CN218779043U - 一种电解水膜电极 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电解水膜电极,包括:所述第一极板和所述第二极板之间设置所述质子交换膜;所述质子交换膜的第一表面设置一所述第一保护层;所述质子交换膜的第二表面设置另一所述第一保护层;其中,所述第一表面和所述第二表面为相对表面;所述第一保护层上设置有第一开口,所述质子交换膜在所述第一保护层上的垂直投影覆盖所述第一开口;在所述第一保护层远离所述质子交换膜的表面设置所述扩散层,所述扩散层覆盖所述第一开口;其中,所述第一保护层的厚度小于所述质子交换膜的厚度。本实用新型提供一种电解水膜电极,保护质子交换膜在组装压合时受到损伤,降低质子交换膜结构损坏的概率,提高电极使用寿命。

Description

一种电解水膜电极
技术领域
本实用新型实施例涉及质子交换膜染料电池技术领域,尤其涉及一种电解水膜电极。
背景技术
膜电极(Membrane Electrode Assembly,MEA)是电解水发生反应的核心组件,其中间层为质子交换膜(Proton Exchange Membrane,PEM),PEM电解槽通常由2~300节膜电极和双极板进行堆叠,为使得活性面积压力达到4MPa,组装所需的下压力需设置为80吨以上。
目前市场上所广泛使用的质子交换膜,其主要成分为全氟磺酸树脂,强度在40~80Mpa,典型的厚度在50~175微米。在进行双极板和膜电极堆叠组装时,双极板的厚度公差累积和组装力分布不均会导致部分区域压力升高,扩散层边缘和PEM为线接触,扩散层边缘和PEM的接触位置会产生一定的剪切应力,从而产生损伤导致PEM受损,降低膜电极使用寿命。
实用新型内容
本实用新型提供一种电解水膜电极,保护质子交换膜在组装压合时受到损伤,降低质子交换膜结构损坏的概率,提高电极使用寿命。
本实用新型实施例提供一种电解水膜电极,包括:第一极板、第二极板、质子交换膜、扩散层和第一保护层;
所述第一极板和所述第二极板之间设置所述质子交换膜;所述质子交换膜的第一表面设置一所述第一保护层;所述质子交换膜的第二表面设置另一所述第一保护层;其中,所述第一表面和所述第二表面为相对表面;
所述第一保护层上设置有第一开口,所述质子交换膜在所述第一保护层上的垂直投影覆盖所述第一开口;在所述第一保护层远离所述质子交换膜的表面设置所述扩散层,所述扩散层覆盖所述第一开口;其中,所述第一保护层的厚度小于所述质子交换膜的厚度。
可选的,所述第一保护层的厚度小于或等于所述质子交换膜的厚度的二分之一。
可选的,所述的电解水膜电极,还包括:第一极催化剂层和第二极催化剂层;
所述第一极催化剂层设置在所述第一表面上的所述第一开口内,与所述质子交换膜接触;所述第二极催化剂层设置在所述第二表面上的所述第一开口内,与所述质子交换膜接触;其中,所述第一极催化剂层为阳极催化剂层或阴极催化剂层;所述第二极催化剂层为阴极催化剂层或阳极催化剂层。
可选的,所述的电解水膜电极,还包括第二保护层;在所述第一保护层远离所述质子交换膜的表面设置所述第二保护层;所述第二保护层围绕所述扩散层设置。
可选的,所述第一保护层的边缘在所述第二保护层上的垂直投影与所述第二保护层的边缘重合。
可选的,所述第一保护层和所述第二保护层上还设置有定位孔,所述第一保护层的定位孔在所述第二保护层上的垂直投影,与所述第二保护层的定位孔重合。
可选的,所述的电解水膜电极,还包括粘结层,所述粘结层分别设置在所述第一保护层靠近所述质子交换膜的表面上;及设置在所述第二保护层靠近所述质子交换膜的表面上。
可选的,所述第一保护层和所述粘结层的总厚度小于或等于质子交换膜的厚度。
可选的,所述的电解水膜电极,还包括,密封胶圈,所述第一极板和所述第二极板在靠近所述质子交换膜的表面上,设置有通气凹槽和密封凹槽;所述密封凹槽内放置所述密封胶圈,所述第二保护层在所述第一极板和所述第二极板上的垂直投影覆盖所述密封凹槽;所述扩散层在所述第一极板或第二极板上的垂直投影覆盖所述通气凹槽。
