[發明專利]一種燃料電池反應堆裝置和膜電極組件的制造方法

在審

• 申請號: 202210003496.2
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114300721A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 袁輝;袁梓玉;袁梓彤
• 申請（專利權）人: 蘇州輝美汽車科技有限公司
• 主分類號: H01M8/1004
• 分類號: H01M8/1004;H01M8/2404;H01M4/94;H01M4/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種燃料電池反應堆裝置（100），由若干組雙極板組件（200）和若干組膜電極組件（300）依次層疊而成，其特征在于：

所述膜電極組件（300）包括離子交換膜（1）、還原催化劑（2）和氧化催化劑（3）；

所述離子交換膜（1）為離子可穿透但電子不可穿透的非金屬薄膜；

所述還原催化劑（2）和氧化催化劑（3）均為導電體，以連續的線條形狀分別鋪設于所述離子交換膜（1）的兩側表面上，形成特定的催化劑圖案（4），呈現二維平面化、且三相界面（5）呈開放式的布局。

2.權利要求1所述的一種燃料電池反應堆裝置（100），其特征在于：

所述特定的催化劑圖案（4）為網格結構或總干-分枝結構（2c-2d）。

3.權利要求1所述的一種燃料電池反應堆裝置（100），其特征在于：

所述還原催化劑（2）為化學催化劑，材料為對氧化劑的還原反應速度具有催化加速作用的貴金屬或貴金屬化合物或混合物；所述氧化催化劑（3）為化學催化劑，材料為對還原劑的氧化反應速度具有催化加速作用的貴金屬或貴金屬化合物或混合物。

4.權利要求1所述的一種燃料電池反應堆裝置（100），其特征在于：

所述還原催化劑（2）包括還原表層（2a）和包覆在其之下的還原導電基線（2b），二者相互接觸且保持電連通；

所述氧化催化劑（3）包括氧化表層和包覆在其之下的氧化導電基線，二者相互接觸且保持電連通；

所述還原表層（2a）和氧化表層的材料均為導電的貴金屬或貴金屬化合物或混合物；

所述還原導電基線（2b）和氧化導電基線的材料均為與所述還原表層（2a）和氧化表層的材料不同的導電的金屬或非金屬或混合物。

5.權利要求1所述的一種燃料電池反應堆裝置（100），其特征在于：

在鋪設了所述還原催化劑（2）和氧化催化劑（3）之后的所述離子交換膜（1）的兩側平面上，涂敷有一層極薄的離子傳導聚合物（6）。

6.權利要求1所述的一種燃料電池反應堆裝置（100），其特征在于：

所述膜電極組件（300）還包括第一支撐層（7）和第二支撐層（8），分別設置于所述還原催化劑（2）和氧化催化劑（3）的兩側外平面上，將所述離子交換膜（1）、所述還原催化劑（2）和所述氧化催化劑（3）夾于中間；所述第一支撐層（7）和第二支撐層（8）均為多孔透氣的導電體。

7.一種燃料電池反應堆裝置膜電極組件（300）的制造方法，其特征在于：

所述離子交換膜（1）通過靜電成像裝置（410），在其兩側表面分別形成與所述還原催化劑（2）和氧化催化劑（3）對應的催化劑圖案（4）相匹配的靜電影像（4a）；

帶有靜電影像（4a）的所述離子交換膜（1），沉入帶有催化劑離子（431）的鍍液槽（430）中，在鍍液槽（430）電場作用下，所述催化劑離子（431）在所述離子交換膜（1）上獲得電子（414）后還原為原子，沉積在所述離子交換膜（1）上，形成與靜電影像（4a）一致的所述催化劑圖案（4）。

8.權利要求7所述的一種燃料電池反應堆裝置膜電極組件（300）的制造方法，其特征在于：

所述靜電成像裝置（410），包括陰極射線槍（411）、射線偏轉裝置（412）和正極板（413）；所述射線偏轉裝置（412）介于陰極射線槍（411）和正極板（413）之間，所述離子交換膜（1）穿過射線偏轉裝置（412）和正極板（413）之間。

9.權利要求7所述的一種燃料電池反應堆裝置膜電極組件（300）的制造方法，其特征在于：

包括導電基線成像充電裝置（420）；所述導電基線成像充電裝置（420）包括粉末盒（421）和定影充電裝置（422）；所述粉末盒（421）中分別裝有所述還原導電基線和氧化導電基線材料的粉末顆粒（423）；所述帶有靜電影像（4a）的所述離子交換膜（1），經過所述粉末盒（421）時，其表面的電子（414）吸附所述粉末顆粒（423），經過所述定影充電裝置（422）進行粉末固定、靜電補充；

帶有靜電影像（4a）的所述離子交換膜（1），沉入帶有催化劑離子（431）的鍍液槽（430）中，在鍍液槽（430）電場作用下，所述催化劑離子（431）在所述離子交換膜（1）上獲得電子（414）后還原為原子，分別沉積在所述還原導電基線和氧化導電基線上，形成所述還原表層和氧化表層，即：在所述離子交換膜（1）上，形成與靜電影像（4a）一致的所述催化劑圖案（4）。