CN217035683U - 一种燃料电池膜电极组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池膜电极组件，包括复合边框和质子交换膜，所述复合边框包括外边框以及与外边框外缘尺寸相同的中边框，所述外边框内缘尺寸小于中边框内缘尺寸，所述中边框的厚度与质子交换膜的厚度相同，所述中边框的上下表面分别设置有外边框，所述中边框与外边框之间围成用于放置质子交换膜的安置空间。本实用新型在压合后由于两个外边框之间具有一个厚度与质子交换膜厚度相同的中边框，因此两个外边框未夹有质子交换膜的部分的厚度能够与两个外边框夹有质子交换膜的部分的厚度一致，从而保障装配密封件时，两侧的密封件压缩量一致。

Description

一种燃料电池膜电极组件

技术领域

本实用新型涉及质子交换膜燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池膜电极组件。

背景技术

质子交换膜燃料电池可用作车、船舰和新型空间飞行器等的动力系统，又可用作便携式、移动式、固定式的发电装置。为了确保质子交换膜燃料电池中的燃料与氧化剂气体能够均匀分布到整个膜电极两边表面上而又不产生混合直接发生化学反应，密封技术就非常关键。如果密封不好，则会发生燃料气体和氧化剂气体互串或是向燃料电池外部的渗漏，不但会降低电池的效率，甚至会发生爆炸，对用电设备及人员造成危害。

在传统的燃料电池组装中，需要膜电极组件中质子交换膜面积大于催化层和扩散层的面积，即预留质子交换膜空白边缘(未附着催化剂)，该质子交换膜空白边缘与两侧密封件配合在一起并在压力的作用下将阳极流场和阴极流场分隔开，起到防止氢空互串发生爆炸的重要作用。但由于质子交换膜很薄，其空白边缘极易折皱，且与水作用会发生溶胀和收缩的反复应力，容易使质子交换膜开裂破损，从而降低了整个燃料电池的密封性、可靠性和安全性。

申请号为202120609337.8的中国专利公开了“一种燃料电池/电解池膜电极边框”，该技术方案中是在质子交换膜两端表面上设置边框来提高膜电极边缘的机械强度，起到稳定膜电极尺寸的作用。但是将质子交换膜夹在两层边框之间，会造成未夹有质子交换膜的边框部分和夹有质子交换膜的边框部分的厚度不一样，与两侧密封件配合时，容易因边框位置厚度不同导致密封件压缩量不一致，从而造成膜电极漏气。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种燃料电池膜电极组件，能够保障整个边框区域压合后的平整度。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种燃料电池膜电极组件，包括复合边框和质子交换膜，所述复合边框包括外边框以及与外边框外缘尺寸相同的中边框，所述外边框内缘尺寸小于中边框内缘尺寸，所述中边框的厚度与质子交换膜的厚度相同，所述中边框的上下表面分别设置有外边框，所述中边框与外边框之间围成用于放置质子交换膜的安置空间。

进一步地，所述中边框的内边缘与质子交换膜端部抵接。

进一步地，所述外边框表面附着有树脂胶膜。

进一步地，上述一种燃料电池膜电极组件还包括气体扩散层，所述质子交换膜的上下表面分别设置有气体扩散层。

进一步地，所述气体扩散层的端部粘贴在外边框远离质子交换膜的一端面上。

本实用新型的有益效果在于：相比与原有的边框，复合边框具有与外边框外缘尺寸相同的中边框，由于外边框内缘尺寸小于中边框内缘尺寸，因此复合边框内具有一个供质子交换膜的安置空间；在压合后由于两个外边框之间具有一个厚度与质子交换膜厚度相同的中边框，因此两个外边框未夹有质子交换膜的部分的厚度能够与两个外边框夹有质子交换膜的部分的厚度一致，从而保障装配密封件时，两侧的密封件压缩量一致。