可选的,所述密封胶圈被压缩后的高度等于所述密封凹槽在厚度方向上的高度。
可选的,所述第一极板的所述通气凹槽和所述密封凹槽,与所述第二极板的所述通气凹槽和所述密封凹槽关于所述质子交换膜对称分布。
可选的,所述的电解水膜电极,还包括填充层;
所述填充层与所述质子交换膜同层设置,其中所述质子交换膜在所述扩散层上的垂直投影至少覆盖所述扩散层;所述质子交换膜部分与所述第一保护层接触;所述填充层填充于所述第一保护层之间;其中,所述填充层与所述质子交换膜厚度相同。
本实用新型实施例的技术方案在质子交换膜的相对面上分别设置第一保护层,通过在第一保护层上设置第一开口,漏出质子交换膜的活性区域,在第一保护层上设置扩散层,扩散层的尺寸大于第一开口的尺寸,并且扩散层的边缘与第一保护层接触,因此,电解水膜电极在组装中,较大的剪切应力施加在第一保护层上,从而保护质子交换膜,避免受到损伤,同时,第一保护层的总厚度小于质子交换膜的厚度,从而减少第一保护层与质子交换膜接触部分的高度差,在将第一保护层贴合在质子交换膜上时,第一保护层压入质子交换膜的深度较浅,因此降低质子交换膜结构损坏的概率。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种电解水膜电极的结构示意图。
图2为本实用新型实施例提供的一种电解水膜电极部分的展开结构示意图。
图3为本实用新型实施例提供的一种第一保护层的厚度关系的示意图。
图4为本实用新型实施例提供的又一种第一保护层的厚度关系的示意图。
图5为本实用新型实施例提供的又一种电解水膜电极部分的展开结构示意图。
图6为本实用新型实施例提供的一种电解水膜电极未压合时的结构示意图。
图7为本实用新型实施例提供的又一种电解水膜电极的结构部分示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型实施例提供的一种电解水膜电极的结构示意图,图2为本实用新型实施例提供的一种电解水膜电极部分的展开结构示意图,参见图1和图2,包括:第一极板110、第二极板120、质子交换膜130、扩散层140和第一保护层150;
第一极板110和第二极板120之间设置质子交换膜130;质子交换膜130的第一表面设置一第一保护层150;质子交换膜130的第二表面设置另一第一保护层150;其中,第一表面和第二表面为相对表面;
第一保护层150上设置有第一开口151,质子交换膜130在第一保护层150上的垂直投影覆盖第一开口151;在第一保护层150远离质子交换膜130的表面设置扩散层140,扩散层140覆盖第一开口151;其中,第一保护层150的厚度小于质子交换膜130的厚度。
具体的,第一极板110、第二极板120、扩散层140和第一保护层150关于质子交换膜130对称排布,形成第一极板110、扩散层140、第一保护层150、质子交换膜130、第一保护层150、扩散层140和第二极板120的层叠结构的电解水膜电极。电解水膜电极在电解水过程中,外加电源将水电解,产生氢气和氧气。现有技术中,质子交换膜130的两侧为具有孔隙率的扩散层140,扩散层140可以使电解生成的气体通过。电解水膜电极在工作时所产生的氢气压力较高,较高的压力有助于氢气的储存和运输,然而为平衡氢气较高的压力以及维持多孔的扩散层140在高压下和质子交换膜130的紧密接触,电解水膜电极在组装时将组装压力设置为高于氢气出口压力,从而保持接触扩散层140与质子交换膜130接触,但在层叠组装中,质子交换膜130挤压易受损。
因此,在质子交换膜130两侧设置第一保护层150,形成第一保护层150、质子交换膜130和第一保护层150的层叠结构,其中,第一保护层150上设置第一开口151,第一开口151漏出质子交换膜130的活性区域。示例性的,质子交换膜130相对表面上的第一保护层150为对称结构,便于压装组合,以及活性区域电解气体的排出。在第一保护层150远离质子交换膜130的一侧设置扩散层140,扩散层140的边缘落在第一保护层150上,也就是说,扩散层140的尺寸大于第一开口151的尺寸,因此,电解水膜电极在层叠组装时,扩散层140的边缘产生的剪切应力会作用在第一保护层150上,从而保护质子交换膜130免受剪切应力的损伤。
