[发明专利]燃料电池的膜电极组件及其制造方法和燃料电池系统

权利要求书

1.一种用于燃料电池的膜电极组件，包括：

第一基板；

第二基板，面对所述第一基板；

催化剂层，在所述第一基板和所述第二基板之间并具有0.5或更大的h₁/t₁比率；以及

衬垫，围绕所述催化剂层的外围表面并用于密封所述第一基板和所述第二基板之间的所述催化剂层，

其中：

s₁表示在所述催化剂层的一端处所述第一基板上的点；

h₁表示所述第一基板和所述第二基板之间的距离；

s₂表示在所述第一基板上的最靠近所述s₁的点，在该点处所述催化剂层的高度变为h₁；以及

t₁表示所述s₁和所述s₂之间的距离，并且

其中所述第一基板是聚合物电解质膜，所述第二基板是电极基板，或者所述第一基板是电极基板，所述第二基板是所述聚合物电解质膜，且

其中所述衬垫的厚度在100至300μm之间，

其中所述h₁/t₁比率在0.5至2之间。

2.如权利要求1所述的膜电极组件，其中所述衬垫包括在所述衬垫的侧面上的粘合层，并且所述衬垫通过所述粘合层被固定到所述第一基板的区域。

3.如权利要求2所述的膜电极组件，其中所述粘合层包括从硅酮基树脂、环氧基树脂、丙烯基树脂、聚酯－聚亚安酯的两组分树脂及其组合组成的组中选择的树脂。

4.如权利要求3所述的膜电极组件，其中所述粘合层的厚度在10至50μm之间。

5.如权利要求1所述的膜电极组件，其中所述电极基板和所述催化剂层成整体来作为阳极或阴极。

6.一种用于燃料电池的膜电极组件的制造方法，该方法包括：

通过贴附衬垫的粘合层到基板的区域来将所述衬垫固定到所述基板上，所述衬垫包括在所述衬垫的侧面上的所述粘合层；以及

通过利用所述衬垫作为掩模而在所述基板上形成催化剂层，

其中所述衬垫的厚度在100至300μm之间。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述基板是聚合物电解质膜。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述基板是电极基板。

9.如权利要求6所述的方法，其中所述粘合层的厚度在10至50μm之间。

10.如权利要求6所述的方法，其中所述粘合层包括从硅酮基树脂、环氧基树脂、丙烯基树脂、聚酯－聚亚安酯的两组分树脂及其组合组成的组中选择的树脂。

11.一种燃料电池系统，包括：

至少一个生电元件，包括膜电极组件；

燃料供应器，用于供应燃料到所述生电元件；以及

氧化剂供应器，用于供应氧化剂到所述生电元件，

其中所述膜电极组件，包括：

阳极；

阴极；

聚合物电解质膜，在所述阳极和所述阴极之间，

所述阳极和所述阴极的每个均包括电极基板和催化剂层，并且

所述催化剂层在所述电极基板和所述聚合物电解质膜之间并且h₁/t₁比率为约0.5或更大，

其中：

s₁表示在所述催化剂层的一端处第一基板上的点；

h₁表示所述第一基板和第二基板之间的距离；

s₂表示在所述第一基板上的最靠近所述s₁的点，在该点处所述催化剂层的高度变为所述h₁；以及

t₁表示所述s₁和所述s₂之间的距离，并且

其中所述第一基板是聚合物电解质膜，所述第二基板是电极基板，或者所述第一基板是电极基板，所述第二基板是所述聚合物电解质膜，

其中所述膜电极组件还包括衬垫，该衬垫围绕所述催化剂层的外围表面并用于密封所述电极基板和所述聚合物电解质膜之间的所述催化剂层，且

其中所述衬垫的厚度在100至300μm之间。