[发明专利]一种燃料电池膜电极保护膜密封结构

说明书

本发明提供了一种燃料电池膜电极保护膜密封结构，使得该种燃料电池膜电极质子交换膜处于密封状态，既保障了质子交换膜中的电解质沿保护膜交界处流出，又阻止了冷却液等介质通过保护膜交接出渗入质子交换膜中，解决了该种燃料电池膜电极在应用过程中跑电解液渗冷却液等问题，极大的提高了膜电极使用过程中的可操作性。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体为一种燃料电池膜电极保护膜密封结构。

背景技术

燃料电池是一种可以将储存在H₂、O₂中的化学能直接转化成电能的能量转化装置。其转化过程不受卡诺循环过程限制，因此具有很高的能量转化效率。另外，燃料电池还具有工作无噪声、无振动、排放清洁、环境友好、可模块化布置的特点，使得燃料电池技术在新能源汽车及分布式电站等领域有具有广阔的应用前景。燃料电池膜电极是燃料电池的核心反应部件，燃料电池膜电极的可靠性及寿命直接影响燃料电池系统的可靠性及寿命。

传统燃料电池膜电极由电解质膜、阳极气体扩散电极及阴极气体扩散电极构成，由于电解质膜的外伸，导致在电堆运行过程中，膜边缘会与外界介质进行接触，引发电解质流失或冷却介质渗入质子交换膜现象，进而影响膜电极的可靠性及寿命。

基于此，本发明提出一种新型燃料电池膜电极密封方法，该密封方法在不影响膜电极放电性能的前提下，实现了将电解质膜密封在膜电极内部，隔绝电解质膜与外界介质，从而提高了膜电极的可靠性及寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池膜电极的密封方法，选择合适的保护膜，将电解质膜密封在膜电极内部，使其电解质膜与外界介质隔绝，从而提高膜电极的可靠性与寿命。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种燃料电池膜电极保护膜密封结构，所述膜电极包括阳极气体扩散电极、阴极气体扩散电极，以及处于阳极气体扩散电极和阴极气体扩散电极之间的电解质膜，阳极气体扩散电极和阴极气体扩散电极于电解质膜两侧中部相对设置，且阳极气体扩散电极和阴极气体扩散电极的四周边缘与电解质膜的四周边缘间相间隔，即留有距离、使电解质膜的四周边缘处形成一无阳极气体扩散电极和阴极气体扩散电极的覆盖区，

于电解质膜的二侧均分别设有一中部带通孔的环状保护膜，环状保护膜与电解质膜的四周边缘处无阳极气体扩散电极和阴极气体扩散电极的覆盖区相贴接，阳极气体扩散电极和阴极气体扩散电极分别处于二个环状保护膜的中部通孔内，通孔的形状和尺寸与阳极气体扩散电极和阴极气体扩散电极的形状和尺寸相同，二个环状保护膜的内侧边缘分别与阳极气体扩散电极和阴极气体扩散电极的四周边缘相贴接，二个环状保护膜远离电解质膜的外端四周边缘处密闭连接。

所述二个环状保护膜密闭连接端的相对面上分别设有涂层，二涂层区相对叠合后熔合为一体，实现二个环状保护膜远离电解质膜的外端处密闭连接。

另一种燃料电池膜电极保护膜密封结构，所述二个环状保护膜为一体式结构中部带通孔的环状膜，通孔的形状和尺寸与阳极气体扩散电极和阴极气体扩散电极的形状和尺寸相同，于环状膜内侧边缘内壁面上开设有一环状凹槽，于电解质膜的四周边缘处无阳极气体扩散电极和阴极气体扩散电极的覆盖区置于环状凹槽内，环状保护膜的内侧边缘分别与阳极气体扩散电极和阴极气体扩散电极的四周边缘相贴接。

所述保护膜为耐磷酸腐蚀、耐高温材料。

所述耐磷酸腐蚀材料为聚砜(PSU)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)聚四氟乙烯(PTFE)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)中的任一一种。

所述保护膜的厚度为气体扩散电极厚度的5％-40％。

所述保护膜包括层叠的支撑层和涂层。