图3为本实用新型实施例提供的一种第一保护层的厚度关系的示意图,图4为本实用新型实施例提供的又一种第一保护层的厚度关系的示意图,参见图3和图4,由于在质子交换膜130的表面设置了第一保护层150,因此,质子交换膜130和第一保护层150之间存在一定的厚度差,如图3所示,质子交换膜130的两侧的第一保护层150的厚度之和超过质子交换膜130的厚度,因此,在将第一保护层150贴合在质子交换膜130上时,例如,采用热压贴合的方式,由于第一保护层150的硬度大于质子交换膜130,所以第一保护层150会压入质子交换膜130中,造成质子交换膜130结构损坏。通过将第一保护层150的厚度和设置为小于质子交换膜130的厚度,如图4所示,第一保护层150压入质子交换膜130的深度较浅,因此降低质子交换膜130结构损坏的概率。
本实用新型实施例的技术方案在质子交换膜的相对面上分别设置第一保护层,通过在第一保护层上设置第一开口,漏出质子交换膜的活性区域,在第一保护层上设置扩散层,扩散层的尺寸大于第一开口的尺寸,并且扩散层的边缘与第一保护层接触,因此,电解水膜电极在组装中,较大的剪切应力施加在第一保护层上,从而保护质子交换膜,避免受到损伤,同时,第一保护层的总厚度小于质子交换膜的厚度,从而减少第一保护层与质子交换膜接触部分的高度差,在将第一保护层贴合在质子交换膜上时,第一保护层压入质子交换膜的深度较浅,因此降低质子交换膜结构损坏的概率。
可选的,第一保护层150的厚度小于或等于质子交换膜130的厚度的二分之一。
具体的,参见图4,由于在质子交换膜130的表面设置了第一保护层150,因此,质子交换膜130和第一保护层150之间存在一定的厚度差,第一保护层150的厚度越小,第一保护层150压入质子交换膜130的深度就越小,但第一保护层150的厚度如果太小,则不能达到较好的刚性支撑硬度,起到保护作用。将第一保护层150设置为小于或等于质子交换膜130的1/2,既可以达到较好的刚性支撑硬度,又可以保持较小的压入距离。优选地,第一保护层150设置为质子交换膜130的1/3以内,降低质子交换膜130结构损坏的概率。
继续参见图1,可选的,电解水膜电极还包括:第一极催化剂层160和第二极催化剂层170;
第一极催化剂层160设置在第一表面上的第一开口151内,与质子交换膜130接触;第二极催化剂层170设置在第二表面上的第一开口151内,与质子交换膜130接触;其中,第一极催化剂层160为阳极催化剂层或阴极催化剂层;第二极催化剂层170为阴极催化剂层或阳极催化剂层。
具体的,第一保护层150上设置有第一开口151,将第一极催化剂层160和第二极催化剂层170适应性的放置在质子交换膜130相对表面上的第一开口151内。也就是说,将两张第一保护层150分别套在第一极催化剂层160和第二极催化剂层170的外围,第一开口151的尺寸至少等于或大于第一极催化剂层160和第二极催化剂层170的尺寸大小。其中,第一极催化剂层160为阳极催化剂层,第二极催化剂层170为阴极催化剂层;或第一极催化剂层160为阴极催化剂层,第二极催化剂层170为阳极催化剂层。在质子交换膜130的第一表面上喷涂阴极催化剂浆料可以形成阴极催化剂层,在质子交换膜130的第二表面上喷涂阳极催化剂浆料形成阳极催化剂层,形成催化剂涂层膜。其中,阴极催化剂包括负载在多孔碳载体的铂催化剂、阳离子交换树脂溶液,乙醇和水等。阳极催化剂包括氧化铱纳米颗粒、阳离子树脂溶液、乙醇和水等。
图5为本实用新型实施例提供的又一种电解水膜电极部分的展开结构示意图,结合图1参见图5,电解水膜电极还包括第二保护层510;在第一保护层150远离质子交换膜130的表面设置第二保护层510;第二保护层510围绕扩散层140设置。
