[发明专利]膜电极、燃料电池及其制造方法

说明书

本发明涉及一种膜电极、燃料电池及其制造方法，所述膜电极包括：边框、第一气体扩散层、第二气体扩散层和质子交换膜，所述边框包括第一框和第二框，所述第一框和所述第二框粘接，所述第一框内设有所述第一区，所述第二框内设有所述第二区，所述第一区和所述第二区之间限定出阶梯面，所述第一气体扩散层设于所述第一区，所述第二气体扩散层设于所述第二区，所述质子交换膜位于所述第一气体扩散层和所述第二气体扩散层之间且搭接在所述阶梯面上。本发明的膜电极气密性较好，不易损坏且组装方便。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体地，涉及一种膜电极、燃料电池及其制造方法。

背景技术

膜电极作为质子交换膜燃料电池的核心部件，其主要由质子交换膜、涂敷在质子交换膜两侧的阳极催化层和阴极催化层以及两侧气体扩散层构成。为防止反应气体不向电池外部泄漏，也不互相窜气，实现膜电极的良好密封，且便于电池装配，通常采用在质子交换膜的外周组装硬质边框构建带框膜电极。在相关技术中，双层边框的膜电极结构体中气体扩散层与边框搭接，因搭接高度差容易引起气体扩散层边缘损伤或者对质子交换膜的应力损伤的问题，进而造成膜电极的气密性和耐久性差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种气密性较好、不易损坏、组装方便的膜电极。

本发明的实施例还提出一种具有该膜电极的燃料电池。

本发明的实施例还提出一种膜电极的制造方法。

根据本发明的实施例的膜电极包括：边框，所述边框包括第一框和第二框，所述第一框和所述第二框粘接，所述第一框内设有所述第一区，所述第二框内设有所述第二区，所述第一区和所述第二区之间限定出阶梯面；第一气体扩散层，所述第一气体扩散层设于所述第一区；第二气体扩散层，所述第二气体扩散层设于所述第二区；质子交换膜，所述质子交换膜位于所述第一气体扩散层和所述第二气体扩散层之间且搭接在所述阶梯面上。

根据本发明的实施例的膜电极，可以将第一框和第二框粘接为一体，以使得第一区和第二区之间限定出阶梯面，从而便于边框的加工和制造，降低膜电极批量生产的难度。另外，由于第一气体扩散层安装在第一区，第二气体扩散层安装在第二区，从而可以使得边框与第一气体扩散层和第二气体扩散层之间不必设置搭接结构，进而不会引起气体扩散层的边缘损伤或者对质子交换膜的应力损伤的问题，从而使得膜电极的气密性较好且不易损坏，使用寿命较长。

在一些实施例中，所述阶梯面至少包括第一阶梯面和第二阶梯面，所述第一阶梯面和所述第二阶梯面沿正交于所述边框的厚度方向相对布置，所述第一阶梯面用于搭接所述质子交换膜的一端，所述第二阶梯面用于搭接所述质子交换膜的另一端。

在一些实施例中，所述第一区的横截面积大于所述第二区的横截面积，且所述第二区的投影位于所述第一区内。

在一些实施例中，所述第一框和所述第二框之间设有粘接层，所述粘接层的厚度大于等于10μm小于等于40μm，所述质子交换膜的厚度大于等于10μm小于等于20μm。

在一些实施例中，所述第二框的厚度大于所述第一框的厚度。

在一些实施例中，所述第一框的厚度大于等于35μm小于等于190μm，所述第二框的厚度大于等于65μm小于等于200μm。

在一些实施例中，所述第一框的外周沿与所述第二框的外周沿平齐。

在一些实施例中，所述第一气体扩散层背离所述质子交换膜的一面与所述第一框背离所述第二框的一面平齐，所述第二气体扩散层背离所述质子交换膜的一面与所述第二框背离所述第一框的一面平齐。

根据本发明的另一实施例的燃烧电池，包括上述实施例中任一项所述的膜电极。