[發明專利]膜電極組件和膜電極組件的裝配方法與燃料電池模組

有效

• 申請號: 201910100392.1
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN111509258B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: S.高施;黃仁哲
• 申請（專利權）人: 長城汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M8/0276
• 分類號: H01M8/0276;H01M8/1004
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發明公開了一種膜電極組件和膜電極組件的裝配方法與燃料電池模組。該膜電極組件包括：電解質膜、設置在電解質膜一側上的第一催化劑層、設置在電解質膜另一側上的第二催化劑層以及邊緣保護元件，第二催化劑層的至少一端端面與對應的邊緣保護元件間隔開，第二催化劑層的端面與邊緣保護元件的間隔處設置有間隙補償件。根據本發明的膜電極組件，通過在第二催化劑層與邊緣保護元件之間設置間隙補償件，可以將第二催化劑層與邊緣保護元件之間的間隙進行填充，從而保證電解質膜在生產過程中的安全，防止在膜電極組件進行封裝時，第一催化劑層以及第二催化劑層對電解質膜產生擠壓，導致電解質膜發生損傷或穿刺，保證膜電極組件的裝配的成品率高。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體而言，涉及一種膜電極組件和膜電極組件的裝配方法與燃料電池模組。

背景技術

膜電極組件是由兩個極性不同的電極催化劑層以及電解質膜組成，具體地，氫氣在陽極催化劑層附近發生催化反應產生氫離子和電子，氫離子通過質子交換膜傳輸到陰極，電子從外電路輸送到陰極；氧氣在陰極催化劑層附近發生催化反應與外電路來的電子結合產生氧離子，再與氫離子結合生成水。

與膜電極組件的其他部件相比，電解質膜非常薄，因此非常容易被刺穿。由于這個原因，在電池催化劑層上加了一個邊緣保護元件，以保護電解質膜，并在電解質膜與電極催化劑層之間增加制造公差，以降低配合難度。邊緣保護元件通常是由耐燃料電池電化學反應且不與電堆中其它材料相互作用的聚合物材料制成。

但是，在膜電極組件進行封裝時，陽極催化劑層、陰極催化劑層與邊緣保護元件之間的界面在大批量生產制造過程中，經常發現不完全對準。具體地，通常會發現陽極催化劑層、陰極催化劑層與邊緣保護元件的基膜層之間存在一定的間隙，這使得電解質膜非常容易受到損傷或穿刺，從而導致膜電極組件無法正常工作。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種膜電極組件，以解決電解質膜容易被破壞或者穿刺的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明的膜電極組件包括：電解質膜、設置在所述電解質膜一側上的第一催化劑層、設置在所述電解質膜另一側上的第二催化劑層、設置在所述第一催化劑層上的第一氣體擴散層、設置在所述第二催化劑層上的第二氣體擴散層，以及邊緣保護元件，所述電解質膜的兩端向外伸出所述第一催化劑層的兩端，所述邊緣保護元件設置在所述電解質膜的兩端，且所述第一氣體擴散層、所述第二氣體擴散層的兩端端面均與對應的所述邊緣保護元件接觸，所述第一催化劑層和/或所述第二催化劑層的至少一端端面與對應的所述邊緣保護元件之間具有間隙，所述間隙處設置有間隙補償件。

根據本發明的一些實施例，所述邊緣保護元件包括：基膜層和結合層，所述電解質膜的端部兩側均設置有所述基膜層，且每個所述基膜層與所述電解質膜之間均設置有所述結合層,所述第一氣體擴散層、所述第二氣體擴散層的兩端端面均與對應的所述邊緣保護元件的基膜層接觸。

根據本發明的一些實施例，所述第一催化劑層的長度大于所述第二催化劑層的長度，所述第一催化劑層的兩端端面與對應的所述邊緣保護元件的基膜層接觸，所述間隙補償件設置在所述第二催化劑層與對應的所述邊緣保護元件的基膜層之間。

根據本發明的一些實施例，所述間隙補償件為粘性密封件。

具體地，每個所述基膜層的遠離所述電解質膜的一側設置有支撐框架。

具體地，邊緣保護元件還包括：

進一步地，所述第一氣體擴散層的遠離所述第一催化劑層的一側設置有第一極板，所述第一極板與所述第一氣體擴散層之間形成第一氣體流動通道；所述第二氣體擴散層的遠離所述第二催化劑層的一側設置有第二極板，所述第二極板與所述第二氣體擴散層之間形成第二氣體流動通道。