[发明专利]燃料电池用膜电极组件

说明书

本发明提供燃料电池用膜电极组件，其包括：相互对置的阴极与阳极；以及位于所述阴极与所述阳极之间的高分子电解质膜，所述阴极与所述阳极分别包括电极基材；微孔层，位于所述电极基材的上方；第一催化剂层，位于所述微孔层的上方，至少一个所述第二催化剂层位于所述第一催化剂层与所述高分子电解质层之间，所述第二催化剂层包括反应诱导物质，所述反应诱导物质可以为，选自Ir、Ru、Ir_aRu_b、Ir_cRu_dM_e、Ir_fM_g、Ru_fM_g及它们的组合中的金属或合金，或者选自IrO_x、RuO_x、Ir_aRu_bO_x、Ir_cRu_dM_eO_x、Ir_fM_gO_x、Ru_fM_gO_x及它们的组合中的氧化物，其中，所述M、a、b、c、d、e、f及x如说明书所定义。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池用膜电极组件。

背景技术

作为燃料电池的代表性示例，可列举高分子电解质膜燃料电池(PolymerElectrolyte Membrane Fuel Cell，PEMFC)、直接氧化燃料电池(Direct Oxidation FuelCell)等。所述直接氧化燃料电池中以甲醇为燃料使用时，称为直接甲醇燃料电池(DirectMethanol Fuel Cell、DMFC)。

直接氧化燃料电池虽然比高分子电解质膜燃料电池的能量密度小，但其优点是易于处理燃料，并且运行温度低，在常温下可运行，特别是，不需要燃料改性装置。所述高分子电解质膜燃料电池的优点是能量密度大，输出功率高。

在这种燃料电池中，实质性产生电的电池堆具有由数个或数十个单位电池层叠的结构，该单位电池由膜电极组件(Membrane Electrode Assembly，MEA)与隔膜(separator，或称“双极板(bipolar plate)”)构成，所述膜电极组件将具有中间隔着包含氢离子导电性高分子的高分子电解质膜设置阳极(又称“燃料极”或“氧化极”)与阴极(又称“空气极”或“还原极”)的结构。

燃料电池中产生电的原理为燃料供给到作为燃料极的阳极，被阳极的催化剂吸附，燃料被氧化后产生氢离子与电子，此时产生的电子通过外部回路到达作为氧化极的阴极，氢离子透过高分子电解质膜传达到阴极。氧化剂供给到阴极，所述氧化剂、氢离子及电子在阴极的催化剂上反应生成水并产生电。

当这种燃料电池用于汽车时，在启动/关闭(start-up/shut-down)时，或者燃料不足(fuel starvation)时，阳极的气体组成可由氧气与氢气组成，这将成为使阴极侧的电压提升1.6V以上的原因。

当变成如此高的电压时，作为燃料电池催化剂的载体使用的碳发生腐蚀，并且在1V以上时迅速发生碳的腐蚀。

发明内容

技术问题

本发明用于提供燃料电池用膜电极组件，其通过防止载体的腐蚀，并且在低电流区域提升水的分布，具有高的活性以及稳定性，从而提高电池性能。

技术方案