具体的,第二保护层510上设置第二开口511,第二开口511套入扩散层140,使第二保护层510围绕扩散层140设置,第二保护层510的厚度与扩散层140的厚度相同,即第二保护层510和扩散层140在同一平面上。第二保护层510的材料可以使用和第一保护层150相同的材料,例如PEN或者PI,由于其强度远大于多孔的扩散层140,因此可认为是刚性材料。由于阴极的扩散层140通常采用阴极碳纸,阴极碳纸的弹性模量较金属多孔体小,即在相同的压力下其压缩率大于阳极的扩散层140,导致氢气的扩散阻力增加。因此通过设定不同的第二保护层510的厚度,可以改变扩散层140在层叠压合时的厚度,利用第二保护层510可以作为限位边框,以防止强度较低一侧的扩散层140被过度压缩造成破损,或过度压缩导致扩散层140孔隙率降低,造成气体难排出的问题。图6为本实用新型实施例提供的一种电解水膜电极未压合时的结构示意图,参见图6,为维持两侧多孔体合理的压缩率,可根据扩散层140的厚度以及压缩率来选择第二保护层510的厚度,例如,阴极的扩散层140厚度为200微米,为保持阴极的压缩率为30%,则可以设置第二保护层510的厚度为140微米。由于第二开口511的尺寸大于或等于扩散层140的尺寸,扩散层140的尺寸大于第一开口151的尺寸,所以第二开口511的尺寸是大于第一开口151的尺寸,第二保护层510在热压工艺贴合后,第二开口511的边缘落在第一保护层150上,即使第二保护层510较第一保护层150的厚度大,在热压工艺贴合时,第一保护层150也可以承载第二保护层510,避免第二保护层510的第二开口511边缘挤压质子交换膜130。
可选的,第一保护层150的边缘在第二保护层510上的垂直投影与第二保护层510的边缘重合。
具体的,电解水膜电极为第一极板110、第二保护层510、扩散层140、第一保护层150、质子交换膜130、第一保护层150、扩散层140、第二保护层510和第一极板110的层叠结构,其中,层叠结构为关于质子交换膜130的对称结构,第一保护层150和第二保护层510的外边缘具有相同的外围尺寸,因此第一保护层150的边缘在第二保护层510上的垂直投影与第二保护层510的边缘重合,其中,第一开口151和第二开口511的中心位置的连线垂直质子交换膜130,因此,利用对称结构可以对各层进行定位,提高层叠压合定位的准确度。
可选的,第一保护层150和第二保护层510上还设置有定位孔180,第一保护层150的定位孔180在第二保护层510上的垂直投影,与第二保护层510的定位孔180重合。
具体的,第一保护层150和第二保护层510上还设置有定位孔180,定位孔180分布在第一开口151与第一保护层150的外边缘之间,和第二开口511与第二保护层510的外边缘之间。第一保护层150和第二保护层510上的定位孔180在定位准确时为重合状态,也就是说,第一保护层150的定位孔180在第二保护层510上的垂直投影,与第二保护层510的定位孔180重合。通过第一保护层150和第二保护层510四周上的定位孔180进行定位压合,进一步提高定位的准确度。
可选的,电解水膜电极还包括粘结层,粘结层分别设置在第一保护层150靠近质子交换膜130的表面上;及设置在第二保护层510靠近质子交换膜130的表面上。
具体的,在催化剂涂层膜的两极分别贴合第一保护层150,第一保护层150的表面上涂覆粘结层,其中,粘结层的材料可以为热熔胶膜。将第一保护层150裁制相应的第一开口151,将第一保护层150带有粘结层的一面相对放置,并将催化剂涂层膜定位至第一开口151,使用平板热压机将加热板温度设置为热熔胶的工作温度以上,例如130℃,热压5~10分钟,设置压力1~3MPa以保持热熔胶膜和质子交换膜130的紧密粘接,可实现第一保护层150和质子交换膜130的粘接,由于第一保护层150的材料强度大于质子交换膜130,如图4所示,热压时,第一保护层150会部分嵌入质子交换膜130中。相比于热压较厚的第一保护层150,较薄的第一保护层150嵌入质子交换膜130的深度较浅,对质子交换膜130的损伤较小。示例性的,催化剂涂层膜和第一保护层150具有相同的外围尺寸,因此可以通过四周的定位孔进行定位,实现较高的贴合精度。
