[实用新型]燃料电池的膜电极组件及其膜组件

说明书

本实用新型提供一种燃料电池的膜电极组件及其膜组件，其中该燃料电池的膜电极组件包括阴极气体扩散层、阳极气体扩散层和膜组件，其中该膜组件被设置在该阴极气体扩散层和该阳极气体扩散层之间，该阴极气体扩散层被设置在该膜组件的阴极侧，该阳极气体扩散层被设置在该膜组件的阳极侧，其中该膜组件包括阴极边框、阳极边框和催化剂涂层膜，其中该催化剂涂层膜被设置在该阴极边框和该阳极边框之间，该阴极边框被设置在该催化剂涂层膜的阴极侧，该阳极边框被设置在该催化剂涂层膜的阳极侧。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池的膜电极组件及其膜组件。

背景技术

燃料电池是一种将燃料(氢气)和氧化剂(氧气)中的化学能通过电化学反应转化成电能的发电装置。由于其不受“卡诺循环”的限制，因此能量转换效率要显著高出普通热机。除此之外，燃料电池还具有无污染、噪声低、可靠性高等优点。

膜电极组件(MEA,Membrane Electrode Assembly)是燃料电池的核心部件，其被设置于所述燃料电池的阴极板和阳极板之间，其中所述膜电极组件通常包括阴极气体扩散层、阳极气体扩散层、膜边框(阴极边框和/或阳极边框)和催化剂涂层膜(CCM,CatalystCoated Membrane)，其中所述催化剂涂层膜包括质子交换膜(PEM,Proton ExchangeMembrane)和分别形成在所述质子交换膜两侧的阴极催化剂层和阳极催化剂层。氧气(或空气)能够通过所述阴极气体扩散层扩散至所述催化剂涂层膜的阴极侧，相应地，氢气能够通过所述阳极气体扩散层扩散至所述催化剂涂层膜的阳极侧，从而在催化剂的作用下进行电化学反应，其中氢气在阳极侧的反应为2H₂→4H^﹢+4e^﹣，氧气在阴极侧的反应为O₂+4e^﹣+4H^﹢→2H₂O，其中氢质子能够穿过质子交换膜到达阴极侧，电子通过外电路流向阴极侧产生电流。

在传统的双边框(同时包括阴极边框和阳极边框)膜电极组件中，所述阴极边框和所述阳极边框的大小和形状均相同，并且所述阴极边框和所述阳极边框相互对齐地设置在所述催化剂涂层膜的两侧，如附图1所示，由于所述阴极边框的内边缘和所述阳极边框的内边缘相互正对地粘接于所述催化剂涂层膜同一区域相对应的两侧，当所述膜电极组件被夹设在阴极板和阳极板之间受压时，所述催化剂涂层膜存在附图1中指示的应力集中区域，其强度相对薄弱，容易因流体的冲击而损坏。

实用新型内容

本实用新型的主要优势在于提供一种燃料电池的膜电极组件，其包括非对称的阴极边框和阳极边框，其中所述阴极边框的内边缘被粘接于所述膜电极组件的催化剂涂层膜的第一外周部，所述阳极边框的内边缘被粘接于所述膜电极组件的催化剂涂层膜的第二外周部，从而使所述阴极边框的内边缘和所述阳极边框的内边缘相互错开，解决了因两个边框的内边缘相互对齐而引起的应力集中问题。

本实用新型的另一优势在于提供一种燃料电池的膜电极组件，其中涂布于所述催化剂涂层膜的所述第一外周部的阳极催化剂能够暴露在富含氢气的环境中，防止涂布于所述第一外周部的所述阳极催化剂因缺少氢气进行反应而发生碳腐蚀(碳载体被腐蚀)。换句话说，所述阳极边框仅将涂布于所述催化剂涂层膜的所述第二外周部的阳极催化剂覆盖，而并未覆盖涂布于所述催化剂涂层膜的所述第一外周部的阳极催化剂。

本实用新型的另一优势在于提供一种燃料电池的膜电极组件的膜组件，其包括所述阴极边框、所述阳极边框和所述催化剂涂层膜，从而在解决所述应力集中的技术问题的同时，还能避免涂布于所述催化剂涂层膜的所述第一外周部的所述阳极催化剂因缺少氢气进行反应而发生碳腐蚀(碳载体被腐蚀)。

本实用新型的其它目的和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过具体实施方式中的手段和装置的组合得以实现。

相应地，依本实用新型实施例，具有至少一个前述优势的本实用新型燃料电池的膜电极组件包括：

阴极气体扩散层；