膜电极组件和膜电极组件的装配方法与燃料电池模组组成比例

本发明专利技术公开了一种膜电极组件和膜电极组件的装配方法与燃料电池模组。该膜电极组件包括：电解质膜、设置在电解质膜一侧上的第一催化剂层、设置在电解质膜另一侧上的第二催化剂层以及边缘保护元件，第二催化剂层的至少一端端面与对应的边缘保护元件间隔开，第二催化剂层的端面与边缘保护元件的间隔处设置有间隙补偿件。根据本发明专利技术的膜电极组件，通过在第二催化剂层与边缘保护元件之间设置间隙补偿件，可以将第二催化剂层与边缘保护元件之间的间隙进行填充，从而保证电解质膜在生产过程中的安全，防止在膜电极组件进行封装时，第一催化剂层以及第二催化剂层对电解质膜产生挤压，导致电解质膜发生损伤或穿刺，保证膜电极组件的装配的成品率高。

【技术实现步骤摘要】
膜电极组件和膜电极组件的装配方法与燃料电池模组
本专利技术涉及燃料电池
，具体而言，涉及一种膜电极组件和膜电极组件的装配方法与燃料电池模组。
技术介绍
膜电极组件是由两个极性不同的电极催化剂层以及电解质膜组成，具体地，氢气在阳极催化剂层附近发生催化反应产生氢离子和电子，氢离子通过质子交换膜传输到阴极，电子从外电路输送到阴极；氧气在阴极催化剂层附近发生催化反应与外电路来的电子结合产生氧离子，再与氢离子结合生成水。与膜电极组件的其他部件相比，电解质膜非常薄，因此非常容易被刺穿。由于这个原因，在电池催化剂层上加了一个边缘保护元件，以保护电解质膜，并在电解质膜与电极催化剂层之间增加制造公差，以降低配合难度。边缘保护元件通常是由耐燃料电池电化学反应且不与电堆中其它材料相互作用的聚合物材料制成。但是，在膜电极组件进行封装时，阳极催化剂层、阴极催化剂层与边缘保护元件之间的界面在大批量生产制造过程中，经常发现不完全对准。具体地，通常会发现阳极催化剂层、阴极催化剂层与边缘保护元件的基膜层之间存在一定的间隙，这使得电解质膜非常容易受到损伤或穿刺，从而导致膜电极组件无法正常工作。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种膜电极组件，以解决电解质膜容易被破坏或者穿刺的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术的膜电极组件包括：电解质膜、设置在所述电解质膜一侧上的第一催化剂层、设置在所述电解质膜另一侧上的第二催化剂层、设置在所述第一催化剂层上的第一气体扩散层、设置在所述第二催化剂层上的第二气体扩散层，以及边缘保护元件，所述电解质膜的两端向外伸出所述第一催化剂层的两端，所述边缘保护元件设置在所述电解质膜的两端，且所述第一气体扩散层、所述第二气体扩散层的两端端面均与对应的所述边缘保护元件接触，所述第一催化剂层和/或所述第二催化剂层的至少一端端面与对应的所述边缘保护元件之间具有间隙，所述间隙处设置有间隙补偿件。根据本专利技术的一些实施例，所述边缘保护元件包括：基膜层和结合层，所述电解质膜的端部两侧均设置有所述基膜层，且每个所述基膜层与所述电解质膜之间均设置有所述结合层,所述第一气体扩散层、所述第二气体扩散层的两端端面均与对应的所述边缘保护元件的基膜层接触。根据本专利技术的一些实施例，所述第一催化剂层的长度大于所述第二催化剂层的长度，所述第一催化剂层的两端端面与对应的所述边缘保护元件的基膜层接触，所述间隙补偿件设置在所述第二催化剂层与对应的所述边缘保护元件的基膜层之间。根据本专利技术的一些实施例，所述间隙补偿件为粘性密封件。具体地，每个所述基膜层的远离所述电解质膜的一侧设置有支撑框架。具体地，边缘保护元件还包括：进一步地，所述第一气体扩散层的远离所述第一催化剂层的一侧设置有第一极板，所述第一极板与所述第一气体扩散层之间形成第一气体流动通道；所述第二气体扩散层的远离所述第二催化剂层的一侧设置有第二极板，所述第二极板与所述第二气体扩散层之间形成第二气体流动通道。根据本专利技术的一些实施例，所述第一催化剂层为阳极催化剂层，所述第二催化剂层为阴极催化剂层；或者，所述第一催化剂层为阴极催化剂层，所述第二催化剂层为阳极催化剂层。相对于现有技术，本专利技术所述的膜电极组件具有以下优势：通过在第二催化剂层与边缘保护元件之间设置间隙补偿件，可以将第二催化剂层与边缘保护元件之间的间隙进行填充，从而可以保证电解质膜在生产过程中的安全，防止在膜电极组件进行封装时，第一催化剂层以及第二催化剂层对电解质膜产生挤压，导致电解质膜发生损伤或穿刺，可以保证膜电极组件的装配的成品率高。本专利技术的另一个目的在于提出一种膜电极组件的装配方法，可用于装配上述的膜电极组件，所述装配方法包括：将第一催化剂层涂在电解质膜的一侧，将第二催化剂层涂在电解质膜的另一侧；在所述电解质膜的两端设置边缘保护元件，使所述第一催化剂层的两端端面均与对应的所述边缘保护元件接触，所述第二催化剂层的至少一端端面与对应的所述边缘保护元件间隔开；将第一气体扩散层置于所述第一催化剂层的远离所述电解质膜的一侧，并使所述第一气体扩散层的两端端面均与对应的所述边缘保护元件接触；在所述第二催化剂层的端面与所述边缘保护元件的间隔处设置间隙补偿件；将第二气体扩散层置于所述第二催化剂层的远离所述电解质膜的一侧，并使所述第二气体扩散层的两端端面均与对应的所述边缘保护元件接触。相对于现有技术，本专利技术所述的膜电极组件的装配方法具有以下优势：本专利技术所述的膜电极组件的装配方法，通过该方法装配的膜电极组件，膜电极组件的结构稳定，电解质膜的安全性高，可以保证膜电极组件的装配的成品率高。本专利技术的第三个目的在于提出一种燃料电池模组，包括上述的膜电极组件。根据本专利技术的一些实施例，所述膜电极组件为多个，且相邻两个所述膜电极组件之间设置有冷却通道。相对于现有技术，本专利技术所述的燃料电池模组具有以下优势：本专利技术所述的燃料电池模组，该燃料电池模组中膜电极组件进一步地提高了制造公差，可以防止多孔的催化剂层诱导气体交叉，有效防止膜电极组件发生短路。间隙补偿件为粘性密封件，可以降低装配膜电极组件的难度。且相邻膜电极组件之间设有冷却通道，可以防止膜电极组件之间由于催化作用而产生的热量过多，导致膜电极组件的温度过大，而烧坏膜电极组件，保证燃料电池模组的工作可靠性高。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术实施例的膜电极组件的左半部分示意图；图2是图1中A处局部放大示意图；图3是电解质膜、第一催化剂层、第二催化剂层与边缘保护元件的装配示意图；图4是燃料电池模组的示意图；图5是膜电极组件的装配方法流程图。附图标记说明：膜电极组件10、电解质膜100、第一催化剂层131、第二催化剂层130、边缘保护元件15、第一边缘保护元件151、第二边缘保护元件152、基膜层11、第一基膜层112、第二基膜层113、结合层12、第一结合层110、第二结合层111、支撑框架13、第一支撑框架115、第二支撑框架114、间隙补偿件14、第一间隙补偿件120、第二间隙补偿件121、第一气体扩散层123、第二气体扩散层122、第一极板140、第一气体流动通道142、第二极板141、第二气体流动通道144、燃料电池模组20、冷却通道143。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考图1-图5并结合实施例来详细说明本专利技术。参照图1-图4所示，根据本专利技术实施例的膜电极组件10可以包括：电解质膜100、设置在电解质膜100一侧上的第一催化剂层131、设置在电解质膜100另一侧上的第二催化剂层130以及边缘保护元件15，换言之，电解质膜100设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜电极组件(10)，其特征在于，包括：/n电解质膜(100)；/n设置在所述电解质膜(100)一侧上的第一催化剂层(131)以及设置在所述电解质膜(100)另一侧上的第二催化剂层(130)，所述电解质膜(100)的两端向外伸出所述第一催化剂层(131)的两端；/n设置在所述第一催化剂层(131)上的第一气体扩散层(123)以及设置在所述第二催化剂层(130)上的第二气体扩散层(122)；/n边缘保护元件(15)，所述边缘保护元件(15)设置在所述电解质膜(100)的两端，且所述第一气体扩散层(123)和所述第二气体扩散层(122)的两端端面均与对应的所述边缘保护元件(15)接触，所述第一催化剂层(131)和/或所述第二催化剂层(130)的至少一端端面与对应的所述边缘保护元件(15)之间具有间隙，所述间隙处设置有间隙补偿件(14)。/n

