[實用新型]用于質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202123235102.6
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN217062177U
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李驍;龍紅濤
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢眾宇動力系統(tǒng)科技有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86
• 代理公司: 上海聯(lián)益知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31427
• 代理人: 尹飛宇

本實用新型提供一種用于質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組件，其包括一個質(zhì)子交換膜、一個邊框組件、一個陽極氣體擴散層、一個陰極氣體擴散層和一個密封膠層，其中該陽極氣體擴散層被設(shè)置正對面向該質(zhì)子交換膜的陽極側(cè)，該陰極氣體擴散層被設(shè)置正對面向該質(zhì)子交換膜的陰極側(cè)，其中該質(zhì)子交換膜包括一個膜主體和一個自該膜主體向外延伸的膜周緣，該邊框組件包括一個第一邊框和一個第二邊框。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組件。

背景技術(shù)

燃料電池(或燃料電池堆)可通過電化學(xué)反應(yīng)，將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能。單個燃料電池(或燃料電池單體)，如質(zhì)子交換膜燃料電池單體，包括陽極板(或陽極流場板)、膜電極組件和陰極板(或陰極流場板)。

膜電極組件是質(zhì)子交換膜燃料電池單體的核心結(jié)構(gòu)，決定燃料電池單體的性能，一般包括質(zhì)子交換膜、膜邊框、陽極氣體擴散層和陰極氣體擴散層。質(zhì)子交換膜是膜電極組件的核心部件，價格昂貴、脆弱和容易損壞。氫氣或含氫氣的混合氣體通過陽極流場板的流場被提供，并通過陽極氣體擴散層擴散至該質(zhì)子交換膜的陽極側(cè)，氧氣或含氧氣的混合氣體通過陰極流場板的流場被提供，并通過陰極氣體擴散層擴散至該質(zhì)子交換膜的陰極側(cè)。在燃料電池內(nèi)部，質(zhì)子交換膜為質(zhì)子的遷移和輸送提供通道，使得質(zhì)子經(jīng)過膜從陽極到達陰極，與外電路的電子轉(zhuǎn)移構(gòu)成回路，向外界提供電流。相應(yīng)地，質(zhì)子交換膜應(yīng)具有防止電池陰陽極發(fā)生直接接觸，避免兩極燃料直接反應(yīng)，傳輸氫質(zhì)子和阻隔電子，確保電子從外電路傳輸?shù)淖饔?。換句話說，燃料電池單體的結(jié)構(gòu)應(yīng)確保燃料電池單體的陽極和陰極之間的氣密性，以防止氫氣或含氫氣的混合氣體直接流向陰極和防止氧氣或含氧氣的混合氣體直接流向陽極。同時，為了確保燃料電池單體的正常運行，其陽極還應(yīng)相對于外界環(huán)境密封，以防止燃料(如氫氣)泄漏至外界環(huán)境，影響燃料電池的運行和外界環(huán)境。因此，燃料電池單體的結(jié)構(gòu)應(yīng)確保燃料電池單體的陽極、陰極之間的氣密性和陽極相對于外界環(huán)境的氣密性，以及陰極相對于外界環(huán)境的密封。此外，為了確保燃料電池單體的正常運行，還要防止燃料電池單體的密封破壞質(zhì)子交換膜和影響到燃料電池單體的組裝和性能。

說明書附圖之圖1和圖2所示的是目前常用的質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組件的結(jié)構(gòu)和密封方式，其中質(zhì)子交換膜燃料電池單體的膜電極組件的質(zhì)子交換膜的邊緣被密封在膜電極組件的上邊框1的內(nèi)邊緣和下邊框2的內(nèi)邊緣之間，膜電極組件的上邊框1的外邊緣和下邊框2的外邊緣相重疊在一起(上邊框1和下邊框2的形狀和大小相同)，通過將密封膠注在上邊框1和下邊框2，實現(xiàn)上邊框1和燃料電池單體的陽極流場板之間的密封、下邊框2和燃料電池單體的陰極流場板之間的密封。圖1和圖2所示的質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組件的結(jié)構(gòu)和密封解決了燃料電池單體的陽極和陰極之間的氣密性、燃料電池單體的陽極、陰極相對于外界環(huán)境的氣密性，可確保在燃料電池單體內(nèi)部，質(zhì)子僅通過交換膜到達陰極。然而，圖1和圖2所示的質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組件的結(jié)構(gòu)和密封方式可能會影響到質(zhì)子交換膜：在對上邊框1和燃料電池單體的陽極流場板之間、下邊框2和燃料電池單體的陰極流場板之間進行密封時，液體膠將注在上邊框1和下邊框2的外側(cè)，當(dāng)在兩側(cè)同時注膠時，上邊框1的外側(cè)的注膠壓力和下邊框2的外側(cè)的注膠壓力兩者之間難以被控制完全相同，容易導(dǎo)致上邊框1和下邊框2在注膠位置處向一側(cè)形變鼓起，進而導(dǎo)致邊框與質(zhì)子交換膜之間的粘接處受到橫向的拉力，影響質(zhì)子交換膜和上邊框1、下邊框2之間的密封，甚至可能破壞質(zhì)子交換膜的完整性。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的主要優(yōu)勢在于提供一種用于質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組件，其中本實用新型用于質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極組件在保留了雙邊框(邊框組件的第一邊框和第二邊框)的基礎(chǔ)上，通過對該邊框組件的外邊緣的整體注膠或減小該邊框組件的兩個邊框中一個邊框的尺寸的方式，使該膜電極組件既具有雙邊框膜電極組件的膜密封強度，又解決了因邊框組件兩側(cè)的注膠壓力不同而影響密封在該邊框組件的質(zhì)子交換膜的問題。