[发明专利]一种单边框膜电极结构的封装方法

说明书

本发明属于膜电极技术领域，具体涉及一种单边框电极结构的封装方法，所述封装结构包括：CCM位于单边框上表面，且CCM上表面连接有阳极气体扩散层，单边框下表面连接有阴极气体扩散层，并提供了具体的封装方法。本发明解决了现有封装工艺的缺陷，利用单边框结构简略工艺，无需边框压合工序，大大降低了边框气泡和褶皱的产生。

技术领域

本发明属于膜电极技术领域，具体涉及一种单边框电极结构的封装方法。

背景技术

燃料电池是一种通过电化学反应将化学能直接转化为电能的发电装置，具有能量转化效率高，环境友好等特点，被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术。膜电极是电化学反应发生的场所，在此燃料中的化学能直接转化为电能。膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件，膜电极的性能直接决定了电池的使用寿命。当前七合一膜电极的封装方法为：首先在质子交换膜的两侧分别喷涂阳极催化剂层和阴极催化层，制备出CCM；然后带胶的阴极边框、阳极边框将CCM密封起来；最后将阴阳极气体扩散层粘接在边框上形成膜电极。但是该封装工艺中需要多次定位与粘结，工艺较为繁琐，难以大规模批量化生产。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种单边框膜电极的结构的封装方法，解决了现有封装工艺的缺陷，利用单边框结构简略工艺，无需边框压合工序，大大降低了边框气泡和褶皱的产生。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种单边框膜电极的结构的封装方法，包括：

步骤1，利用质子交换膜、阳极催化剂层和阴极催化层制备CCM；使用模具压制出单层边框；裁剪出阴极气体扩散层和阳极气体扩散层；

步骤2，在单层边框顶面的中心通孔的边缘涂覆粘接剂或粘贴胶条，然后将CCM粘接在表框上；

步骤3，在表框上的CCM边缘涂覆粘接剂或粘贴胶条，且粘接剂或粘贴胶条均覆盖CCM边缘；所述粘接剂采用热塑性材料或者热固性材料，所述热塑性材料采用聚乙烯、聚丙烯、芳香族聚酰胺中的一种，所述热固性材料采用环氧树脂或硅树脂；

步骤4，在阴极气体扩散层和阳极气体扩散层边缘均涂覆粘接剂或粘贴胶条；然后按照阳极气体扩散层、CCM、边框和阴极气体扩散层的顺序热压在一起，得到单边框电极结构。所述热压的温度为120－150℃，压力为0.1－2MPa，时间为0.1－5min。

所述封装结构包括：CCM位于单边框上表面，且CCM上表面连接有阳极气体扩散层，单边框下表面连接有阴极气体扩散层。该膜电极封装结构中的CCM位于单边框的一侧，并固定在单边框表面，即，CCM与阴极扩散层间存在缝隙，且该缝隙与单边框厚度一致，该CCM通过边缘的粘接剂与阳极气体扩散层连接，基于粘接剂自身的低缝隙间距，保证阳极气体扩散层与CCM形成无缓冲渗透，实现气体稳定流通时达到无障碍无缓冲流通；所述CCM与阴极气体扩散层间存在缓冲区，该缓冲区确保阴极气体的稳定扩散效果。气体能够与CCM形成稳定与全面的接触，并不存在局部遮挡的问题，提供了反应均匀性，同时缓冲区具有气体浓度缓冲效果，当扩散层或者外部气源形成变化时，内部的缓冲层浓度能够形成稳定的过渡，达到缓慢变化的效果，增加膜电极的抗冲变性。

其中，所述CCM由亲水性催化层和改性全氟磺酸质子交换膜组成而成，即，将亲水性催化浆料转移至改性全氟磺酸质子交换膜两侧，形成CCM。