[实用新型]一种燃料电池EMA组件的封装结构有效

专利信息
申请号: 201720501102.0 申请日: 2017-05-04
公开(公告)号: CN207097957U 公开(公告)日: 2018-03-13
发明(设计)人: 葛荣军;郭桂华 申请(专利权)人: 武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司
主分类号: H01M8/1004 分类号: H01M8/1004
代理公司: 北京轻创知识产权代理有限公司11212 代理人: 杨立,陈振玉
地址: 430000 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 燃料电池 ema 组件 封装 结构
【说明书】:

技术领域

实用新型属于燃料电池技术领域,具体涉及一种燃料电池EMA组件的封装结构。

背景技术

燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电化学反应直接转换成电能的装置。燃料电池通常由多个单个的发电单元构成,每个发电单元包括两个电极(阳极和阴极),该两个电极被电解质元件隔开,并且彼此串联地组装,形成燃料电池堆。通过给每个电极供给适当的反应物,即给一个电极供给燃料而另一个供给氧化剂,实现电化学反应,从而在电极之间形成电位差,并且因此产生电能。

燃料电池的核心部件之一是膜电极MEA,膜电极由一张质子交换膜、膜上面喷涂或热印上催化剂(如铂碳催化剂),两张多孔结构的可导电的材料,(如碳纸)夹在膜两面二组成。在电化学反应区域,膜与碳纸的接触面上含有均匀细小分散的引发电化学反应的催化剂,如金属铂等催化剂。膜电极两边可用高导电物体将发生电化学发应过程中生成的电子,通过外电路引出,构成电流回路,质子穿过质子交换膜与阴极的氧气还原成水H2O。

常见的膜电极结构制作一般为在Nafion质子交换膜两侧涂覆催化层,在膜的周边预留出一定宽度的面积用于设置两侧隔离的密封垫,然后在两侧放置扩散层组成膜电极MEA组件。这样的制作方法含有催化剂涂层的质子交换膜CCM、扩散层碳纸等部件没有形成一个整体结构,在电堆组装时要单独放置含有催化剂涂层的质子交换膜(3)CCM、2张扩散层碳纸、组成的MEA,这样不仅需要单个定位放置、而且不利于批量化、自动化装配,而且此结构的MEA,密封垫直接作用在CCM上作为密封隔层,容易导致脆弱的CCM破裂从而使密封失效。而且为密封而耗费昂贵的质子交换膜,不利于降低燃料电池产品的制作成本,而且由于膜电极两侧的反应区才需要涂覆催化层,需要留出合适位置的边缘,因此生产需要特定的工装来定位准确,难以批量生产,增加了生产的难度。

实用新型内容

为解决现有技术的不足,本实用新型提供了一种燃料电池EMA组件的封装结构。该封装结构利用封装护边膜热压封装成一体,大大加强了EMA 的机械强度,有利于抑制向催化剂层供给的燃料气体及氧化剂气体向外部的泄漏,封装成一体的MEA上还有定位结构,方便装配。

本实用新型所提供的技术方案如下:

一种燃料电池EMA组件的封装结构,至少包括:

质子交换膜,在所述质子交换膜的两个膜表面上分别设置有阴极催化剂层和阳极催化剂层;

压接在所述阴极催化剂层上的阴极扩散层;

压接在所述阳极催化剂层上的阳极扩散层;

沿着所述质子交换膜外周设置的热熔胶粘合层;

阴极封装护边框,所述阴极封装护边框的外周与所述热熔胶粘合层胶粘,所述阴极封装护边框的内周压接在所述质子交换膜的外周上;

阳极封装护边框,所述阳极封装护边框的外周与所述热熔胶粘合层胶粘,所述阳极封装护边框的内周压接在所述质子交换膜的外周上。

进一步的:

所述阴极扩散层的面积小于所述质子交换膜的面积,所述阴极扩散层压接在所述质子交换膜的膜表面的区域内;

所述阳极扩散层的面积小于所述质子交换膜的面积,所述阳极扩散层压接在所述质子交换膜的膜表面的区域内。

进一步的:

所述阴极扩散层的外周被压接在所述阴极封装护边框和所述质子交换膜之间;

所述阳极扩散层的外周被压接在所述阳极封装护边框和所述质子交换膜之间。

进一步的:

所述阴极扩散层的外周的外边沿被封闭在所述阴极封装护边框和所述质子交换膜合围成的空间之内;

所述阳极扩散层的外周的外边沿被封闭在所述阳极封装护边框和所述质子交换膜合围成的空间之内。

在上述技术方案中,基于扩散层外侧的热熔胶粘合层构成的封装护边膜形成七合一的膜电极结构。该结构可利用封装护边膜热压封装成一体,所形成的结构大大加强了EMA的机械强度,有利于抑制向催化剂层供给的燃料气体及氧化剂气体向外部、外侧的泄漏。

进一步的:

所述阴极催化剂层的面积小于所述质子交换膜的膜表面的面积;

所述阳极催化剂层的面积小于所述质子交换膜的膜表面的面积。

进一步的:

所述阴极扩散层与所述阴极催化剂层的接触面位于所述阴极扩散层的面向所述阴极封装护边框一侧表面的区域内;

所述阳极扩散层与所述阳极催化剂层的接触面位于所述阳极扩散层的面向所述阳极封装护边框一侧表面的区域内。

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