[实用新型]一种一体化密封的膜电极结构

说明书

本实用新型涉及燃料电池技术领域，公开了一种一体化密封的膜电极结构，包括膜组件、阴极保护边框、阳极保护边框、阴极气体扩散层、阳极气体扩散层及密封胶圈；密封胶圈包括阴极密封部、阳极密封部和腔室密封部；阴极密封部包括阴极连接部和阴极平皮部，阴极连接部贴合设于阴极气体扩散层的表面周边处，阴极连接部向外延伸形成阴极平皮部；阳极密封部以膜组件为对称轴与阴极密封部成对称结构；阴极平皮部与阳极密封部的阳极平皮部贴合连接形成绝缘平皮部，绝缘平皮部沿膜组件长度方向的两端上均设有进出腔室；绝缘平皮部的两侧表面上绕进出腔室的边缘处均设有腔室密封部；阴极密封部、阳极密封部和腔室密封部一体成型形成所述密封胶圈。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种一体化密封的膜电极结构。

背景技术

质子交换膜燃料电池，是目前世界上最成熟的一种利用电解水逆反应原理，使用可再生能源氢气作为还原剂、空气中氧气作为氧化剂将化学能转化为电能的发电装置。

燃料电池的单体电池由阳极、阴极和质子交换膜组成。把阳极、质子交换膜、阴极结合在一起的三合一组件称为膜电极。

燃料电池电堆由多片单体电池串联叠加构成。现有的质子交换膜燃料电池单体电池封装结构参见图1，包括第一双极板01、阴极密封胶线02、阴极气体扩散层03、阴极保护边框04、阴极催化层05、质子交换膜06、阳极催化层07、阳极保护边框08、阳极气体扩散层09、阳极密封胶线010及第二双极板011。阴极保护边框04和阳极保护边框08分别设于质子交换膜06的两侧将其夹封，阴极气体扩散层03粘接在阴极催化层05的表面，阳极气体扩散层09粘接在阳极催化层07的表面。阴极保护边框04与第一双极板01通过阴极密封胶线02密封连接，阳极保护边框08与第二双极板011通过阳极密封胶线010密封连接。

上述现有的质子交换膜燃料电池电堆封装结构存在以下缺点：

1、通过普通工艺生产的扩散层(MEA碳纸)直接粘接在边框的表面，非常容易脱落；

2、阴阳极保护边框与双极板之间无密封结构，需要在阴阳极保护边框与双极板之间粘接胶线，实现与双极板的密封，而两侧的密封胶线容易错位，从而造成密封失效；

3、粘接密封胶线通过人工方式实现，先粘一侧，待固化后，再粘接另一侧，生产效率低；

4、阴阳极保护边框需要预先精准裁切出与双极板对应的三腔进出气口，对于边框的加工精度要求十分高，因此加工难度大。

因此，现有技术亟需改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是：本实用新型提供了一种一体化密封的膜电极结构，以解决现有技术的质子交换膜燃料电池电堆封装结构中扩散层容易脱落、密封容易失效、人工粘接密封胶线效率低以及加工阴阳极保护边框加工难度大的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种一体化密封的膜电极结构，包括膜组件、阴极保护边框、阳极保护边框、阴极气体扩散层、阳极气体扩散层及密封胶圈，所述膜组件的两侧分别为阴极侧和阳极侧；所述阴极保护边框设于所述阴极侧的表面周边处；所述阴极气体扩散层的表面周边与所述阴极保护边框贴合，其表面中部与所述阴极侧贴合；所述阳极保护边框设于所述阳极侧的表面周边处；所述阳极气体扩散层的表面周边与所述阳极保护边框贴合，其表面中部与所述阳极侧贴合；所述密封胶圈包括阴极密封部、阳极密封部和腔室密封部；所述阴极密封部包括阴极连接部和阴极平皮部，所述阴极连接部贴合设于所述阴极气体扩散层的表面周边处，所述阴极连接部向外延伸形成所述阴极平皮部；所述阳极密封部包括阳极连接部和阳极平皮部，所述阳极密封部以所述膜组件为对称轴与所述阴极密封部成对称结构；所述阴极平皮部与所述阳极平皮部贴合连接形成绝缘平皮部，所述绝缘平皮部沿所述膜组件长度方向的两端上均设有进出腔室；所述绝缘平皮部的两侧表面上绕所述进出腔室的边缘处均设有所述腔室密封部；所述阴极密封部、阳极密封部和腔室密封部一体成型形成所述密封胶圈。