[实用新型]一种质子交换膜燃料电池复合膜电极

说明书

技术领域

本实用新型涉及质子交换膜燃料电池，尤其涉及质子交换膜燃料电池膜电极技术。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种直接把储存在燃料和氧化剂内的化学能转化为电能的发电装置，具有能量转化效率高、功率密度大，环境友好等优点。质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心是膜电极组件，膜电极组件由两张电极和置于其中的电解质膜构成。两张电极分别是阳极和阴极，均由催化层和扩散层构成；电解质膜是一张薄的固体聚合物电解质，通常由聚四氟乙烯(PTFE)骨架和磺酸集团组成，是质子的量导体，电子的绝缘体。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)在使用过程中，由于受到阴阳极压力差变化、温度变化和膜的溶涨/收缩的冲击，非常容易破裂，特别是膜与电极四周的结合部。现有技术中对膜电极四周的保护方法有：上海神力科技有限公司的技术：利用胶带把电极四周与膜粘结在一起保护膜与电极的结合部；加拿大Ballard公司的技术：采用在电极四周灌满硅橡胶，一方面保护电极与膜的结合部，另一方面代替传统的密封件。现有技术的这两种方法的缺点是，会增大电极与膜结合部的厚度，导致膜电极厚度不均匀。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种新形式的复合膜电极，使膜电极的厚度均匀。本实用新型的技术解决方案是：一种质子交换膜燃料电池复合膜电极，由扩散层、催化层、多孔碳层、电解质膜和保护框构成，其结构在于所述的膜电极的多孔碳层的四周比扩散层小1-2mm，在扩散层四周比多孔碳层大的区域粘结一层周边保护膜，周边保护膜在扩散层上的粘结宽度是多孔碳层比扩散层小的宽度，厚度与多孔碳层相同。

本实用新型所述的质子交换膜燃料电池，其结构在于所述的周边保护膜是聚四氟乙烯薄膜。

本实用新型的优点是：由于周边保护膜贴复在多孔碳层的四周，厚度与多孔碳层相同，所以本实用新型的复合膜电极的中间和四周具有同样的厚度，当在四周附上保护框后，在膜与电极结合部就形成了一个新的保护膜，增大了膜与电极结合部的机械强度。

附图说明

本实用新型有附图2幅，其中：

图1是本实用新型膜电极结构示意图。

图2是传统膜电极结构示意图。

附图中，1、扩散层  2、多孔碳层和催化层  3、周边保护膜  4、传统保护框  5、电解质膜。

具体实施方式

图1所示的实施例，质子交换膜燃料电池电极的扩散层与催化层之间的多孔碳层的厚度在20-30微米，该层内没有催化剂。多孔碳层的四周比扩散层小1-2mm，把一个厚度为20-30微米的聚四氟乙烯保护膜粘结在扩散层上，在扩散层上的粘结宽度恰好是多孔碳层比扩散层小的宽度，厚度与多孔碳层一致，加上保护框后，电极的中间和四周具有同一厚度。催化层可以做到膜上，也可以做到多孔碳层上。如果做到多孔碳层上，催化层面积大小要和多孔碳层的面积大小一样。此时，粘结在扩散层上的聚四氟乙烯薄膜的厚度也要增加上催化层的厚度。然后把阳、阴极电极与与膜热压在一起并在四周附上保护框。这样，在膜与电极结合部就形成了一个新的保护膜，增大了膜与电极结合部的机械强度。