一种燃料电池膜电极及其制备方法与流程

本发明涉及燃料电池，具体涉及一种燃料电池膜电极及其制备方法。

背景技术：

1、膜电极是质子交换膜燃料电池发生电化学反应的场所，是燃料电池的核心组件。目前膜电极的制备方法为：

2、在催化层涂布膜(ccm)的两侧粘接边框，所述边框的中部设有镂空区。取气体扩散层(gdl)，将气体扩散层嵌入镂空区，粘接到催化层涂布膜表面。

3、采用上述制备方法制备的膜电极虽然能够实现催化层涂布膜的密封，但此制备方法中的气体扩散层是与催化层涂布膜粘接的，这就需要在催化层涂布膜上涂胶，导致胶水覆盖的催化层涂布膜无法发挥作用，同时胶水还会对催化层涂布膜造成污染。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有燃料电池膜电极中，气体扩散层与催化层涂布膜粘接导致的，催化层涂布膜的胶水覆盖区域无法发挥作用，以及胶水对催化层涂布膜造成污染的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种燃料电池膜电极，包括：催化层涂布膜、气体扩散层、边框和密封胶条；所述边框的中部设有镂空区，包括：平行且对称设置的第一边框、第二边框；所述催化层涂布膜设于所述第一边框与所述第二边框之间，并分别与所述第一边框和所述第二边框贴合；所述气体扩散层包括：通过所述镂空区设于所述催化层涂布膜第一表面的阴极气体扩散层、及通过所述镂空区设于所述催化层涂布膜第二表面的阳极气体扩散层；所述密封胶条包括：环绕所述阴极气体扩散层设置的第一密封胶条、及环绕所述阳极气体扩散层设置的第二密封胶条；所述密封胶条设有：竖向限位部、及连接于所述竖向限位部内侧面的横向限位部；所述竖向限位部的底面与所述边框抵触，所述竖向限位部的内侧面与所述气体扩散层的侧面抵触；所述横向限位部的底面与所述气体扩散层的表面抵触。

3、优选地，所述密封胶条还包括：密封部，连接于所述竖向限位部的外侧面，所述密封部的底面与所述边框抵触。

4、优选地，所述气体扩散层的面积与所述镂空区的面积大小相同。

5、优选地，所述边框在靠近所述催化层涂布膜的一侧设有胶层，通过所述胶层使所述边框与所述催化层涂布膜粘接。

6、优选地，所述边框由聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种制成。

7、本发明还提供了上述燃料电池膜电极的制备方法，包括如下步骤：

8、步骤s1，取边框，所述边框包括：第一边框、第二边框；在所述边框的中部冲切出镂空区；取催化层涂布膜，将所述第一边框与所述催化层涂布膜的第一表面粘接，将所述第二边框与所述催化层涂布膜的第二表面粘接；

9、步骤s2，取阴极气体扩散层、阳极气体扩散层；将所述阴极气体扩散层放入所述第一边框的镂空区，使阴极气体扩散层置于催化层涂布膜的第一表面；取阳极气体扩散层，将阳极气体扩散层放入所述第二边框的镂空区，使阳极气体扩散层置于催化层涂布膜的第二表面，获得膜电极组件；

10、步骤s3，将所述膜电极组件置于注塑模具中，在所述第一边框、所述阴极气体扩散层与所述注塑模具的内壁之间预留第一注塑空间，用于后续形成第一密封胶条；在所述第二边框、所述阳极气体扩散层与所述注塑模具的内壁之间预留第二注塑空间，用于后续形成第二密封胶条；向所述第一注塑空间、所述第二注塑空间注入注塑材料，固化后获得所述燃料电池膜电极。

11、优选地，步骤s1中，所述第一边框、所述第二边框与所述催化层涂布膜通过热熔胶、热固胶、压敏胶、光敏胶中的一种或多种粘接。

12、优选地，步骤s3中，所述膜电极组件置于注塑模具后，在所述第一气体扩散层与所述注塑模具内壁之间、所述第二气体扩散层与所述注塑模具内壁之间放置隔热板，然后进行注塑。

13、优选地，步骤s3中，注塑温度为100-150℃，注塑压力为90-110kpa，固化时间为80-100s。

14、优选地，所述注塑材料为硅胶、三元乙丙橡胶、氟硅橡胶中的一种或多种。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、本发明的气体扩散层未与催化层涂布膜粘接，而是通过在边框上设置密封胶条对气体扩散层进行限位，使气体扩散层与催化层涂布膜固定，避免气体扩散层与催化层涂布膜粘接所导致的，催化层涂布膜的胶水覆盖区域无法发挥作用，以及胶水对催化层涂布膜造成污染的问题。

17、此外，本发明的密封胶条还可以作为密封件，将气体扩散层的边缘与电池极板之间形成密封，使得后续气体扩散层的边缘无需再粘接密封圈，简化了电堆的生产工艺。

技术特征：

1.一种燃料电池膜电极，其特征在于，包括：催化层涂布膜、气体扩散层、边框和密封胶条；

2.如权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述密封胶条还包括：

3.如权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述气体扩散层的面积与所述镂空区的面积大小相同。

4.如权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述边框在靠近所述催化层涂布膜的一侧设有胶层，通过所述胶层使所述边框与所述催化层涂布膜粘接。

5.如权利要求1所述的燃料电池膜电极，其特征在于，所述边框由聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种制成。

6.权利要求1所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.权利要求6所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述第一边框、所述第二边框与所述催化层涂布膜通过热熔胶、热固胶、压敏胶、光敏胶中的一种或多种粘接。

8.权利要求6所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述膜电极组件置于注塑模具后，在所述第一气体扩散层与所述注塑模具内壁之间、所述第二气体扩散层与所述注塑模具内壁之间放置隔热板，然后进行注塑。

9.权利要求6所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，步骤s3中，注塑温度为100-150℃，注塑压力为90-110kpa，固化时间为80-100s。

10.权利要求6所述的燃料电池膜电极的制备方法，其特征在于，所述注塑材料为硅胶、三元乙丙橡胶、氟硅橡胶中的一种或多种。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池膜电极及其制备方法，该燃料电池膜电极包括：催化层涂布膜、气体扩散层、边框和密封胶条；边框的中部设有镂空区，包括：第一边框、第二边框；催化层涂布膜设于第一边框与第二边框之间，并分别与第一边框和第二边框贴合；气体扩散层包括：阴极气体扩散层、阳极气体扩散层；密封胶条包括：环绕阴极气体扩散层设置的第一密封胶条、及环绕阳极气体扩散层设置的第二密封胶条；密封胶条设有：竖向限位部、及连接于竖向限位部内侧面的横向限位部；竖向限位部的底面与边框抵触，竖向限位部的内侧面与气体扩散层的侧面抵触；横向限位部的底面与气体扩散层的表面抵触。

技术研发人员：李庆福,贺阳,孙毅,徐茜茜,王涛,张伟,孙丽君
受保护的技术使用者：航天氢能（上海）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11