【技术特征摘要】
1.一种膜电极组件(10)，其特征在于，包括：
电解质膜(100)；
设置在所述电解质膜(100)一侧上的第一催化剂层(131)以及设置在所述电解质膜(100)另一侧上的第二催化剂层(130)，所述电解质膜(100)的两端向外伸出所述第一催化剂层(131)的两端；
设置在所述第一催化剂层(131)上的第一气体扩散层(123)以及设置在所述第二催化剂层(130)上的第二气体扩散层(122)；
边缘保护元件(15)，所述边缘保护元件(15)设置在所述电解质膜(100)的两端，且所述第一气体扩散层(123)和所述第二气体扩散层(122)的两端端面均与对应的所述边缘保护元件(15)接触，所述第一催化剂层(131)和/或所述第二催化剂层(130)的至少一端端面与对应的所述边缘保护元件(15)之间具有间隙，所述间隙处设置有间隙补偿件(14)。


2.根据权利要求1所述的膜电极组件(10)，其特征在于，所述边缘保护元件(15)包括：基膜层(11)和结合层(12)，所述电解质膜(100)的端部两侧均设置有所述基膜层(11)，且每个所述基膜层(11)与所述电解质膜(100)之间均设置有所述结合层(12),所述第一气体扩散层(123)、所述第二气体扩散层(122)的两端端面均与对应的所述边缘保护元件(15)的基膜层(11)接触。


3.根据权利要求2所述的膜电极组件(10)，其特征在于，所述第一催化剂层(131)的长度大于所述第二催化剂层(130)的长度，所述第一催化剂层(131)的两端端面与对应的所述边缘保护元件(15)的基膜层(11)接触，所述间隙补偿件(14)设置在所述第二催化剂层(130)与对应的所述边缘保护元件(15)的基膜层(11)之间。


4.根据权利要求1所述的膜电极组件(10)，其特征在于，所述间隙补偿件(14)为粘性密封件。


5.根据权利要求2所述的膜电极组件(10)，其特征在于，每个所述基膜层(11)的远离所述电解质膜(100)的一侧设置有支撑框架(13)。


6.根据权利要求1所述的膜电极组件(10)，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S高施，黄仁哲，
申请(专利权)人：长城汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13