如图6所示在第一保护层150远离质子交换膜130一侧贴合第二保护层510,将第二保护层510带有粘结层的一面与第一保护层150定位放置,使用平板热压机将加热板温度设置为热熔胶的工作温度以上,例如130℃,热压5~10分钟,设置压力1~3MPa以保持热熔胶膜和质子交换膜130的紧密粘接,可实现第二保护层510和第一保护层150的粘接,由于第二保护层510的第二开口511面积大于第一开口151的面积,所以第二保护层510热压后,第二开口511的边缘落在第一保护层150上。由于第一保护层150材料的高强度,即使第二保护层510较第一保护层150的厚度大,在热压时,第一保护层150被损坏的可能性较低。第二保护层510和第一保护层150具有相同的外围尺寸,因此可以通过四周的定位孔进行定位。
可选的,第一保护层150和粘结层的总厚度小于或等于质子交换膜130的厚度。
具体的,第一保护层150和粘结层会在质子交换膜130表面上,同质子交换膜130产生一定的厚度差,两者的总厚度越小,则压合时压入质子交换膜130的深度就越小,降低对质子交换膜130结构的破坏的概率。
继续参见图1和图6,电解水膜电极,还包括,密封胶圈610,第一极板110和第二极板120在靠近质子交换膜130的表面上,设置有通气凹槽620和密封凹槽630;密封凹槽630内放置密封胶圈610,第二保护层510在第一极板110和第二极板120上的垂直投影覆盖密封凹槽630;扩散层140在第一极板110或第二极板120上的垂直投影覆盖通气凹槽620。
具体的,第一极板110和第二极板120靠近质子交换膜130的表面上均设置有凹槽,凹槽的垂直投影在质子交换膜130的活性区域内的为通气凹槽620,电解水膜电极电解的氢气和氧气分别在凹槽内传输,便与气体通过。凹槽的垂直投影在质子交换膜130的活性区域外的为密封凹槽630,也就是说,密封凹槽630的垂直投影在第二保护层510的上,将密封胶圈610放置在密封凹槽630内,电解水膜电极在压合时,第二保护层510可以将密封胶圈610挤压至密封槽内,可以限制密封胶圈610位移,提高密封胶圈610的稳定性。
可选的,密封胶圈610被压缩后的高度等于密封凹槽630在厚度方向上的高度。具体的,密封胶圈610被第二保护层510挤压至在密封凹槽630内,其中,被挤压后的密封胶圈610的高度不超过密封凹槽630在厚度方向的高度,从而可以防止气体在压力作用下进入密封凹槽630,将密封胶圈610挤压偏移,提高了密封效果。
可选的,第一极板110的通气凹槽620和密封凹槽630,与第二极板120的通气凹槽620和密封凹槽630关于质子交换膜130对称分布。
具体的,第一极板110的通气凹槽620和密封凹槽630的垂直投影,同第二极板120的通气凹槽620和密封凹槽630重合,便于气体通过,同时,两极板的结构相同,在制作工艺上有利于降低成本,提高配件的通用性。
图7为本实用新型实施例提供的又一种电解水膜电极的结构部分示意图,参见图7,的电解水膜电极还包括填充层710;
填充层与质子交换膜130同层设置,其中质子交换膜130在扩散层140上的垂直投影至少覆盖扩散层140;质子交换膜130部分与第一保护层150接触;填充层填充于第一保护层150之间;其中,填充层与质子交换膜130厚度相同。
具体的,电解水膜电极制备采用质子交换膜130面积远大于膜电极中的气体扩散层140(以碳纸为例),超出碳纸的部分的膜不是电化学反应活性区域为非活性区域,制备有催化剂的部分为活性区域。将超出碳纸部分的质子交换膜130直接作为密封部件来防止极板间气体互漏,同时防止两块双极板接触而短路。质子交换膜130成本较高,延伸出来的部分得不到充分的利用,造成严重浪费。因此,减少第一保护层150间非活性区域的面积,使质子交换膜130的外围尺寸小于第一保护层150的外围尺寸,即通过提供一个仅略大于第一开口151面积的质子交换膜130,将质子交换膜130部分与第一保护层150接触,重合的面积作为粘接区域,以保持第一保护层150和质子交换膜130的粘结。在第一保护层150之间的剩余空间内可以使用厚度和质子交换膜130相似的树脂薄膜材料进行填充,例如PET、PP、HDPE等材料,形成填充层710。相比于在整个第一保护层150的投影面积内使用质子交换膜130,能显著降低质子交换膜130的材料使用成本,由于质子交换膜130和填充层厚度一致,并且在同一层上,将不会带来组装压合应力分布的变化,保证了组装工艺的稳定性。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种电解水膜电极,其特征在于,包括:第一极板、第二极板、质子交换膜、扩散层和第一保护层;
