CN212625675U - 一种用于膜电极组件的密封边框、膜电极组件及燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于膜电极组件的密封边框、膜电极组件及燃料电池，密封边框包基材层和胶粘剂层，还包括弹性垫层，弹性垫层位于基材层的顶部并与基材层顶部粘接，胶粘剂层位于基材层的底部。膜电极组件包括由上述密封边框构成的上密封边框和/或下密封边框。燃料电池，包括上述膜电极组件。该密封边框在现有技术的密封边框的基础上，在顶部粘接了一层弹性垫层，使该密封边框不仅具有现有技术中的密封边框的功能，还具有现有技术中的密封垫的功能，不需要另外制作密封垫或者密封圈，减少了燃料电池的零部件数量，该密封边框结构紧凑，装配更加简单方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池领域，特别是一种用于膜电极组件的密封边框、膜电极组件及燃料电池。
背景技术
燃料电池电堆主要由端板、绝缘板、集流板、双极板、密封件、膜电极组件、紧固螺栓组成；其中为了装配的便利性，膜电极组件由催化膜电极、密封边框、气体扩散层等零件构成七合一组件后进行装配。催化膜电极(CCM)是我们常说的三合一组件，由质子交换膜(PEM)和一侧的阳极催化层、另一侧的阴极催化层构成；三合一的CCM装配上阳极侧密封边框、阴极侧密封边框后形成五合一组件，在五合一组件的基础上分别装配上阳极侧气体扩散层、阴极侧气体扩散层后形成七合一膜电极组件。膜电极组件的密封边框上开有与双极板相对应的通孔，用于参与反应的空气、氢气、冷却介质等物料流通；同时密封边框与三合一CCM接触部分形成有效的粘接密封，防止反应物料的泄漏。装配中，膜电极的密封边框两侧分别与双极板上的密封垫或者密封圈进行接触，在压力的作用下实现各气体通道的密封。
现有技术中的密封边框包括一层基材层、一层胶粘剂层和一层离型层。
现有的密封方式，通过在双极板与膜电极组件之间布置密封垫、密封圈的形式，实现线面密封或者面面密封。这种方式均需要另外制作密封垫或者密封圈，相对零部件增加，装配复杂性增加。
现有的膜电极组件带有密封垫层的加工工艺复杂，不带密封垫层的对应的装配中需要增加密封垫，装配复杂性增加。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的现有的膜电极组件带有密封垫层的加工工艺复杂，不带密封垫层的对应的装配中需要增加密封垫，装配复杂性增加的问题，提供一种用于膜电极组件的密封边框、膜电极组件及燃料电池。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种用于膜电极组件的密封边框，包括基材层和胶粘剂层，还包括弹性垫层基材层和胶粘剂层，其中，
所述弹性垫层位于所述基材层的顶部并与所述基材层顶部粘接，所述胶粘剂层位于所述基材层的底部。
一种用于膜电极组件的密封边框，通过上述结构，该密封边框在现有技术的密封边框的基础上，在顶部粘接了一层弹性垫层，使该密封边框不仅具有现有技术中的密封边框的功能，还具有现有技术中的密封垫的功能，不需要另外制作密封垫或者密封圈，减少了燃料电池的零部件数量，该密封边框结构紧凑，装配更加简单方便。
作为本实用新型的优选方案，所述弹性垫层为硅胶、氟橡胶或聚四氟乙烯材质制成的构件。
作为本实用新型的优选方案，所述基材层为PET薄膜、PEN薄膜或PI薄膜制成的构。
作为本实用新型的优选方案，所述胶粘剂层包括EVA、PA等热熔胶层。通过上述结构，EVA、PA等热熔胶层为低流动性的阻燃性胶粘剂，在常温下为固态，受热后熔融且具有粘性，能够确保密封的稳定性。
作为本实用新型的优选方案，一种用于膜电极组件的密封边框还包括两层离型层，一层所述离型层位于所述弹性垫层的顶部，另一层所述离型层位于所述胶粘剂层的底部。通过上述结构，离型层起到防护作用，减少灰尘的粘附。
作为本实用新型的优选方案，所述离型层为离型纸或离型膜制成的构件。
一种膜电极组件，包括上密封边框和下密封边框，所述上密封边框和/或所述下密封边框为上述的一种用于膜电极组件的密封边框构成的结构件；
还包括催化膜电极、上侧气体扩散层和下侧气体扩散层，其中，
所述催化膜电极位于所述上密封边框与所述下密封边框之间；
