[發明專利]一種膜電極邊框、膜電極組件及其制備方法以及燃料電池

在審

• 申請號: 202010198406.0
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111370731A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 關春紅;陳明;錢聰;楊其良;王海峰;王利生;袁蘊超
• 申請（專利權）人: 浙江鋒源氫能科技有限公司;鋒源新創科技（北京）有限公司
• 主分類號: H01M8/0273
• 分類號: H01M8/0273;H01M8/026;H01M8/0263;H01M8/1004;H01M4/88
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 柴明英;梁永芳

本發明是關于一種膜電極邊框、膜電極組件及其制備方法以及燃料電池。主要采用的技術方案為：一種膜電極邊框包括邊框主體；其中，邊框主體上設置有用于連通發電區域的燃料流道和氧化劑流道；其中，當邊框主體封裝在膜電極上時：邊框主體具有相對設置的第一側和第二側，燃料流道位于邊框主體的第一側上、氧化劑流道位于邊框主體的第二側上。一種膜電極組件包括膜電極和上述的膜電極邊框。本發明主要用于通過將用于連通發電區域的燃料流道、氧化劑流道設置在用于封裝膜電極的膜電極邊框上，以克服將燃料和氧化劑流道設置在石墨雙極板上存在的加工耗時長的問題、設置在金屬雙極板上導致雙極板兩側不同流體的流道不能同時滿足需求的問題。

技術領域

本發明涉及一種燃料電池技術領域，特別是涉及一種膜電極邊框、膜電極組件及其制備方法以及燃料電池。

背景技術

燃料電池是將燃料與氧化劑的化學能通過電化學反應直接轉換成電能的發電裝置。燃料電池通常由多個電池單元構成；每個電池單元包括質子交換膜與它兩側的陰極和陽極構成膜電極組件(MEA)，通過與雙極板串聯組裝，形成燃料電池電堆。

在燃料電池工作時，燃料(即，氫氣)和氧化劑(即，空氣或氧氣)分別通過雙極板上的入口、入口連接通道、入口分配區進入膜兩側的電極反應活性區(即，發電區域)，然后通過出口匯合區、出口連接通道到雙極板上的出口。為了保證燃料電池的高效率、長期地正常工作，需要合理地設置好燃料和氧化劑的流場，使得在發電區域的氣體流量分布均勻。

現有技術中，燃料和氧化劑的流場，包括入口、入口連接通道、進口分配區、發電區域、出口匯合區、出口連接通道及出口均設置在雙極板上。

但是，本發明的發明人發現現有這種將燃料和氧化劑的流道均設置在雙極板上的技術至少存在如下問題：

對于石墨雙極板，需要在石墨雙極板的兩面精雕加工出燃料和氧化劑兩種不同流體的流場，需要耗費大量的工時。

對于金屬雙極板，采用沖壓成形的金屬雙極板一面凹下去另一面必凸出，導致金屬雙極板兩側不同流體的入出口連接通道和分配區流場不能同時滿足需求；例如，為了使得流體的流量分布均勻，通常在一側沖壓出多個凸起的小圓柱體構成分配區，則會在另一側出現凹進的小圓柱體，這樣另一側流體就會有部分滯留在凹進的小圓柱體內，不利于另一側流體的流動。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種膜電極邊框、膜電極組件及其制備方法以及燃料電池，主要目的在于通過將用于連通發電區域的燃料流道、氧化劑流道設置在用于封裝膜電極的膜電極邊框上，以克服將燃料流道、氧化劑流道設置在雙極板上存在的上述問題。

為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：

一方面，本發明的實施例提供一種膜電極邊框，其中，所述膜電極邊框包括：

邊框主體，所述邊框主體上設置有用于連通發電區域的燃料流道和氧化劑流道；

其中，當所述邊框主體封裝在膜電極上時：所述邊框主體具有相對設置的第一側和第二側，所述燃料流道位于所述邊框主體的第一側上、所述氧化劑流道位于所述邊框主體的第二側上。

優選的，所述邊框主體包括：

第一邊框，所述燃料流道設置在所述第一邊框上；

第二邊框，所述氧化劑流道設置在所述第二邊框上；

其中，所述第一邊框和第二邊框為分體式結構；或

所述第一邊框和第二邊框為一體式邊框結構；優選的，所述第一邊框為靠近所述一體式邊框結構的一端設置，所述第二邊框靠近所述一體式邊框結構的另一端設置。

優選的，所述燃料流道包括燃料入口流道和燃料出口流道；其中，所述燃料入口流道和燃料出口流道分別與發電區域連通；