一体式可再生燃料电池膜电极组合件及其制备方法

摘要

本发明涉及一种一体式可再生燃料电池膜电极组合件及其制备方法，该膜电极组合件包含燃料电池氧还原和水电解双效催化剂的特定组合，该膜电极组合件还包括热压时在聚酯框-气体扩散层与质子交换膜三者交接面增加特殊保护垫片来保护质子交换膜，使其在MEA热压时免遭聚酯框-气体扩散层剪切破坏，从而提高一体式可再生燃料电池膜电极的可靠性和耐久性，提高URFC电池性能。

主权项

一种一体式可再生燃料电池膜电极组合件的制备方法，组合件包括电解质膜、分别设置于电解质膜两侧表面的阳极和阴极；于电解质膜的二侧设有环状的保护框，阳极和阴极分别位于保护框的环状中空处，其特征在于：于环状保护框的内侧边缘与阳极和阴极的交界处设有环状的过渡区保护垫片；保护垫片的形状与保护框的形状相同，保护垫片环状中空部份尺寸小于相对应处保护框的中空部份尺寸，保护垫片的外沿周边处的尺寸大于相对应处保护框的中空部份尺寸，使保护垫片的四周外侧边缘部份处于电解质膜与保护框之间，使保护垫片的四周内侧边缘部份处于交界处的阳极和阴极上；其特征在于：包括如下步骤:1)按所需形状和尺寸对电解质膜、阳极、阴极进行修整，利用切割刀或模具对阳极、阴极的周边进行切割，使位于阳极、阴极中间的电解质膜的周边凸出，形成环状边沿，环状边沿的宽度为0.5毫米‑10毫米，环状边沿上加工有孔；2)、制作环状保护框：保护框的内侧孔形与所述的阳极、阴极的外形和尺寸相同，保护框的周边宽度与所述电解质膜的环状边沿处的宽度相一致，保护框的一面涂有粘接胶，另一面用于贴接燃料电池的密封层；3)、制作过渡区保护垫片：保护垫片内侧形状与所述的阳极、阴极的外形相同，但是几何尺寸比阳极、阴极边缘小0.2‑100毫米；保护垫片外侧形状与所述的保护框外形相同，但是几何尺寸比保护框外形边缘大0.2‑100毫米；4)、将一保护框上涂有粘接胶侧朝上，于保护框内安放阴极或阳极，再安装一过渡区保护垫片，使过渡区保护垫片同时粘接保护框和电极接缝处，且使其在保护框和电极任何一侧距离不小于0.2毫米；待用；所述的过渡区保护垫片的一侧或两侧表面涂有不干胶或热熔胶；将一保护框上涂有粘接胶侧朝上并置于白钢下模具上，于保护框内安放阳极或阴极，再安装一过渡区保护垫片，使过渡区保护垫片同时粘接保护框和电极接缝处，且使其在保护框和电极任何一侧距离不小于0.2毫米，所述的过渡区保护垫片的一侧或两侧表面涂有不干胶或热熔胶；再于其上平铺电解质膜，再按阳极与阴极以膜为对称面将上述的带保护框、过渡区保护垫片的阴极或阳极置于电解质膜上方；两个保护框和电解质膜外边缘对齐；保护框上面的粘接胶与电解质膜的周边凸出部分相接触，盖上白钢上模具；5)、使上模具、下模具及其中间的MEA各部件一同置于油压机加热，热压5‑120秒；形成具有燃料电池和水电解双效功能结构的URFC燃料电池膜电极集合体，在此过程中压力控制在0.5‑10MPa之间，温度控制在80‑200℃之间，时间控制在5‑50秒之间。