所述上侧气体扩散层与所述上密封边框相配合，所述下侧气体扩散层与所述下密封边框相配合。
一种膜电极组件，通过上述结构，采用上述密封边框能够减少膜电极组件零部件的数量，结构紧凑，装配工艺更加简单，节约了生产工艺成本。
作为本实用新型的优选方案，所述上密封边框被配置为：所述上密封边框受压后的厚度与所述上侧气体扩散层受压后的厚度相同。
一种燃料电池，包括上述膜电极组件，还包括上侧双极板和下侧双极板；
所述上侧双极板位于所述膜电极组件的上方，所述下侧双极板位于所述膜电极组件的下方。
一种燃料电池，通过上述结构，包括了上述膜电极组件，减少了燃料电池的零部件的数量，结构紧凑，装配工艺更加简单，节约了生产工艺成本。
作为本实用新型的优选方案，所述下侧双极板与所述膜电极组件之间设有密封圈；
所述下密封边框被配置为：所述下密封边框受压后的厚度加/或不加密封圈受压后的厚度与所述下侧气体扩散层受压后的厚度相同。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、一种用于膜电极组件的密封边框，通过上述结构，该密封边框在现有技术的密封边框的基础上，在顶部粘接了一层弹性垫层，使该密封边框不仅具有现有技术中的密封边框的功能，还具有现有技术中的密封垫的功能，不需要另外制作密封垫或者密封圈，减少了燃料电池的零部件数量，该密封边框结构紧凑，装配更加简单方便。
2、一种膜电极组件，通过上述结构，采用上述密封边框能够减少膜电极组件零部件的数量，结构紧凑，装配工艺更加简单，节约了生产工艺成本。
3、一种燃料电池，通过上述结构，包括了上述膜电极组件，减少了燃料电池的零部件的数量，结构紧凑，装配工艺更加简单，节约了生产工艺成本。
附图说明
图1是本实用新型所述一种膜电极组件的结构示意图。
图2是本实用新型所述的一种用于膜电极组件的密封边框的组成结构示意图。
图3是本实用新型所述的一种燃料电池的局部结构示意图。
图标：1-催化膜电极；2-下密封边框；3-上密封边框；31-弹性垫层；32-基材层；33-胶粘剂层；34-离型层；4-上侧气体扩散层；5-下侧气体扩散层；6-密封圈；7-下侧双极板；8-上侧双极板。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例
如图1-图3所示，本实施例提供了一种用于膜电极组件的密封边框，包括弹性垫层31、基材层32、胶粘剂层33和两层离型层34。
弹性垫层31位于基材层32的顶部，并与基材层32顶部粘接，具体的，弹性垫层31为硅胶、氟橡胶或聚四氟乙烯材质制成的构件，弹性垫层31的厚度范围为150um-350um，基材层32为PET薄膜、PEN薄膜或PI薄膜制成的构件。
胶粘剂层33位于基材层32的底部，具体的，胶粘剂层33包括EVA、PA等热熔胶层。
一层离型层34位于弹性垫层31的顶部，另一层离型层34位于胶粘剂层33的底部，具体的，离型层34为离型纸或离型膜制成的构件。
本实施例还提供了一种膜电极组件1，包括由上密封边框3和下密封边框2、还包括催化膜电极1、上侧气体扩散层4和下侧气体扩散层5，其中上密封边框3和/或下密封边框2为如上述的密封边框构成的结构件。
催化膜电极1位于上密封边框3与下密封边框2之间。
上侧气体扩散层4与上密封边框3相配合，下侧气体扩散层5与下密封边框2相配合，具体的，上密封边框3被配置为：上密封边框3受压后的厚度与上侧气体扩散层4受压后的厚度相同。
本实施例还提供了一种燃料电池，包括上述膜电极组件，还包括上侧双极板8和下侧双极板7。
上侧双极板8位于膜电极组件的上方，下侧双极板7位于下密封边框2的下方，具体的，下密封边框2与下侧双极板7之间设有密封圈6，具体的，下侧双极板7上设有密封槽，密封圈6的横截面为弓形，弓形的圆弧部分与膜电极组件1抵接，弓形的圆弧为优弧，优弧为大于180度的弧，弓形的弦部分与密封槽抵接，弦部分的长度小于密封槽的宽度，密封圈6的截面积大于密封槽的截面积。
下密封边框2被配置为：下密封边框2受压后的厚度加密封圈6受压后的厚度与下侧气体扩散层5受压后的厚度相同。
本实施例提供的一种用于膜电极组件的密封边框、膜电极组件1和燃料电池的有益效果在于：
