， 在膜與電極結合部就形成了一個新的保護膜，增大了膜與電極結合部的機械強 度。
權利要求1、一種質子交換膜燃料電池複合膜電極，由擴散層、催化層、多孔碳層、電解質膜和保護框構成，其特特徵在於所述的膜電極的多孔碳層的四周比擴散層小1-2mm，在擴散層四周比多孔碳層大的區域粘結一層周邊保護膜，周邊保護膜在擴散層上的粘結寬度是多孔碳層比擴散層小的寬度，厚度與多孔碳層相同。
2、 根據權利要求l所述的質子交換膜燃料電池，其特徵在於所述的周邊保 護膜是聚四氟乙烯薄膜。
專利摘要一種質子交換膜燃料電池複合膜電極，由擴散層、催化層、多孔碳層、電解質膜和保護框構成，其特徵在於所述的膜電極的多孔碳層的四周比擴散層小1-2mm，在擴散層四周比多孔碳層大的區域粘結一層周邊保護膜，周邊保護膜在擴散層上的粘結寬度是多孔碳層比擴散層小的寬度，厚度與多孔碳層相同。周邊保護膜是聚四氟乙烯薄膜。本實用新型的優點是由於周邊保護膜貼復在多孔碳層的四周，厚度與多孔碳層相同，所以本實用新型的複合膜電極的中間和四周具有同樣的厚度，當在四周附上保護框後，在膜與電極結合部就形成了一個新的保護膜，增大了膜與電極結合部的機械強度。
文檔編號H01M4/86GK201060896SQ20072001359
公開日2008年5月14日 申請日期2007年7月27日 優先權日2007年7月27日
發明者侯中軍, 劉常福, 徐洪峰, 明平文, 陽貽華 申請人:新源動力股份有限公司