一种膜电极组件及封装装置的制作方法

本技术涉及燃料电池领域，具体地说是涉及燃料电池中的膜电极组件，以及膜电极组件封装装置。

背景技术：

1、近年来，伴随着经济的快速发展，我国乃至全球面临日益严重的能源短缺和环境污染问题，迫切需要大力发展清洁、可再生的新能源技术。质子交换膜(pem)燃料电池是将燃料电池中的化学能通过氧化还原反应的形式转换为电能的一种发电装置，具有运行温度低、能量转换率高、能量密度高、启动快、清洁等优点，是未来清洁能源的理想选择。膜电极组件是发生电化学反应以及产生电能的部件，属于燃料电池最关键的核心部件，其性能直接决定着燃料电池的应用表现。现有膜电极组件结构的密封性能有待于进一步提升。另外，现有膜电极组件的性能除了与组成材料(质子交换膜、催化剂和气体扩散层等)有关外，还取决于封装装置及制备工艺。

2、根据现有技术的记载来看，制备膜电极，一般采用外形限位，对齐方式难以保证，很容易因为错位导致阳极边框膜和阴极边框膜对贴错位，直接导致减小有效气体反应区域面积，还存在膜电极漏气风险。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本实用新型提出一种膜电极组件及封装装置。

2、本实用新型所采用的技术解决方案是：

3、一种膜电极组件，包括质子交换膜、阴极边框膜、阳极边框膜、阴极气体扩散层和阳极气体扩散层，在质子交换膜的一侧面涂覆第一催化剂层，在质子交换膜的另一侧面涂覆第二催化剂层；

4、所述阴极边框膜的中心区域设置有第一内框气体反应区，阴极边框膜的两端设置有第一气液进出口；所述阳极边框膜的中心区域设置有第二内框气体反应区，阳极边框膜的两端设置有第二气液进出口；

5、阴极边框膜的一侧与质子交换膜涂覆第一催化剂层的一侧面连接，在阴极边框膜与质子交换膜之间设置有第一粘接胶层，阴极边框膜的另一侧通过第二粘接胶层与阴极气体扩散层连接；

6、阳极边框膜的一侧与质子交换膜涂覆第二催化剂层的另一侧面连接，在阳极边框膜与质子交换膜之间设置有第三粘接胶层，阳极边框膜的另一侧通过第四粘接胶层与阳极气体扩散层连接。

7、优选的，所述第一内框气体反应区和第二内框气体反应区均为长方形，且第一内框气体反应区的尺寸小于第二内框气体反应区的尺寸。

8、优选的，所述阴极气体扩散层覆盖第一内框气体反应区，阳极气体扩散层覆盖第二内框气体反应区。

9、一种膜电极组件的封装装置，包括第一托底膜、第二托底膜和第三托底膜，在第一托底膜、第二托底膜和第三托底膜的单面涂覆粘接剂层；

10、阴极边框膜与第一托底膜粘接复合，阳极边框膜与第二托底膜粘接复合，涂覆第一催化剂层、第二催化剂层的质子交换膜与第三托底膜粘接复合；

11、还包括用于对阴极边框膜与第一托底膜，阳极边框膜与第二托底膜，以及涂覆第一催化剂层、第二催化剂层的质子交换膜与第三托底膜进行冲切的刀模；

12、在第一托底膜、第二托底膜和第三托底膜的边角对应位置处分别冲切出第一定位孔、第二定位孔和第三定位孔，在对应的第一定位孔、第二定位孔和第三定位孔中穿过有用于限位的定位柱。

13、优选的，该封装装置还包括用于剥离去除第一托底膜、第二托底膜和第三托底膜的胶带。

14、优选的，该封装装置还包括用于热压贴合的热压模具。

15、本实用新型的有益技术效果是：

16、本实用新型膜电极组件由阴极气体扩散层、阴极边框膜、阴极催化层、质子交换膜、阳极催化层、阳极边框膜、阳极气体扩散层依次叠加形成，中间加入粘结层固定，具有密封效果好的优点，可降低膜电极组件的漏气风险。

17、本实用新型封装装置采用托底膜定位的方式，进行膜电极组件封装，具有定位封装效果好，无气泡等优点。本发明可有效防止阳极边框膜和阴极边框膜对贴错位等问题，降低膜电极漏气风险，进而提升燃料电池使用寿命。

技术特征：

1.一种膜电极组件，其特征在于：包括质子交换膜、阴极边框膜、阳极边框膜、阴极气体扩散层和阳极气体扩散层，在质子交换膜的一侧面涂覆第一催化剂层，在质子交换膜的另一侧面涂覆第二催化剂层；

2.根据权利要求1所述的一种膜电极组件，其特征在于：所述第一内框气体反应区和第二内框气体反应区均为长方形，且第一内框气体反应区的尺寸小于第二内框气体反应区的尺寸。

3.根据权利要求1所述的一种膜电极组件，其特征在于：所述阴极气体扩散层覆盖第一内框气体反应区，阳极气体扩散层覆盖第二内框气体反应区。

4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的膜电极组件的封装装置，其特征在于：包括第一托底膜、第二托底膜和第三托底膜，在第一托底膜、第二托底膜和第三托底膜的单面涂覆粘接剂层；

5.根据权利要求4所述的膜电极组件的封装装置，其特征在于：还包括用于剥离去除第一托底膜、第二托底膜和第三托底膜的胶带。

6.根据权利要求4所述的膜电极组件的封装装置，其特征在于：还包括用于热压贴合的热压模具。

技术总结
本技术公开一种膜电极组件及封装装置，膜电极组件包括质子交换膜、阴极边框膜、阳极边框膜、阴极气体扩散层和阳极气体扩散层，在质子交换膜的两侧涂覆催化剂层；阴极边框膜的一侧与质子交换膜连接，在阴极边框膜与质子交换膜之间设置第一粘接胶层，阴极边框膜的另一侧通过第二粘接胶层与阴极气体扩散层连接；阳极边框膜的一侧与质子交换膜的另一侧面连接，在阳极边框膜与质子交换膜之间设置第三粘接胶层，阳极边框膜的另一侧通过第四粘接胶层与阳极气体扩散层连接。本技术膜电极组件由阴极气体扩散层、阴极边框膜、阴极催化层、质子交换膜、阳极催化层、阳极边框膜、阳极气体扩散层依次叠加形成，中间加入粘结层固定，具有密封效果好的优点，降低漏气风险。

技术研发人员：刘绍林,张纪尧,王爱君,袁清华
受保护的技术使用者：青岛氢启新能源科技有限公司
技术研发日：20230506
技术公布日：2024/1/15