[发明专利]膜电极组件和膜电极组件的装配方法与燃料电池模组

说明书

本发明公开了一种膜电极组件和膜电极组件的装配方法与燃料电池模组。该膜电极组件包括：电解质膜、设置在电解质膜一侧上的第一催化剂层、设置在电解质膜另一侧上的第二催化剂层以及边缘保护元件，第二催化剂层的至少一端端面与对应的边缘保护元件间隔开，第二催化剂层的端面与边缘保护元件的间隔处设置有间隙补偿件。根据本发明的膜电极组件，通过在第二催化剂层与边缘保护元件之间设置间隙补偿件，可以将第二催化剂层与边缘保护元件之间的间隙进行填充，从而保证电解质膜在生产过程中的安全，防止在膜电极组件进行封装时，第一催化剂层以及第二催化剂层对电解质膜产生挤压，导致电解质膜发生损伤或穿刺，保证膜电极组件的装配的成品率高。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种膜电极组件和膜电极组件的装配方法与燃料电池模组。

背景技术

膜电极组件是由两个极性不同的电极催化剂层以及电解质膜组成，具体地，氢气在阳极催化剂层附近发生催化反应产生氢离子和电子，氢离子通过质子交换膜传输到阴极，电子从外电路输送到阴极；氧气在阴极催化剂层附近发生催化反应与外电路来的电子结合产生氧离子，再与氢离子结合生成水。

与膜电极组件的其他部件相比，电解质膜非常薄，因此非常容易被刺穿。由于这个原因，在电池催化剂层上加了一个边缘保护元件，以保护电解质膜，并在电解质膜与电极催化剂层之间增加制造公差，以降低配合难度。边缘保护元件通常是由耐燃料电池电化学反应且不与电堆中其它材料相互作用的聚合物材料制成。

但是，在膜电极组件进行封装时，阳极催化剂层、阴极催化剂层与边缘保护元件之间的界面在大批量生产制造过程中，经常发现不完全对准。具体地，通常会发现阳极催化剂层、阴极催化剂层与边缘保护元件的基膜层之间存在一定的间隙，这使得电解质膜非常容易受到损伤或穿刺，从而导致膜电极组件无法正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种膜电极组件，以解决电解质膜容易被破坏或者穿刺的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的膜电极组件包括：电解质膜、设置在所述电解质膜一侧上的第一催化剂层、设置在所述电解质膜另一侧上的第二催化剂层、设置在所述第一催化剂层上的第一气体扩散层、设置在所述第二催化剂层上的第二气体扩散层，以及边缘保护元件，所述电解质膜的两端向外伸出所述第一催化剂层的两端，所述边缘保护元件设置在所述电解质膜的两端，且所述第一气体扩散层、所述第二气体扩散层的两端端面均与对应的所述边缘保护元件接触，所述第一催化剂层和/或所述第二催化剂层的至少一端端面与对应的所述边缘保护元件之间具有间隙，所述间隙处设置有间隙补偿件。

根据本发明的一些实施例，所述边缘保护元件包括：基膜层和结合层，所述电解质膜的端部两侧均设置有所述基膜层，且每个所述基膜层与所述电解质膜之间均设置有所述结合层,所述第一气体扩散层、所述第二气体扩散层的两端端面均与对应的所述边缘保护元件的基膜层接触。

根据本发明的一些实施例，所述第一催化剂层的长度大于所述第二催化剂层的长度，所述第一催化剂层的两端端面与对应的所述边缘保护元件的基膜层接触，所述间隙补偿件设置在所述第二催化剂层与对应的所述边缘保护元件的基膜层之间。

根据本发明的一些实施例，所述间隙补偿件为粘性密封件。

具体地，每个所述基膜层的远离所述电解质膜的一侧设置有支撑框架。

具体地，边缘保护元件还包括：

进一步地，所述第一气体扩散层的远离所述第一催化剂层的一侧设置有第一极板，所述第一极板与所述第一气体扩散层之间形成第一气体流动通道；所述第二气体扩散层的远离所述第二催化剂层的一侧设置有第二极板，所述第二极板与所述第二气体扩散层之间形成第二气体流动通道。