[发明专利]一种用于燃料电池的膜电极结构及制备方法

说明书

本发明涉及一种用于燃料电池的膜电极结构，包括：质子交换膜；双面胶框膜，包括内胶层、基膜、外胶层，通过其内胶层结合至质子交换膜的上表面和下表面；双面胶框膜设置框膜镂空部；催化剂层，通过所述框膜镂空部，结合至质子交换膜的上表面和下表面；气体扩散层，结合至催化剂层表面；密封外框层，设置于质子交换膜外周，结合至双面胶框膜的外胶层，以形成所述膜电极的外框密封结构；结构简单，能有效保护质子交换膜，防止质子膜的损坏，减少质子交换膜的使用，节约质子交换膜，降低成本；还涉及相应的制备方法。

技术领域

本发明涉及燃料电池的膜电极结构领域，具体涉及一种用于燃料电池的膜电极结构及制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，用燃料和氧气作为原料，其能量转化效率高，且无噪音，无污染，可成为电汽车的动力源；一般燃料为氢气。膜电极是燃料电池的核心组件,是燃料电池动力的根本来源,其成本占据燃料电池电堆的70％，占据燃料电池动力系统的35％，膜电极的性能和耐久性直接决定着燃料电池电堆和系统的性能和耐久；现有技术的膜电极结构复杂，特别是在密封结构上，一般采用外围树脂密封，而对于质子交换膜未进行额外密封，其密封性能无法得到保障，质子交换膜常在制备中浪费或损坏，且现有技术的膜电极制备方法复杂。所以急需一种新的能够对质子交换膜的额外密封、保护、防止损坏、浪费的膜电极结构。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种用于燃料电池的膜电极结构及制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

本发明提供一种用于燃料电池的膜电极结构，包括：

质子交换膜；

双面胶框膜，包括内胶层、基膜、外胶层，通过其内胶层结合至所述质子交换膜的上表面和下表面；所述双面胶框膜设置框膜镂空部；

催化剂层，通过所述框膜镂空部，结合至所述质子交换膜的上表面和下表面；

气体扩散层，结合至所述催化剂层表面；

密封外框层，设置于质子交换膜外周，结合至所述双面胶框膜的外胶层，以形成所述膜电极的外框密封结构。

优选的，所述密封外框层包括外框基层以及设置于外框基层靠近质子交换膜一面的密封胶层；密封外框层的内缘平面尺寸小于所述气体扩散层平面尺寸，以使得密封外框层能够覆盖所述气体扩散层的边缘，所述密封胶层部分结合气体扩散层，部分结合外胶层。

优选的，所述双面胶框膜的内缘尺寸小于质子交换膜，外缘尺寸大于质子交换膜，以使得双面胶框膜能够覆盖密封质子交换膜的边缘，设置于质子交换膜的上表面和下表面的所述双面胶框膜外缘尺寸大于质子交换膜的部分，其内胶层相互黏合形成框膜结合部。

优选的，所述基膜为PEN膜、PET膜、PI膜中的一种。

优选的，所述内胶层为至少包括一端为丙烯酰氧基的硅氧烷组合物形成的胶黏剂。

优选的，所述内胶层的厚度为12μm-188μm。

优选的，所述基膜的厚度为50μm。

本发明还提供一种制备如上述的用于燃料电池的膜电极结构的方法，包括：

在质子交换膜的上表面和下表面分别粘合双面胶框膜，所述双面胶框膜的内胶层结合至质子交换膜，外胶层远离质子交换膜，质子交换膜的上表面和下表面中心部分区域通过框膜镂空部裸露；

将催化剂层通过框膜镂空部结合至质子交换膜的上表面和下表面；

将气体扩散层结合至所述催化剂层表面；

将密封外框层通过所述双面胶框膜的外胶层粘合至质子膜，形成所述膜电极的外框密封结构。