專利名稱：一種用于燃料電池的組合式膜電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及燃料電池，尤其涉及一種用于燃料電池的組合式膜電極。
現(xiàn)有的質(zhì)子交換膜燃料電池一般是由燃料電池堆、供氫供氧裝置以及冷卻水循環(huán)裝置等等組成，所述的燃料電池堆包括導(dǎo)流極板、質(zhì)子交換膜電極以及集流母板，質(zhì)子交換膜電極一般放在兩塊導(dǎo)流極板中間構(gòu)成一個單電池，若干個單電池串聯(lián)并在兩端夾裝集流母板構(gòu)成一燃料電池堆。這種傳統(tǒng)的燃料電池在應(yīng)用中存在以下缺陷1、如果要得到高電壓輸出時，那么必須增加單電池數(shù)量，從而使該燃料電池的縱向長度很長，體積太大，且會大大提高電池內(nèi)部運行介質(zhì)(如燃料氫氣、氧化劑空氣以及冷卻水)的能量消耗，制造成本及運行成本都大大增加；2、作為單電池重要部件之一的膜電極，真正能參加電化學(xué)反應(yīng)的有效面積率不高，因為每張膜電極上必須開有6個導(dǎo)流孔(燃料氫氣進、出孔，空氣進、出孔，冷卻水進、出孔)；3、作為與該膜電極配套的導(dǎo)流極板，也存在能參加電化學(xué)反應(yīng)的有效面積率不高的問題，同時該導(dǎo)流極板散熱性能不好，只能在燃料電池堆中增加散熱導(dǎo)流極板來解決散熱問題，從而增加了整個燃料電池的成本。
本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、有效面積率高的用于燃料電池的組合式膜電極。
本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種用于燃料電池的組合式膜電極，包括反應(yīng)部分和非反應(yīng)部分，所述的反應(yīng)部分包括一質(zhì)子交換膜，在該質(zhì)子交換膜兩面各夾一張多孔性導(dǎo)電碳紙，在該碳紙與質(zhì)子交換膜之間設(shè)有金屬鉑催化劑；所述的非反應(yīng)部分環(huán)設(shè)在反應(yīng)部分的四周，該非反應(yīng)部分包括墊片，在該墊片上設(shè)有氫氣進氣孔、氫氣出氣孔、空氣進氣孔、空氣出氣孔、冷卻水進水孔，冷卻水出水孔；所述的反應(yīng)部分與非反應(yīng)部分通過粘膠連接，在它們的連接部設(shè)有密封圈；其特征在于，所述的夾設(shè)在質(zhì)子交換膜兩面的多孔性導(dǎo)電碳紙各被分隔為至少兩片，該至少兩片導(dǎo)電碳紙平行組合排列，在每兩片導(dǎo)電碳紙之間填充有絕緣塑料或橡膠。
所述的夾設(shè)在質(zhì)子交換膜兩面的多孔性導(dǎo)電碳紙各被分隔為11片，該11片導(dǎo)電碳紙平行組合排列。
所述的夾設(shè)在質(zhì)子交換膜兩面的多孔性導(dǎo)電碳紙各被分隔為21片，該21片導(dǎo)電碳紙平行組合排列。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1.在一張組合式膜電極上可有幾個甚至幾十個參加電化學(xué)反應(yīng)的有效部分，其共用一個流體進、出口和一套密封圈，從而提高了膜電極上真正參加電化學(xué)反應(yīng)的有效面積率，減少膜電極和導(dǎo)流極板的數(shù)量，以達到降低成本的目的。
2.這種膜電極可與相應(yīng)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流極板配合使用，而相應(yīng)的導(dǎo)流極板上設(shè)計有可供電池堆串、并聯(lián)用的連接頭，可使一個或幾個標(biāo)準(zhǔn)燃料電池堆根據(jù)需要任意串聯(lián)或并聯(lián)，為今后燃料電池的實際應(yīng)用提供方便；解決了長期以來困擾燃料電池界高電流、低電壓易，而低電流、高電壓難的瓶頸問題。
3.膜電極可按等級、系列的要求，實施制造工藝和部件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，有利于降低生產(chǎn)成本，促進燃料電池的產(chǎn)業(yè)化。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為本實用新型有效部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3的俯視圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步說明。
