【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种膜-电极组件和包括该膜-电极组件的燃料电池，更具体地，涉及一种具有改善的耐久性的膜-电极组件和包括该膜-电极组件的燃料电池。
技术介绍
1、燃料电池是将通过燃料的氧化而产生的化学能直接转换为电能的电池，并且由于其高能量效率和低污染物排放而被强调为下一代能源。
2、燃料电池通常具有其中阳极和阴极形成在介于它们之间的聚合物电解质膜的两侧的结构，并且这种结构称为膜电极组件(mea)。
3、基于电解质膜的类型，燃料电池可以分为碱性电解质燃料电池和聚合物电解质膜燃料电池(pemfc)，其中，聚合物电解质膜燃料电池由于诸如低于100℃的低工作温度、快速启动和响应特性、优异的耐久性等优势，已作为便携式电源以及车辆和家用电源而备受瞩目。
4、这种聚合物电解质膜燃料电池的代表性示例是使用氢气作为燃料的质子交换膜燃料电池(pemfc)等。
5、总结在聚合物电解质膜燃料电池中发生的反应，首先，当燃料如氢气被供应至氧化电极(或阳极)时，通过在氧化电极的氢气的氧化反应产生氢离子(h+)和电子(e-)。产生的氢离子通过聚合物电解质膜转移至还原电极，产生的电子通过外部电路转移至还原电极(阴极)。从还原电极供应氧气，并且氧气与氢离子和电子结合通过氧的还原反应生成水。
6、由于在常规的膜-电极组件中使用平膜制备包括聚合物电解质膜的膜-电极组件，因此基于工艺，存在电解质膜和电极之间的界面结合不充分的问题。因此，存在聚合物电解质膜燃料电池的性能劣化或寿命缩短的问题。
7、同时，韩国
技术实现思路
1、技术问题
2、为了解决上述问题，本公开的一个目的是提供一种改善聚合物电解质膜和催化剂层之间的界面结合的膜-电极组件。
3、为了解决上述问题，本公开的另一目的是提供一种通过改善催化剂层之间的界面结合而具有改善的耐久性的膜-电极组件。
4、为了解决上述问题，本公开的又一目的是提供一种包括所述膜-电极组件的燃料电池。
5、本公开的目的不限于上述目的，上面未提到的本公开的其它目的和优势可以通过下面的描述来理解，并且通过本公开的实施例可以更清楚地理解。另外，显而易见的是，本公开的目的和优势可以通过权利要求中指出的手段和组合来实现。
6、技术方案
7、用于实现上述目的的本公开的一个实施方案是一种膜-电极组件，包括：聚合物电解质膜，该聚合物电解质膜在至少一个表面上具有凹凸部分；和催化剂层，该催化剂层设置在所述聚合物电解质膜上，其中，所述催化剂层包括填充所述凹凸部分内部的第一催化剂层，和设置在所述聚合物电解质膜上的第二催化剂层；并且其中，所述第一催化剂层介于所述聚合物电解质膜与所述第二催化剂层之间。具体地，所述第一催化剂层可以不同于所述第二催化剂层。
8、根据本公开的另一实施方案，所述第一催化剂层包含第一离聚物，所述第二催化剂层包含第二离聚物，并且所述第一离聚物相对于所述第一催化剂层的总重量的重量可以与所述第二离聚物相对于所述第二催化剂层的总重量的重量相同或不同。具体地，所述第一离聚物相对于所述第一催化剂层的总重量的重量可以大于所述第二离聚物相对于所述第二催化剂层的总重量的重量。更具体地，所述第一离聚物相对于所述第一催化剂层的总重量的重量可以超过35重量％，所述第二离聚物相对于所述第二催化剂层的总重量的重量可以小于35重量％。
9、具体地，所述第一离聚物和所述第二离聚物可以各自独立地选自烃类离聚物、氟类离聚物和它们的混合物中的任意一种。
10、具体地，所述凹凸部分可以包括第一凹部分和与所述第一凹部分交替设置的第一凸部分。
11、根据本公开的又一实施方案，基于所述第一凹部分的总体积，所述第一催化剂层可以填充80％(v/v)以上。
12、根据本公开的又一实施方案，所述第一催化剂层可以完全填充所述第一凹部分的整个体积。根据一个实施方案，所述第一催化剂层包括第一中心部分和侧壁部分，所述侧壁部分设置有彼此相对设置的第一侧壁部分和第二侧壁部分，所述第一中心部分介于它们之间，其中，所述第一侧壁部分可以包括第一侧表面和从所述第一侧表面延伸至所述第一中心部分的上表面的第一弯曲表面，所述第二侧壁部分可以包括第二侧表面和从所述第二侧表面延伸至所述第一中心部分的上表面的第二弯曲表面。根据一个实施方案，所述第一中心部分的厚度h可以大于0μm且小于1μm。根据一个实施方案，所述第一侧壁部分的厚度的最小值i可以大于0且小于所述第一中心部分的厚度h的0.8倍，并且大于0且小于所述第一中心部分的厚度h的0.5倍。根据一个实施方案，所述第一侧壁部分的宽度的最大值b可以小于所述第一侧表面和所述第二侧表面之间的宽度a的0.2倍。根据一个实施方案，所述第一弯曲表面的曲率r可以小于或等于所述第一中心部分的厚度h与所述第一侧壁部分的厚度的最小值i之间的差h-i。
13、根据本公开的又一实施方案，所述第一催化剂层可以进一步包括功能添加剂。
14、根据本公开的又一实施方案，可以提供一种包括所述膜-电极组件的燃料电池。
15、有益效果
16、根据本公开，可以提供一种具有改善的化学和机械耐久性以及改善的聚合物电解质膜与催化剂层之间的界面结合的膜-电极组件。因此，可以提高燃料电池的性能和寿命。
17、除了上述效果之外，在描述用于实施本公开的具体细节的同时，将一起描述本公开的具体效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种膜-电极组件，包括：
2.根据权利要求1所述的膜-电极组件，
3.根据权利要求2所述的膜-电极组件，
4.根据权利要求3所述的膜-电极组件，
5.根据权利要求2所述的膜-电极组件，
6.根据权利要求1所述的膜-电极组件，
7.权利要求6所述的膜-电极组件，
8.根据权利要求7所述的膜-电极组件，
9.根据权利要求7所述的膜-电极组件，
10.根据权利要求9所述的膜-电极组件，
11.根据权利要求7所述的膜-电极组件，
12.根据权利要求7所述的膜-电极组件，
13.根据权利要求2所述的膜-电极组件，
14.一种燃料电池，包括根据权利要求1所述的膜-电极组件。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种膜-电极组件，包括：
2.根据权利要求1所述的膜-电极组件，
3.根据权利要求2所述的膜-电极组件，
4.根据权利要求3所述的膜-电极组件，
5.根据权利要求2所述的膜-电极组件，
6.根据权利要求1所述的膜-电极组件，
7.权利要求6所述的膜-电极组件，
8.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：金正镐，金埈永，宋佳映，孔络园，李殷受，金亨洙，李主圣，南暻植，朴燦美，
申请(专利权)人：可隆工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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