[发明专利]有密封表面的燃料电池膜电极组件

摘要

本发明提供了一种具有垫圈的燃料电池膜电极组件，它包含：聚合物电解质膜、阴极和阳极催化剂层、阴极和阳极侧流体输送层、阴极侧和阳极侧垫圈，其中垫圈用的是弹性垫圈材料，每个垫圈的弹性材料渗嵌在相应流体输送层的外边缘部分，每个垫圈至少有一部分接触面上具有突起脊状微结构接触图案。本发明含有垫圈的燃料电池膜电极组件还包含刚性、非弹性阳极侧和阴极侧垫片，它们位于至少部分垫圈和聚合物电解质膜之间。这种突起脊状微结构接触图案所包含的脊宜在连接点上相遇，且在任意一个连接点上相遇的脊不超过三个。所述突起脊状微结构接触图案可以是六边形或退化六边形。另一方面，本发明提供了制备含有垫圈的燃料电池膜电极组件的方法，具体说来是将MEA的各个部分粘合在一起，使所述未固化弹性垫圈材料渗嵌入每个流体输送层的外边缘部分，使未固化弹性垫圈材料基本固化，从而形成阳极侧垫圈和阴极侧垫圈。为了在每个垫圈的接触面上形成突起脊状微结构接触图案，可在台板和未固化弹性垫圈材料之间放置图案版，该图案版具有与突起脊状微结构接触图案相反的凹形图案。

主权项

1.一种具有垫圈的燃料电池膜电极组件，它包含：a)聚合物电解质膜，它有一个带外边缘部分的阳极面、一个带外边缘部分的阴极面以及外周缘；b)一层阳极催化剂材料，它与所述聚合物电解质膜的至少一部分阳极面接触；c)一层阴极催化剂材料，它与所述聚合物电解质膜的至少一部分阴极面接触；d)带有外边缘部分的阳极侧流体输送层，所述阳极侧流体输送层与所述阳极催化剂材料层接触，所述阳极侧流体输送层不超出所述聚合物电解质膜的阳极侧的外边缘部分；e)带有外边缘部分的阴极侧流体输送层，所述阴极侧流体输送层与所述阴极催化剂材料层接触，所述阴极侧流体输送层不超出所述聚合物电解质膜的阴极侧的外边缘部分；f)超出所述聚合物电解质膜阳极侧外边缘部分的阳极侧垫圈，所述阳极侧垫圈具有接触面和外周缘；g)超出所述聚合物电解质膜阴极侧外边缘部分的阴极侧垫圈，所述阴极侧垫圈具有接触面和外周缘；其中垫圈用的是弹性垫圈材料；每个垫圈的弹性材料渗嵌在相应流体输送层的外边缘部分中；所述每个垫圈至少有一部分接触面上具有突起脊状微结构接触图案。