一种燃料电池膜电极组件及其制作方法与流程

本发明涉及燃料电池领域，特别是涉及一种燃料电池膜电极组件及其制作方法。

背景技术：

1、膜电极组件又称膜电极，它在燃料电池中由质子交换膜、气体扩散层、催化层组成，与其两侧极板组成燃料电池单体，是燃料电池发电的关键核心部件，此外还有电池框架等辅助组件。

2、膜电池组件在长时间的堆叠使用过程中，催化剂层和电池框体彼此接触的区域容易出现化学降解现象，即ocv型化学降解现象，导致催化剂层逐渐降解变薄，降低电池的性能、寿命，甚至在框体与催化剂层之间的边缘处发生故障，为此我们提出一种燃料电池膜电极组件解决上述问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中催化剂层和电池框体彼此接触的区域容易出现化学降解，导致催化剂层逐渐降解变薄，降低电池的性能、寿命，甚至在框体与催化剂层之间的边缘处发生故障的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池膜电极组件，包括质子交换膜，所述质子交换膜侧面上布置有催化剂层，催化剂层表面上布置有散布层；

3、散布层完全覆盖催化剂层，散布层外边缘与质子交换膜贴合连接，散布层，质子交换膜，催化剂层处形成供气体流动交换的空隙。

4、优选的，所述散布层完全覆盖催化剂层，散布层边超出催化剂层部分与质子交换膜贴合。

5、优选的，所述质子交换膜的外沿上设置有外框架，散布层与质子交换膜连接处位于外框架下，连接处受外框架的压迫限制。

6、优选的，所述外框架为两组式设计，以对应设置的方式压设在散布层外边缘处，两组外框架之间固定连接，对质子交换膜和散布层连接处进行夹持。

7、优选的，所述外框架内侧上设置有限制杆件，限制杆件的端部为圆柱状，宽度与催化剂层宽度一致，圆柱状部分与散布层表面抵触。

8、优选的，所述限制杆件具有弹性，弹力驱使限制杆件持续推动散布层。

9、优选的，两组所述催化剂层形成正极和负极。

10、燃料电池膜电极组件的制作方法：s1、催化剂层涂布：

11、s11、在收卷机上准备好成卷的质子交换膜，并将质子交换膜穿过涂布机构；

12、s12、划定质子交换膜上的涂布区域，准备好长在质子交换膜上均匀的涂布催化剂涂层；

13、s13、对完成催化剂涂层涂布的质子交换膜进行裁切，获得具有催化剂涂层的质子交换膜；

14、s2、覆盖散布层：

15、s21、将两组同规格尺寸的散布层覆盖在质子交换膜的两面；

16、s22、拉拽两组散布层四边，使两组散布层保持同步的紧绷状态；

17、s23、通过热压的方式将紧绷的散布层的四边与质子交换膜的边缘处热压固定；

18、s24、热压完毕后，对成型的组合体进行重压定型；

19、s3、外框架安装：

20、s31、继续拉拽定型后的组合体的四边；

21、s32、准备好待安装的外框架，使外框架内的限制杆件与催化剂层的设置位置对齐，从而确定外框架的设置位置；

22、s33、推挤两组外框架，使两组外框架与对应贴合，形成完整的的夹持固定的框架结构，并对组合的外框架进行固定。

23、优选的，所述涂布区域为规格的矩形，矩形的涂布区域上下两端与质子交换膜的边缘处留有间隙，涂布区域的左右两侧在涂布过程中流出供裁切的间隔空隙

24、优选的，所述催化剂涂层与质子交换膜之间形成厚度差。

25、与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：

26、1、散布层完全覆盖催化剂层，散布层外边缘与质子交换膜贴合连接，散布层，质子交换膜，催化剂层处形成供气体流动交换的空隙，散布层包裹催化剂层，使催化剂层不外露，避免催化剂与外框架的直接接触发生反应。

27、2、外框架设置在质子交换膜的外沿上，散布层与质子交换膜连接处位于外框架下，连接处受外框架的压迫限制，外框架固定在催化剂层的外部，进一步避免催化剂与外框架的直接接触发生反应。

28、3、限制杆件使外框架始终与催化剂层之间保持距离，在散布层松散或者连接脱落时，可以对外框架和催化剂层之间的相对位置进行限制，避免两者直接接触。

技术特征：

1.一种燃料电池膜电极组件，其特征在于：包括质子交换膜（1），所述质子交换膜（1）侧面上布置有催化剂层（2），催化剂层（2）表面上布置有散布层（3）；

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池膜电极组件，其特征在于：所述散布层（3）完全覆盖催化剂层（2），散布层（3）四边超出催化剂层（2）部分与质子交换膜（1）贴合。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池膜电极组件，其特征在于：所述质子交换膜（1）的外沿上设置有外框架（4），散布层（3）与质子交换膜（1）连接处位于外框架（4）下，连接处受外框架（4）的压迫限制。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池膜电极组件，其特征在于：所述外框架（4）为两组式设计，以对应设置的方式压设在散布层（3）外边缘处，两组外框架（4）之间固定连接，对质子交换膜（1）和散布层（3）连接处进行夹持。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池膜电极组件，其特征在于：所述外框架（4）内侧上设置有限制杆件（5），限制杆件（5）的端部为圆柱状，宽度与催化剂层（2）宽度一致，圆柱状部分与散布层（3）表面抵触。

6.根据权利要求3所述的一种燃料电池膜电极组件，其特征在于：所述限制杆件（5）具有弹性，弹力驱使限制杆件（5）持续推动散布层（3）。

7.根据权利要求1所述的一种燃料电池膜电极组件，其特征在于：两组所述催化剂层（2）形成正极和负极。

8.一种用于权利要求1-7中任意所述的燃料电池膜电极组件的制作方法：s1、催化剂层（2）涂布：

9.根据权利要求8所述的燃料电池膜电极组件的制作方法，其特征在于：所述涂布区域为规格的矩形，矩形的涂布区域上下两端与质子交换膜（1）的边缘处留有间隙，涂布区域的左右两侧在涂布过程中流出供裁切的间隔空隙。

10.根据权利要求8所述的一种燃料电池膜电极组件，其特征在于：所述催化剂涂层与质子交换膜（1）之间形成厚度差。

技术总结
本发明涉及燃料电池领域，特别是涉及一种燃料电池膜电极组件及其制作方法，一种燃料电池膜电极组件，包括质子交换膜，质子交换膜侧面上布置有催化剂层，催化剂层表面上布置有散布层，散布层完全覆盖催化剂层，散布层外边缘与质子交换膜贴合连接，散布层，质子交换膜，催化剂层处形成供气体流动交换的空隙，散布层包裹催化剂层，使催化剂层不外露，避免催化剂与外框架的直接接触发生反应，外框架设置在质子交换膜的外沿上，散布层与质子交换膜连接处位于外框架下，连接处受外框架的压迫限制，外框架固定在催化剂层的外部，进一步避免催化剂与外框架的直接接触发生反应。

技术研发人员：张玮琦,张潇丹,潘正辉
受保护的技术使用者：江苏齐辉能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15