质子交换膜燃料电池新型膜电极结构及其封装方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112599823A(43)申请公布日2021.04.02(21)申请号202011477006.X(22)申请日2020.12.14(71)申请人中国科学院大连化学物理研究所地址116000辽宁省大连市沙河口区中山路457号(72)发明人郝金凯张洪杰邵志刚(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人周莹李馨(51)Int.Cl.H01M8/1004(2016.01)H01M8/0286(2016.01)H01M8/0273(2016.01)H01M4/88(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称质子交换膜燃料电池新型膜电极结构及其封装方法(57)摘要本发明公开一种质子交换膜燃料电池新型膜电极结构，包括质子交换膜、催化剂层、气体扩散层以及封装边框，气体扩散层与催化剂层之间均至少设有一层保护边框，且保护边框和封装边框上均设有尺寸、位置一致的通槽口；本发明还公开上述膜电极的封装工艺，在保护边框和封装边框预设刷胶留白区域，并将保护边框预压在质子交换膜上，再进行喷涂催化剂；采用保护边框对质子交换膜的预先热压，之后再进行催化剂层的涂覆，可以增强质子交换膜的机械强度性能和定位效果，有效缓解催化剂层在喷涂时，质子交换膜因溶胀不易定位问题；并且避免热压时气体扩散层边端出处对质子交换膜的压伤损坏，刷胶的留白区可有效解决膜电极在热压时出现的溢胶现象。CN112599823ACN112599823A权利要求书1/2页1.一种质子交换膜燃料电池膜电极结构，包括质子交换膜(4)、置于质子交换膜(4)两侧面的催化剂层(5)、两张将质子交换膜(4)以及催化剂层(5)装夹在内的封装边框(1)，所述封装边框(1)与催化剂层(5)之间均设有气体扩散层(2)，其特征在于，所述气体扩散层(2)与催化剂层(5)之间均至少设有一层保护边框(3)，所述质子交换膜(4)、催化剂层(5)、气体扩散层(2)、封装边框(1)以及保护边框(3)的中心线均重合，且所述质子交换膜(4)、催化剂层(5)、气体扩散层(2)、封装边框(1)以及保护边框(3)的长、宽均互相平行，所述保护边框(3)和封装边框(1)上中心开口为尺寸、位置一致的通槽口(8)。2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极结构，其特征在于：所述催化剂层(5)长、宽尺寸与所述通槽口(8)长、宽尺寸相等，所述气体扩散层(2)长、宽尺寸比所述通槽口(8)的长、宽尺寸均大5‑10mm。3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极结构，其特征在于，所述保护边框(3)上靠近催化剂层(5)的一面，并远离其通槽口(8)四周1‑2mm处设有胶面层(7)；所述封装边框(1)上靠近扩散层(2)的一面，并远离其通槽口(8)四周1‑2mm处同样设有胶面层(7)；所述保护边框(3)的通槽口(8)与胶面层(7)之间、所述封装边框(1)的通槽口(8)与胶面层(7)之间均留有刷胶留白区(6)。4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极结构，其特征在于：所述的保护边框(3)的材料为PEN或者PET，保护边框(3)厚度为20‑50μm。5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极结构，其特征在于：所述封装边框(1)材料为PEN或者PET，厚度为50‑80μm。6.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池膜电极结构，其特征在于：所述保护边框(3)与封装边框(1)以及质子交换膜(4)形状尺寸均相同。7.一种质子交换膜燃料电池膜电极结构的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、采用裁剪机裁剪出具有通槽口(8)的封装边框(1)、保护边框(3)；S2、在保护边框(3)的一侧面除靠近其通槽口(8)1‑2mm处均匀涂覆热敏胶，形成胶面层(7)；S3、将两张保护边框(3)含热敏胶的一面分别贴在质子交换膜(4)两侧，两张保护边框(3)完全定位；S4、将经过步骤S2和步骤S3处理定位后的保护边框(3)和质子交换膜(4)放入热压机中进行热压处理，热压后取出，冷却备用；S5、在经步骤S4热压后的质子交换膜(4)两侧并与通槽口(8)相通处喷涂催化剂层(5)，得到两侧含有保护边框(3)的催化电极；S6、在封装边框(1)的一侧面除靠近通槽口(8)1‑2mm处均匀涂覆热敏胶；S7、将经过步骤S4得到的催化电极两侧定位放上气体扩散层(2)，气体扩散层(2)长宽与通槽口(8)长宽分别等距，再将两张封装边框(1)含热敏胶的一侧面分别贴在两气体扩散层(2)上，同时两封装边框(1)分别与两保护边框(3)重合，形成电极；S8、将经过步骤S7得到的电极放入热压机中进行热压处理，热压后取出冷却得到具有新型封装结构的膜电极。8.根据权利要求7所述