[实用新型]一种SPE膜电极

说明书

本实用新型公开了一种SPE膜电极，安装于包括有所述膜电极、双极板、端板、密封垫的SPE电解池内，所述膜电极包括质子交换膜，嵌入所述质子交换膜的催化剂，包围所述质子交换膜外表边缘并负责与所述双极板连接的聚酯边框。本实用新型结构简单，制作方便，成本低廉,不仅显著提高质子交换膜利用率，减少质子交换膜的使用量，也降低了膜电极成本，并保证并提高了膜电极与双极板的连接强度。

技术领域

本实用新型涉及SPE电解水制氢领域，特别涉及一种SPE膜电极。

背景技术

氢能是未来最理想的能源。电解水制氢有着广泛的发展前景，SPE电解水制氢，即Solid Polymer Electrolyte电解水制氢，全称为固体聚合物电解质电解水制氢技术，该技术的核心是固体聚合物电解质电解池，如附图4所示，SPE电解池一般由包括膜电极100、双极板200、端板300和密封垫400等组成，膜电极100的左右两侧均设置有双极板200，膜电极100与双极板200通过紧固件等方式固定连接，其中，膜电极100是SPE电解池的核心部件之一，决定着SPE电解池的性能。

膜电极100就是在固体聚合物电解质膜两侧嵌入活性电极，使膜与电极成为一个整体，水的电化学反应就在其中进行，相当于隔膜和电极的作用。固体聚合物电解质膜，通常是质子交换膜，其全称为全氟磺酸质子交换膜，是一种坚韧、柔软的全氟化磺酸基聚合物薄片，对氢离子有高导通性；活性电极即固体催化剂，一般为铂系金属及其氧化物，且质子交换膜的相对面上分别嵌入阴极氧化剂和阳极氧化剂，阴极氧化剂和阳极氧化剂的成分不同。膜电极100的典型结构如图5所示，包括质子交换膜10，催化剂20；催化剂20被制作调配成悬浊液，通过机械手等设备直接喷涂在质子交换膜中部，催化剂20所在区域形成催化有效区11、质子交换膜10上未覆盖催化剂的区域形成留白区12，留白区12的外周形状和大小与双极板200相适应，外周向内延伸，使留白区12具有一定的宽度，从而在其上布置紧固件，与双极板200进行连接。如上所述的膜电极100只有质子交换膜的中间部分成为有效催化区，有效催化区外大片留白仅仅为了与双极板进行连接，质子交换膜的利用率较低，用量大，膜电极生产效率低，产量低，严重制约了SPE电解池的整体产出效率，成为SPE电解池制作的一大痛点和瓶颈。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种SPE电解水技术膜电极，能够克服现有技术的不足之处，不仅显著提高质子交换膜利用率，减少质子交换膜的使用量，也降低了膜电极成本，并保证并提高了膜电极与双极板的连接强度。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种SPE膜电极，安装于包括有所述膜电极、双极板、端板、密封垫的SPE电解池内，所述膜电极包括质子交换膜，嵌入所述质子交换膜的催化剂，包围所述质子交换膜外表边缘并负责与所述双极板连接的聚酯边框。

质子交换膜在外侧边缘仅留白很窄一部分，用于与聚酯边框的结合，使得质子交换膜的绝大部分面积都用于嵌入催化剂，单个膜电极中质子交换膜的使用面积大大减小，利用率大大提高，而将膜电极与双极板的连接任务交给更廉价，硬度更高的聚酯边框，而不是在昂贵的质子交换膜上留出大片区域用于机械连接，从而在保证催化剂有效面积相同的情况下大大降低了膜电极的制作成本，并且连接强度更高。

作为优选，所述质子交换膜包括用于嵌入所述催化剂的上料区，位于所述上料区边缘的用于与所述聚酯边框进行连接的未上料区。

上料区用于嵌入催化剂，作为催化有效区域，未上料区未嵌入催化剂，作为留白用于与聚酯边框结合，结合方式可以是热压。

作为优选，所述聚酯边框包括边缘与所述双极板的形状和尺寸相适应的聚酯边框基体，开于所述聚酯边框基体中部的用于放置所述质子交换膜的内框，开于所述内框中部的用于使所述催化剂裸露在外的通腔。