[实用新型]用于质子交换膜燃料电池的膜电极组件

说明书

本实用新型提供一种用于质子交换膜燃料电池的膜电极组件，其包括一个质子交换膜、一个边框组件、一个阳极气体扩散层、一个阴极气体扩散层和一个密封胶层，其中该阳极气体扩散层被设置正对面向该质子交换膜的阳极侧，该阴极气体扩散层被设置正对面向该质子交换膜的阴极侧，其中该质子交换膜包括一个膜主体和一个自该膜主体向外延伸的膜周缘，该边框组件包括一个第一边框和一个第二边框。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种用于质子交换膜燃料电池的膜电极组件。

背景技术

燃料电池(或燃料电池堆)可通过电化学反应，将燃料中的化学能直接转变成电能。单个燃料电池(或燃料电池单体)，如质子交换膜燃料电池单体，包括阳极板(或阳极流场板)、膜电极组件和阴极板(或阴极流场板)。

膜电极组件是质子交换膜燃料电池单体的核心结构，决定燃料电池单体的性能，一般包括质子交换膜、膜边框、阳极气体扩散层和阴极气体扩散层。质子交换膜是膜电极组件的核心部件，价格昂贵、脆弱和容易损坏。氢气或含氢气的混合气体通过阳极流场板的流场被提供，并通过阳极气体扩散层扩散至该质子交换膜的阳极侧，氧气或含氧气的混合气体通过阴极流场板的流场被提供，并通过阴极气体扩散层扩散至该质子交换膜的阴极侧。在燃料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流。相应地，质子交换膜应具有防止电池阴阳极发生直接接触，避免两极燃料直接反应，传输氢质子和阻隔电子，确保电子从外电路传输的作用。换句话说，燃料电池单体的结构应确保燃料电池单体的阳极和阴极之间的气密性，以防止氢气或含氢气的混合气体直接流向阴极和防止氧气或含氧气的混合气体直接流向阳极。同时，为了确保燃料电池单体的正常运行，其阳极还应相对于外界环境密封，以防止燃料(如氢气)泄漏至外界环境，影响燃料电池的运行和外界环境。因此，燃料电池单体的结构应确保燃料电池单体的阳极、阴极之间的气密性和阳极相对于外界环境的气密性，以及阴极相对于外界环境的密封。此外，为了确保燃料电池单体的正常运行，还要防止燃料电池单体的密封破坏质子交换膜和影响到燃料电池单体的组装和性能。

说明书附图之图1和图2所示的是目前常用的质子交换膜燃料电池的膜电极组件的结构和密封方式，其中质子交换膜燃料电池单体的膜电极组件的质子交换膜的边缘被密封在膜电极组件的上边框1的内边缘和下边框2的内边缘之间，膜电极组件的上边框1的外边缘和下边框2的外边缘相重叠在一起(上边框1和下边框2的形状和大小相同)，通过将密封胶注在上边框1和下边框2，实现上边框1和燃料电池单体的阳极流场板之间的密封、下边框2和燃料电池单体的阴极流场板之间的密封。图1和图2所示的质子交换膜燃料电池的膜电极组件的结构和密封解决了燃料电池单体的阳极和阴极之间的气密性、燃料电池单体的阳极、阴极相对于外界环境的气密性，可确保在燃料电池单体内部，质子仅通过交换膜到达阴极。然而，图1和图2所示的质子交换膜燃料电池的膜电极组件的结构和密封方式可能会影响到质子交换膜：在对上边框1和燃料电池单体的阳极流场板之间、下边框2和燃料电池单体的阴极流场板之间进行密封时，液体胶将注在上边框1和下边框2的外侧，当在两侧同时注胶时，上边框1的外侧的注胶压力和下边框2的外侧的注胶压力两者之间难以被控制完全相同，容易导致上边框1和下边框2在注胶位置处向一侧形变鼓起，进而导致边框与质子交换膜之间的粘接处受到横向的拉力，影响质子交换膜和上边框1、下边框2之间的密封，甚至可能破坏质子交换膜的完整性。

实用新型内容

本实用新型的主要优势在于提供一种用于质子交换膜燃料电池的膜电极组件，其中本实用新型用于质子交换膜燃料电池的膜电极组件在保留了双边框(边框组件的第一边框和第二边框)的基础上，通过对该边框组件的外边缘的整体注胶或减小该边框组件的两个边框中一个边框的尺寸的方式，使该膜电极组件既具有双边框膜电极组件的膜密封强度，又解决了因边框组件两侧的注胶压力不同而影响密封在该边框组件的质子交换膜的问题。