该密封边框在现有技术的密封边框的基础上，在顶部粘接了一层弹性垫层31，使该密封边框不仅具有现有技术中的密封边框的功能，还具有现有技术中的密封垫的功能，不需要另外制作密封垫或者密封圈6，减少了燃料电池的零部件数量，该密封边框结构紧凑，装配更加简单方便；
膜电极组件1采用上述密封边框能够减少膜电极组件1零部件的数量，结构紧凑，装配工艺更加简单，节约了生产工艺成本；
一种燃料电池包括了上述膜电极组件1，减少了燃料电池的零部件的数量，结构紧凑，装配工艺更加简单，节约了生产工艺成本；
离型层34起到防护作用，减少灰尘的粘附；
EVA、PA等热熔胶层为低流动性的阻燃性胶粘剂，在常温下为固态，受热后熔融且具有粘性，能够确保密封的稳定性；
上密封边框3受压后的厚度与上侧气体扩散层4受压后的厚度相同，下密封边框2受压后的厚度加密封圈6受压后的厚度与下侧气体扩散层5受压后的厚度相同能够确保双极板压力的均匀性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于膜电极组件的密封边框，包括基材层(32)和胶粘剂层(33)，其特征在于，还包括弹性垫层(31)，其中，
所述弹性垫层(31)位于所述基材层(32)的顶部并与所述基材层(32)顶部粘接，所述胶粘剂层(33)位于所述基材层(32)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种用于膜电极组件的密封边框，其特征在于，所述弹性垫层(31)为硅胶、氟橡胶或聚四氟乙烯材质制成的构件。
3.根据权利要求1所述的一种用于膜电极组件的密封边框，其特征在于，所述基材层(32)为PET薄膜、PEN薄膜或PI薄膜制成的构件。
4.根据权利要求1所述的一种用于膜电极组件的密封边框，其特征在于，所述胶粘剂层(33)包括EVA、PA等热熔胶层。
5.根据权利要求1所述的一种用于膜电极组件的密封边框，还包括两层离型层(34)，一层所述离型层(34)位于所述弹性垫层(31)的顶部，另一层所述离型层(34)位于所述胶粘剂层(33)的底部。
6.根据权利要求5所述的一种用于膜电极组件的密封边框，其特征在于，所述离型层(34)为离型纸或离型膜制成的构件。
7.一种膜电极组件，其特征在于，包括上密封边框(3)和下密封边框(2)，所述上密封边框(3)和/或所述下密封边框(2)为如权利要求1-6任一项所述的一种用于膜电极组件的密封边框构成的结构件；
还包括催化膜电极(1)、上侧气体扩散层(4)和下侧气体扩散层(5)，其中，
所述催化膜电极(1)连接于所述上密封边框(3)与所述下密封边框(2)之间；
所述上侧气体扩散层(4)与所述上密封边框(3)相配合，所述下侧气体扩散层(5)与所述下密封边框(2)相配合。
8.根据权利要求7所述的一种膜电极组件，其特征在于，
所述上密封边框(3)被配置为：所述上密封边框(3)受压后的厚度与所述上侧气体扩散层(4)受压后的厚度相同。
9.一种燃料电池，其特征在于，包括上述权利要求7-8任一项所述的一种膜电极组件，还包括上侧双极板(8)和下侧双极板(7)；
所述上侧双极板(8)位于所述膜电极组件的上方，所述下侧双极板(7)位于所述膜电极组件的下方。
10.根据权利要求9所述的一种燃料电池，其特征在于，所述下侧双极板(7)与所述膜电极组件之间设有密封圈(6)；
所述下密封边框(2)被配置为：所述下密封边框(2)受压后的厚度加/或不加密封圈(6)受压后的厚度与所述下侧气体扩散层(5)受压后的厚度相同。
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|---|---|---|---|---|
| WO2024007244A1 (zh) * | 2022-07-07 | 2024-01-11 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 用于水电解电堆或燃料电池的密封件、水电解电堆及燃料电池 |
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2020
- 2020-09-03 CN CN202021905788.8U patent/CN212625675U/zh active Active
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