一种质子交换膜燃料电池电堆及其制备方法

摘要

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池电堆，它是由多个堆叠在一起的电池单元经前端板、后端板压紧后，用螺杆栓紧形成的质子交换膜燃料电池电堆；所述的电池单元包括：膜电极组件，二片压制有流场的金属双极板，所述的膜电极组件封装在两片金属双极板的内侧；所述的膜电极组件是由有以下方法制成的：在阴极电极和阳极电极的两端分别设有沟槽，将阴极电极、质子交换膜和阳极电极依次叠加，沟槽内放入密封圈进行线密封，再热压制成的。本发明还公开了质子交换膜燃料电池电堆的制备方法。本发明采用线密封，电池组组装压力小，密封件变形小，简化了电池结构，和传统面密封相比具有更高的效率和更长的使用寿命。

主权项

一种质子交换膜燃料电池电堆，其特征在于：它是由多个堆叠在一起的电池单元经前端板、后端板压紧后，用螺杆栓紧形成的质子交换膜燃料电池电堆；所述的电池单元包括：膜电极组件，二片压制有流场的金属双极板，所述的膜电极组件封装在两片金属双极板的内侧，每块金属双极板与膜电极组件接触的表面至少有一条流道；所述的膜电极组件是由有以下方法制成的：在阴极电极和阳极电极的两端分别设有沟槽，将阴极电极、质子交换膜和阳极电极依次叠加，沟槽内放入密封圈进行线密封，再热压制成；所述的阴极电极是由气体扩散层和阴极催化剂负载在气体扩散层上形成的阴极催化剂层组成的，所述的阳极电极是由气体扩散层和阳极催化剂负载在气体扩散层上形成的阳极催化剂层组成的；所述的气体扩散层是由以下制备方法制得：碳纸或炭布用5～10％PTFE乳液浸泡，在330～370℃烘干，将由碳粉、水、醇和PTEF乳液制成的混合物负载到处理过的碳纸或炭布上形成负载量为2～5mg/cm²的微孔层，自然干燥后在330～370℃先干燥20～60分钟形成气体扩散层；所述的阴极催化剂层是由以下制备方法制得：将阴极催化剂混合物负载在气体扩散层上得到阴极催化剂层，Pt负载量2～6mg/cm²，优选为4～6mg/cm²，阴极催化剂层的厚度为10～200微米；所述的阴极催化剂为Pt/石墨烯；所述的阳极催化剂层是由以下制备方法制得：将阳极催化剂混合物负载在气体扩散层上得到阳极催化剂层，PtRu负载量2～6mg/cm²，优选为2～4mg/cm²，阳极催化剂层的厚度为10～200微米；所述的阳极催化剂为PtRu/石墨烯或PtRu/C；所述的热压温度为60～200℃，热压的压力为0.1～10MPa，热压时间为1～10分钟。