[发明专利]弹性体电池框架及其制造方法、使用该框架的单元电池

说明书

作为构成燃料电池的单元电池的电池框架，根据本公开的实施例的用于燃料电池的弹性体电池框架包括：插入件，具有膜电极组件和一对气体扩散层，在膜电极组件中一对电极层形成在聚合物电解质膜的两侧表面上，一对气体扩散层接合并设置在膜电极组件的两侧表面上；以及弹性体框架结合体，在插入件的外围区域中分别设置在插入件的边缘的一个表面和另一表面上，并在热熔合的同时与暴露于插入件的边缘的两侧表面和侧表面的聚合物电解质膜和电极层在其界面处接合的一对弹性体框架彼此热熔合而一体地形成。

技术领域

本公开涉及一种用于燃料电池的弹性体电池框架、弹性体电池框架的制造方法以及使用弹性体电池框架的单元电池，并且更具体地，涉及一种通过使用由热塑性弹性体(TPE)制成的片状弹性体框架而在无需单独的粘合构件的情况下使膜电极组件和气体扩散层一体地接合的用于燃料电池的弹性体电池框架、弹性体电池框架的制造方法以及使用弹性体电池框架的单元电池。

背景技术

燃料电池是一种发电装置，被配置为通过在堆中进行电化学反应而将燃料的化学能转化为电能，并且不仅可以用于工业用途、家庭用途以及为车辆提供驱动电力，而且还可以用于向诸如便携式设备的小型电子产品供应电力，近年来，燃料电池的使用领域逐渐向高效的清洁能源扩展。

典型的燃料电池的单元电池具有位于最内侧的膜电极组件(MEA：Membrane-Electrode Assembly)，并且该膜电极组件由能够传输氢离子(质子)的聚合物电解质膜和具有在聚合物电解质膜的两侧表面上涂覆有催化剂以使氢和氧可以发生反应的电极层即阴极(cathode)和阳极(anode)组成。

另外，在膜电极组件的一个表面和另一表面上，即阴极和阳极所在的外部，设置有一对被构造为供应反应气体并排出通过反应产生的生成水的分离板。此时，可以在膜电极组件和分离板之间插入气体扩散层(GDL)，以扩散反应气体和生成水的流动，或者使反应气体和生成水顺畅流动。

同时，在现有技术中，为了保持单元电池的气密性和堆叠工艺中的便利性，制造并使用了膜电极组件和垫片被集成为一体的膜电极垫片组件(MEGA)。

另外，近年来还提出了一种集成框架，在该集成框架中，气体扩散层和膜电极组件接合的插入件与垫片集成。

然而，常规的集成框架通过使用粘合剂接合塑料材料的框架和插入件。另外，当通过使用常规的集成框架来制造单元电池时，为了分离板和集成框架的粘合，需要单独的粘合构件和密封构件。这样的工艺导致材料成本和制造成本上升。

被解释为背景技术的前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，而非旨在表示本公开落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。

发明内容

本公开提供一种通过利用由热塑性弹性体(TPE)制成的一对片状弹性体框架而使膜电极组件和气体扩散层一体地接合而无需单独的粘合构件的用于燃料电池的弹性体电池框架、弹性体电池框架的制造方法以及使用弹性体电池框架的单元电池。

作为构成燃料电池的单元电池的电池框架，根据本公开的实施例的用于燃料电池的弹性体电池框架包括：插入件，具有膜电极组件和一对气体扩散层，在膜电极组件中一对电极层形成在聚合物电解质膜的两侧表面上，一对气体扩散层接合并设置在膜电极组件的两侧表面上；以及弹性体框架结合体，具有一对弹性体框架，一对弹性体框架分别设置在插入件的边缘的一个表面和另一表面上，并在热熔合的同时与暴露于插入件的边缘的两侧表面和侧表面的聚合物电解质膜和电极层接合。