所述第一极板和所述第二极板之间设置所述质子交换膜;所述质子交换膜的第一表面设置一所述第一保护层;所述质子交换膜的第二表面设置另一所述第一保护层;其中,所述第一表面和所述第二表面为相对表面;
所述第一保护层上设置有第一开口,所述质子交换膜在所述第一保护层上的垂直投影覆盖所述第一开口;在所述第一保护层远离所述质子交换膜的表面设置所述扩散层,所述扩散层覆盖所述第一开口;其中,所述第一保护层的厚度小于所述质子交换膜的厚度。
2.根据权利要求1所述的电解水膜电极,其特征在于,所述第一保护层的厚度小于或等于所述质子交换膜的厚度的二分之一。
3.根据权利要求1所述的电解水膜电极,其特征在于,还包括:第一极催化剂层和第二极催化剂层;
所述第一极催化剂层设置在所述第一表面上的所述第一开口内,与所述质子交换膜接触;所述第二极催化剂层设置在所述第二表面上的所述第一开口内,与所述质子交换膜接触;其中,所述第一极催化剂层为阳极催化剂层或阴极催化剂层;所述第二极催化剂层为阴极催化剂层或阳极催化剂层。
4.根据权利要求1所述的电解水膜电极,其特征在于,还包括第二保护层;在所述第一保护层远离所述质子交换膜的表面设置所述第二保护层;所述第二保护层围绕所述扩散层设置。
5.根据权利要求4所述的电解水膜电极,其特征在于,所述第一保护层的边缘在所述第二保护层上的垂直投影与所述第二保护层的边缘重合。
6.根据权利要求4所述的电解水膜电极,其特征在于,所述第一保护层和所述第二保护层上还设置有定位孔,所述第一保护层的定位孔在所述第二保护层上的垂直投影,与所述第二保护层的定位孔重合。
7.根据权利要求4所述的电解水膜电极,其特征在于,还包括:粘结层,所述粘结层分别设置在所述第一保护层靠近所述质子交换膜的表面上;及设置在所述第二保护层靠近所述质子交换膜的表面上。
8.根据权利要求7所述的电解水膜电极,其特征在于,所述第一保护层和所述粘结层的总厚度小于或等于质子交换膜的厚度。
9.根据权利要求4所述的电解水膜电极,其特征在于,还包括,密封胶圈,所述第一极板和所述第二极板在靠近所述质子交换膜的表面上,设置有通气凹槽和密封凹槽;所述密封凹槽内放置所述密封胶圈,所述第二保护层在所述第一极板和所述第二极板上的垂直投影覆盖所述密封凹槽;所述扩散层在所述第一极板或第二极板上的垂直投影覆盖所述通气凹槽。
10.根据权利要求9所述的电解水膜电极,其特征在于,所述密封胶圈被压缩后的高度等于所述密封凹槽在厚度方向上的高度。
11.根据权利要求9所述的电解水膜电极,其特征在于,所述第一极板的所述通气凹槽和所述密封凹槽,与所述第二极板的所述通气凹槽和所述密封凹槽关于所述质子交换膜对称分布。
12.根据权利要求1所述的电解水膜电极,其特征在于,还包括填充层;
所述填充层与所述质子交换膜同层设置,其中所述质子交换膜在所述扩散层上的垂直投影至少覆盖所述扩散层;所述质子交换膜部分与所述第一保护层接触;所述填充层填充于所述第一保护层之间;其中,所述填充层与所述质子交换膜厚度相同。
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CN117210843A (zh) * 2023-11-09 2023-12-12 北京亿华通科技股份有限公司 一种膜电极及其制备方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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