[發明專利]一種電化學電池的膜電極和電流收集板組件以及電化學電池模塊

無效

• 申請號: 200810034448.X
• 申請日: 2008-03-11
• 公開（公告）號: CN101533915A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 顧志軍
• 申請（專利權）人: 上海清能燃料電池技術有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M4/86;H01M8/10;H01M8/24;C25B9/10;C25B9/18
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 薛 琦

技術領域

本發明涉及電化學電池領域，尤其涉及一種電化學電池的膜電極和電流收集板組件以及電化學電池模塊。

背景技術

國際專利的中國案99808103.5，公開了一種由雙極板和聚合物電解質膜燃料的膜電極單元組成的氣密組件。雙極板和膜電極單元用可固化聚合物粘合。通過在氣室外圍和內部氣體導管周圍涂覆粘合珠粒得到氣密組件。根據本發明這些組件可疊置并粘合在一起以形成聚合物電解質燃料電池堆。

上述技術方案，相對于其之前的技術，有一定的進步。但是由于雙極板除了起到引出電壓電流的作用以外，還兼起到了構造密封氣室的作用。因此要求雙極板的材料不僅具有良好的導電性，而且具有良好的氣密性。同時，其結構還要求有內部氣體導管，這也具有一定的復雜性，并且降低了膜電極的有效面積利用率。另外，為了提高電池性能，往往有必要在雙極板上設置流場，這就要求雙極板還具有易加工性，進一步提高了對所述雙極板的要求。

中國專利申請200610029938.1，公開了一種嵌入式小型發電電池的密封結構。該小型發電電池包括氫側端板、二片金屬導電鈦網、二片擴散層、質子交換膜電極、氧側端板、紅、黑插座和四顆不銹鋼螺釘、四個螺母，所述的小型發電電池的端板一塊為凹槽形狀、一塊為凸臺形狀，鈦金屬網用導電插座預先擰在端板上，該導電插座包括紅、黑兩電源插座，分別設置在端板的正反二面。

上述技術方案，相對于其之前的技術，有一定的進步。但是其結構及裝配工藝較為復雜，制造成本仍然較大。

發明內容

為了克服上述背景技術中中國案99808103.5中對雙極板要求較高，膜電極的有效面積利用率較低的缺點；同時克服上述背景技術中中國申請200610029938.1中結構及裝配工藝較為復雜，制造成本仍然較高的缺點，本發明提供了一種電化學電池的膜電極和電流收集板組件以及電化學電池模塊。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

一種膜電極和電流收集板的組件，包括：一層膜，至少一層一側氣體擴散層，一層一側的多孔的電流收集板，并依次疊合，并且：所述的膜有反應區域和非反應區域，所述的一側的多孔電流收集板有反應區域，非反應區域和電引出區域，所述的至少一層一側氣體擴散層位于所述一側的多孔電流收集板及所述膜中間，其面積與所述一側的多孔電流收集板及所述膜的反應區域相對應；所述的至少一層一側氣體擴散層的周邊側面，與所述一側的多孔電流收集板及所述膜的非反應區域相對應的空間，被密封材料所填充，固化。

進一步的方案是：還包括至少一層另一側氣體擴散層，其與所述膜的背向所述一側氣體擴散層的面相貼；還包括一層另一側多孔的電流收集板，其與所述另一側氣體擴散層相貼；所述的另一側多孔的電流收集板有反應區域，非反應區域和電引出區域；所述的至少一層另一側氣體擴散層的面積與所述另一側多孔電流收集板及所述膜的反應區域相對應。所述的至少一層另一側氣體擴散層的周邊側面，與所述另一側多孔電流收集板及所述膜的非反應區域相對應的空間，被密封材料所填充，固化。

另一種進一步的方案是：還包括一層另一側多孔的電流收集板，其與所述膜的背向所述一側氣體擴散層的面相貼；所述的另一側多孔電流收集板和所述膜的非反應區域的貼合部位被密封材料填充、粘結、固化。

再一種進一步的方案是：還包括至少一層另一側氣體擴散層，其與所述膜的背向所述一側氣體擴散層的面相貼；還包括一層另一側多孔的電流收集板，其與所述另一側氣體擴散層相貼；所述的至少一層另一側氣體擴散層的面積等于所述膜的面積。

所述的密封材料固化后的寬度為0.05-2毫米；所述的密封材料為熱塑型塑料，或熱固型塑料，或彈性聚合物，優選硅橡膠。

所述的一層膜可以為質子交換膜；所述的一層膜的兩側，可以至少在所述的反應區域內有催化劑層。

所述的各氣體擴散層可以是碳纖維紙，或碳纖維布，或透氣石墨板，或金屬網，或多孔金屬板中的至少一種的導電透氣材料；所述的各氣體擴散層靠近所述的膜的一側可以涂有催化劑層。

所述的各個多孔的電流收集板，在反應區域為多孔透氣，在非反應區域為顯著的不透氣；所述的各個多孔的電流收集板為耐腐蝕，導電的金屬材料。

一種電化學電池模塊，包括至少一個電化學單電池。所述的電化學單電池包括一側帶有氣體流道的端板，一個所述的膜電極和電流收集板組件，另一側帶有氣體流道的端板；所述三者依次疊合。

所述帶有氣體流道的端板可以為熱塑型聚合物，熱固型聚合物，彈性聚合物中的至少一種材料。所述的聚合物材料優選為可注射成型的塑料材料。