附图说明

图1为本实用新型在具体实施方式中的一种燃料电池膜电极组件的局部剖面结构示意图；

图2为本实用新型在具体实施方式中的一种燃料电池膜电极组件的复合边框的局部剖面结构示意图；

标号说明：

1、复合边框；11、中边框；12、外边框；

2、质子交换膜；3、气体扩散层；4、安置空间。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图2所示，本实用新型一种燃料电池膜电极组件，包括复合边框1和质子交换膜2，所述复合边框1包括外边框12以及与外边框12外缘尺寸相同的中边框11，所述外边框12内缘尺寸小于中边框11内缘尺寸，所述中边框11的厚度与质子交换膜2的厚度相同，所述中边框11的上下表面分别设置有外边框12，所述中边框11与外边框12之间围成用于放置质子交换膜2的安置空间4。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：相比与原有的边框，复合边框1具有与外边框12外缘尺寸相同的中边框11，由于外边框12内缘尺寸小于中边框11内缘尺寸，因此复合边框1内具有一个供质子交换膜2的安置空间4；在压合后由于两个外边框12之间具有一个厚度与质子交换膜2厚度相同的中边框11，因此两个外边框12未夹有质子交换膜2的部分的厚度能够与两个外边框12夹有质子交换膜2的部分的厚度一致，从而保障装配密封件时，两侧的密封件压缩量一致。

进一步地，所述中边框11的内边缘与质子交换膜2端部抵接。

由上述描述可知，通过让中边框11的内边缘与质子交换膜2端部抵接，能够进一步保障压合后复合边框1区域的平整度。

进一步地，所述外边框12表面附着有树脂胶膜。

请参照图1所示，进一步地，上述一种燃料电池膜电极组件还包括气体扩散层3，所述质子交换膜2的上下表面分别设置有气体扩散层3。

由上述描述可知，在作业过程中通过气体扩散层3收集电流、传导气体和排出反应产物水。

进一步地，所述气体扩散层3的端部粘贴在外边框12远离质子交换膜2的一端面上。

由上述描述可知，将气体扩散层3的端部粘贴在外边框12上能够进一步提升整体的密封效果。

本实用新型一种燃料电池膜电极组件的应用场景：为了保障密封件压缩量一致时，设置具有中边框11的复合边框1，在压合后能够保障复合边框1的两个外边框12未夹有质子交换膜2的部分的厚度能够与两个外边框12夹有质子交换膜2的部分的厚度一致，从而保障装配密封件时，两侧的密封件压缩量一致。

实施例一

一种燃料电池膜电极组件，请参照图1和图2所示，包括复合边框1和质子交换膜2，所述复合边框1包括外边框12以及与外边框12外缘尺寸相同的中边框11，所述外边框12内缘尺寸小于中边框11内缘尺寸，所述中边框11的厚度与质子交换膜2的厚度相同，所述中边框11的上下表面分别设置有外边框12，所述中边框11与外边框12之间围成用于放置质子交换膜2的安置空间4。所述中边框11的内边缘与质子交换膜2端部抵接。所述外边框12表面附着有树脂胶膜。

请参照图1所示，上述一种燃料电池膜电极组件还包括气体扩散层3，所述质子交换膜2的上下表面分别设置有气体扩散层3。所述气体扩散层3的端部粘贴在外边框12远离质子交换膜2的一端面上。

工作原理：在组装过程中，由于复合边框具1有与外边框12外缘尺寸相同的中边框11，并且外边框12内缘尺寸小于中边框11内缘尺寸，因此复合边框1内具有一个供质子交换膜2的安置空间4。因此，能够将涂覆有催化层的质子交换膜2通过定位工装放置在复合边框1的安置空间4内，然后进行压合，由于两个外边框12之间具有一个厚度与质子交换膜2厚度相同的中边框11，因此两个外边框12未夹有质子交换膜2的部分的厚度能够与两个外边框12夹有质子交换膜2的部分的厚度一致，接着在质子交换膜2的两端表面分别设置有气体扩散层3，这样在作业过程中，能够通过气体扩散层3收集电流、传导气体和排出反应产物水。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种燃料电池膜电极组件，其特征在于：包括复合边框和质子交换膜，所述复合边框包括外边框以及与外边框外缘尺寸相同的中边框，所述外边框内缘尺寸小于中边框内缘尺寸，所述中边框的厚度与质子交换膜的厚度相同，所述中边框的上下表面分别设置有外边框，所述中边框与外边框之间围成用于放置质子交换膜的安置空间。

2.根据权利要求1所述燃料电池膜电极组件，其特征在于：所述中边框的内边缘与质子交换膜端部抵接。

3.根据权利要求1所述燃料电池膜电极组件，其特征在于：所述外边框表面附着有树脂胶膜。

4.根据权利要求1所述燃料电池膜电极组件，其特征在于：还包括气体扩散层，所述质子交换膜的上下表面分别设置有气体扩散层。

5.根据权利要求4所述燃料电池膜电极组件，其特征在于：所述气体扩散层的端部粘贴在外边框远离质子交换膜的一端面上。

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