[發明專利]裝備框架的膜電極組件及其生產方法，以及燃料電池

有效

• 申請號: 201910157477.3
• 申請日: 2019-03-01
• 公開（公告）號: CN110224154B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 江波戶穰;田中廣行
• 申請（專利權）人: 本田技研工業株式會社
• 主分類號: H01M8/0273
• 分類號: H01M8/0273;H01M8/1004
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

裝備框架的膜電極組件(10)包括膜電極組件(10a)和框架構件(24)。框架構件(24)包括第一框形板(24a)和第二框形板(24b)。所述第一框形板(24a)的內周部與所述膜電極組件(10a)的外周部連接。第一框形板(24a)的內周部(24an)設置在陽極(20)的外周部(20c)和陰極(22)的外周部(22c)之間。在第二框形板(24b)的內端(24be)和陰極(22)的外端(22e)之間形成間隙(G)。通過粘合劑層(24c)，第一框形板(24a)和第二框形板(24b)在整個周長上連接在一起。

技術領域

本發明涉及一種裝備框架的膜電極組件，所述裝備框架的膜電極組件的生產方法，以及一種燃料電池。

背景技術

一般來說，固體聚合物電解質燃料電池采用固體聚合物電解質膜。固體聚合物電解質膜是聚合物離子交換膜。在燃料電池中，陽極設置在固體聚合物電解質膜的一個表面上，陰極則設置在固體聚合物電解質膜的另一個表面上，以分別形成膜電極組件(membraneelectrode assembly,MEA)。

膜電極組件被夾在隔板(雙極板)之間以形成發電電池(單位燃料電池)。在使用中，預先確定數量的發電電池堆疊在一起形成燃料電池堆。例如，燃料電池堆被安裝在車輛上以作為車內燃料電池堆。

在近年中，為了減小相對昂貴的固體聚合物電解質膜的使用量并保護具有低強度的薄固體聚合物電解質膜，采用了在其外周包括樹脂框架構件的裝備框架的MEA。

在美國專利號8,399,150的文件中，墊片或間隔件不是設置在膜的整個周邊上，而是設置在單層樹脂框架構件的一個表面的一部分上。在該結構中，當樹脂框架構件中形成有孔和/或裂縫時，就無法實現所需的氣密性能和/或電絕緣性能。此外，在陽極和陰極的壓力差的作用下，樹脂框架構件容易變形。

在日本特開專利公報No.2013-515348(PCT)中，樹脂框架構件由兩層板形成。由于電解質膜被插入板之間，所帶來的高昂的生產成本是不利的。

發明內容

本發明將這些問題考慮在內，并且本發明的目的在于提供一種裝備框架的膜電極組件，提供一種所述裝備框架的膜電極組件的生產方法，以及提供一種具有改進耐久性以防止在框架構件中產生孔和/或裂縫的燃料電池，實現不易在陽極和陰極的壓力差下變形的結構，并且實現生產成本的降低。

為了實現以上目的，本發明提供一種包括膜電極組件和框架構件的裝備框架的膜電極組件。所述膜電極組件包括電解質膜，設置在所述電解質膜的一個表面上的第一電極，以及設置在所述電解質膜的另一個表面上的第二電極。所述第二電極的表面尺寸小于所述第一電極的表面尺寸。所述框架構件設置在所述膜電極組件的外周部的整個周長上。框架構件包括第一框形板和第二框形板。所述第一框形板的內周部與所述膜電極組件的外周部連接。第一框形板和第二框形板在厚度方向上連接在一起。所述第一框形板的內周部設置在所述第一電極的外周部和所述第二電極的外周部之間。在所述第二框形板的內端和所述第二電極的外端形成有間隙，所述第一框形板和所述第二框形板通過粘合劑層而在整個周長上直接連接在一起。

優選地，所述第一框形板的內周部包括在所述膜電極組件的厚度方向上觀察時與所述第一電極的外周部重疊的重疊部。

優選地，所述粘合劑層設置在所述第一框形板的與所述第二框形板相鄰的整個表面上，并且所述第一框形板的內周部和所述電解質膜的外周部被粘合劑層連接在一起。

優選地，所述第二框形板的內周部包括在所述膜電極組件的厚度方向上觀察時與所述第一電極的外周部重疊的重疊部。

優選地，所述第二框形板的與所述第一框形板相鄰的整個表面通過粘合劑層而與所述第一框形板直接在整個周長上連接。