實施例1如圖1～圖4所示，一種用于燃料電池的組合式膜電極，包括反應(yīng)部分1和非反應(yīng)部分2，所述的反應(yīng)部分1包括一質(zhì)子交換膜11，在該質(zhì)子交換膜11兩面各夾一組十一片多孔性導(dǎo)電碳紙12，該十一片多孔性導(dǎo)電碳紙12平行組合排列，在該導(dǎo)電碳紙12與質(zhì)子交換膜11之間設(shè)有金屬鉑催化劑13，在每兩片導(dǎo)電碳紙12之間填充有絕緣硅橡膠14，以分隔各個電極，增強各電極之間的連接強度，同時防止水氣混串的密封作用；所述的非反應(yīng)部分2環(huán)設(shè)在反應(yīng)部分1的四周，該非反應(yīng)部分2包括墊片21，該墊片21采用耐高溫、耐腐蝕、耐水以及絕緣的材料制成，在該墊片21上設(shè)有氫氣進氣孔22、氫氣出氣孔23、空氣進氣孔24、空氣出氣孔25、冷卻水進水孔26，冷卻水出水孔27；所述的反應(yīng)部分1與非反應(yīng)部分2通過粘膠連接，在它們的連接部設(shè)有硅橡膠密封圈3。
實施例2如圖1～圖4所示，一種用于燃料電池的組合式膜電極，包括反應(yīng)部分1和非反應(yīng)部分2，所述的反應(yīng)部分1包括一質(zhì)子交換膜11，在該質(zhì)子交換膜11兩面各夾一組二十一片多孔性導(dǎo)電碳紙12，該二十一片多孔性導(dǎo)電碳紙12平行組合排列，在該導(dǎo)電碳紙12與質(zhì)子交換膜11之間設(shè)有金屬鉑催化劑13，在每兩片導(dǎo)電碳紙12之間填充有硅橡膠14，以分隔各個電極，增強各電極之間的連接強度，同時防止水氣混串的密封作用；非反應(yīng)部分2采用硅橡膠材料，其結(jié)構(gòu)以及反應(yīng)部分1與非反應(yīng)部分2的連接關(guān)系與實施例1相同。
權(quán)利要求1.一種用于燃料電池的組合式膜電極，包括反應(yīng)部分和非反應(yīng)部分，所述的反應(yīng)部分包括一質(zhì)子交換膜，在該質(zhì)子交換膜兩面各夾一張多孔性導(dǎo)電碳紙，在該導(dǎo)電碳紙與質(zhì)子交換膜之間設(shè)有金屬鉑催化劑；所述的非反應(yīng)部分環(huán)設(shè)在反應(yīng)部分的四周，該非反應(yīng)部分包括墊片，在該墊片上設(shè)有氫氣進氣孔、氫氣出氣孔、空氣進氣孔、空氣出氣孔、冷卻水進水孔，冷卻水出水孔；所述的反應(yīng)部分與非反應(yīng)部分通過粘膠連接，在它們的連接部設(shè)有密封圈；其特征在于，所述的夾設(shè)在質(zhì)子交換膜兩面的多孔性導(dǎo)電碳紙各被分隔為至少兩片，該至少兩片導(dǎo)電碳紙平行組合排列，在每兩片導(dǎo)電碳紙之間填充有絕緣塑料或橡膠。
2.如權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的組合式膜電極，其特征在于，所述的夾設(shè)在質(zhì)子交換膜兩面的多孔性導(dǎo)電碳紙各被分隔為11片，該1 1片導(dǎo)電碳紙平行組合排列。
3.如權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的組合式膜電極，其特征在于，所述的夾設(shè)在質(zhì)子交換膜兩面的多孔性導(dǎo)電碳紙各被分隔為21片，該21片導(dǎo)電碳紙平行組合排列。
4.如權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的組合式膜電極，其特征在于，所述的墊片可采用硅橡膠材料。
專利摘要本實用新型涉及一種用于燃料電池的組合式膜電極，包括反應(yīng)部分和非反應(yīng)部分，所述的反應(yīng)部分包括一質(zhì)子交換膜，在該質(zhì)子交換膜兩面各夾一張多孔性導(dǎo)電碳紙，在該導(dǎo)電碳紙與質(zhì)子交換膜之間設(shè)有金屬鉑催化劑，所述的導(dǎo)電碳紙各被分隔為至少兩片，該至少兩片導(dǎo)電碳紙平行組合排列，在每兩片導(dǎo)電碳紙之間填充有絕緣塑料或橡膠；所述的非反應(yīng)部分環(huán)設(shè)在反應(yīng)部分的四周，所述的反應(yīng)部分與非反應(yīng)部分通過粘膠連接，在它們的連接部設(shè)有密封圈；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、有效面積率高、適于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點。
文檔編號H01M4/94GK2566469SQ02266350
公開日2003年8月13日 申請日期2002年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月16日
發(fā)明者黃山 申請人:黃山