[發(fā)明專利]一種燃料電池膜電極封邊密封結(jié)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211209836.3
• 申請(qǐng)日: 2022-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN115528270A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮翌;鄭帥;王麗娜;張楠;吳許輝;祝元;寧可望;許思傳;王朝云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海明天觀諦氫能科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/0273
• 分類號(hào): H01M8/0273;H01M8/0276;H01M8/02
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34160
• 代理人: 田浩

本發(fā)明公開了一種燃料電池膜電極封邊密封結(jié)構(gòu)，包括質(zhì)子交換膜、兩層內(nèi)邊框、兩層外邊框和兩層碳紙，兩層內(nèi)邊框設(shè)置于質(zhì)子交換膜的外側(cè)，然后將兩層外邊框分別設(shè)置于內(nèi)邊框的外側(cè)，再將兩層碳紙分別設(shè)置于外邊框的內(nèi)部，內(nèi)邊框與外邊框的外形尺寸相同，但是內(nèi)邊框中部內(nèi)嵌位的邊長比外邊框中部的外嵌位的邊長小，所以碳紙?jiān)诿芊鈺r(shí)，靠近質(zhì)子交換膜的一側(cè)中部是與質(zhì)子交換膜相接觸的，而外邊緣部分則與內(nèi)邊框相接觸，通過內(nèi)邊框起到固定的作用，使得膜電極在電堆拆裝中不易與質(zhì)子交換膜脫離，且此處碳紙的固定是通過內(nèi)邊框進(jìn)行固定，不會(huì)影響內(nèi)層靠近膜電極的催化層，由于不添加任何粘性物質(zhì)，所以在拆解時(shí)，碳紙還可以重復(fù)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池膜電極技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃料電池膜電極封邊密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

質(zhì)子交換膜燃料電池是一種電化學(xué)裝置，其原理是氫氣在催化劑的作用下分解成不穩(wěn)定非?；钴S的質(zhì)子和電子，質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，同時(shí)電子通過外電路到達(dá)陰極，在催化劑的作用下質(zhì)子與陰極的氧氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生水。質(zhì)子交換膜燃料電池具有能量密度高、無緩解污染等優(yōu)點(diǎn)之外，還具有低溫啟動(dòng)、應(yīng)用范圍廣，目前被廣泛應(yīng)用于氫燃料電池大巴、氫燃料電池物流車、氫燃料電池叉車等領(lǐng)域，綜上所述，燃料電池被認(rèn)為是未來能源的新寵。

質(zhì)子交換膜作為燃料電池的“心臟”，在燃料電池反應(yīng)中起到重要的作用，膜電極在應(yīng)用中是通過邊框用于碳紙固定，對(duì)膜電極起支撐密封作用。目前質(zhì)子交換膜燃料電池封邊形式有很多種，使用比較多的是通過點(diǎn)膠方式。

專利CN21532670U敘述了一種三合一燃料電池膜電極密封邊框?qū)?，將碳紙固定在邊框上，這種方案一定程度上解決膜電極封邊問題，點(diǎn)出的膠水存在差異性，使得膜電極具有氣密性不合格的風(fēng)險(xiǎn)，且點(diǎn)的膠水存在溢膠風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)點(diǎn)膠水在長期使用中會(huì)釋放出雜質(zhì)，對(duì)膜電極有毒化作用。

專利CN215070065U敘述了一種多邊框工藝，包括兩層支撐層、兩層控制層和兩層輔助層，此方案在膜電極封邊時(shí)加上碳紙層具有九層結(jié)構(gòu)，使得膜電極的制作工藝變得復(fù)雜，對(duì)工藝及自動(dòng)化生產(chǎn)來說相對(duì)比較困難。

因此，針對(duì)上述問題，需要一種工藝簡單、密封效果好、使用壽命長、便于自動(dòng)化生產(chǎn)的質(zhì)子交換膜燃料電池封邊工藝方案，四層邊框燃料電池膜電極封邊工藝被認(rèn)為是非常具有發(fā)展前景的實(shí)用性技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種燃料電池膜電極封邊密封結(jié)構(gòu)，以解決上述背景中問題。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種燃料電池膜電極封邊密封結(jié)構(gòu)，包括質(zhì)子交換膜、兩層內(nèi)邊框、兩層外邊框和兩層碳紙，兩層所述內(nèi)邊框設(shè)置于質(zhì)子交換膜的外側(cè)，兩層所述外邊框分別設(shè)置于內(nèi)邊框的外側(cè)，兩層所述碳紙分別設(shè)置于外邊框的內(nèi)部。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述內(nèi)邊框與外邊框的外形尺寸相同；

所述內(nèi)邊框的中部開設(shè)有內(nèi)嵌位，所述質(zhì)子交換膜卡接設(shè)置于兩個(gè)內(nèi)邊框的內(nèi)部；

所述外邊框的中部開設(shè)有外嵌位，所述碳紙卡接設(shè)置于外嵌位內(nèi)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述內(nèi)邊框?yàn)榫蹖?duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺和聚異戊二烯中的一種；所述外邊框?yàn)榫蹖?duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺和聚異戊二烯中的一種；

所述內(nèi)邊框和外邊框中均含有加熱固化型液態(tài)硅橡膠。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述內(nèi)嵌位的邊長比外嵌位的邊長小1.5-3.0mm。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述外邊框的厚度為50-80um。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述內(nèi)邊框的厚度為15-30um。

本發(fā)明的有益效果：