專利名稱：微觀三維燃料電池膜電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜電極，特別涉及一種微觀三維燃料電池膜電極。
背景技術(shù)：
隨著世界上的各種技術(shù)進步、經(jīng)濟發(fā)展，大規(guī)模生產(chǎn)、更高的生活品質(zhì)的要求等，都在大規(guī)模的快速消耗地球上的有限化石能源，且伴隨著產(chǎn)生越來越嚴重的環(huán)境污染。隨著節(jié)能減排、對碳排放量的控制等要求，可再生能源等新能源的開發(fā)和利用正在被人們重視起來。而氫燃料電池恰恰滿足了這一要求。氫燃料電池具有以下特點:能量轉(zhuǎn)化效率高；直接將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過燃燒過程，因而不受卡諾循環(huán)的限制。燃料電池系統(tǒng)的燃料一電能轉(zhuǎn)換效率在45% 60%，而火力發(fā)電和核電的效率大約在30% 40%。且還具有潔凈、無污染、噪聲低，模塊結(jié)構(gòu)、積木性強、比功率高，既可以集中供電，也適合分散供電。目前國內(nèi)外都非常重視對燃料電池的研發(fā)，且已經(jīng)在很多領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。國外已經(jīng)有了實際應(yīng)用的調(diào)峰電站，世界上各大汽車廠商都準備在2015 2016年推出各自的批量生產(chǎn)的燃料電池汽車；如BMW、Nissan、GM、豐田、大眾以及上汽等汽車公司都準備在2015年左右推出1000輛以上的燃料電池車。以燃料電池取代鉛酸電池的備用電源也在陸續(xù)上市；各大家用商用電器廠商也紛紛準備使用便攜式燃料電池等等，這將是一個非常巨大的市場。作為燃料電池核心部件的膜電極一直是燃料電池研發(fā)的主要方向，其性能、壽命、成本也是限制燃料電池使用及商品化的主要因素。其功率密度、壽命、等在近年來不斷提高，Pt載量不斷下降，但國內(nèi)與國外相比較，還有相當?shù)牟罹?。因此研發(fā)結(jié)構(gòu)更加緊湊、性能指標更加高的燃料電池膜電極勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、性能指標高的微觀三維燃料電池膜電極。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種微觀三維燃料電池膜電極，包括質(zhì)子交換膜以及位于該質(zhì)子交換膜兩個表面且與質(zhì)子交換膜表面相接觸的電極，其創(chuàng)新點在于:所述質(zhì)子交換膜至少有一個表面采用凹凸型面結(jié)構(gòu)；所述兩個電極均采用能夠與各自側(cè)質(zhì)子交換膜表面充分接觸的仿形型面結(jié)構(gòu)。進一步的，所述質(zhì)子交換膜的凹凸型面結(jié)構(gòu)為呈點陣狀分布的凸起或凹陷。進一步的，所述質(zhì)子交換膜的凹凸型面結(jié)構(gòu)為整體呈現(xiàn)的波浪形。進一步的，所述凹凸型面結(jié)構(gòu)中凹、凸起距質(zhì)子交換膜基準面的高度為l(T20um。本發(fā)明的優(yōu)點在于:質(zhì)子交換膜至少有一個表面采用凹凸型面結(jié)構(gòu)；兩個電極均采用與之相應(yīng)的仿形型面結(jié)構(gòu)，進而在實現(xiàn)質(zhì)子交換膜表面與電極充分接觸的基礎(chǔ)上，在有限的空間內(nèi)增加電流的流通面積。


圖1為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第一實施例的外形圖。圖2為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第一實施例的俯視圖。圖3為圖2中沿A-A線剖面圖。圖4為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第一實施例的側(cè)視圖。圖5為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第二實施例的外形圖。圖6為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第二實施例的俯視圖。圖7為圖6中沿A-A線剖面圖。圖8為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第二實施例的側(cè)視圖。圖9為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第三實施例的外形圖。圖10為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第三實施例的俯視圖。圖11為圖6中沿A-A線剖面圖。圖12為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第四實施例的側(cè)視圖。圖13為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第四實施例的外形圖。圖14為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第四實施例的俯視圖。圖15為圖14中沿A-A線剖面圖。圖16為本發(fā)明微觀三維燃料電池膜電極第四實施例的側(cè)視圖。
具體實施例方式本發(fā)明中微觀三維燃料電池膜電極包括質(zhì)子交換膜I以及位于該質(zhì)子交換膜I兩個表面且與質(zhì)子交換膜I表面相接觸的電極，且質(zhì)子交換膜至少有一個表面采用凹凸型面結(jié)構(gòu)；而兩個電極均采用能夠與各自側(cè)質(zhì)子交換膜表面充分接觸的仿形型面結(jié)構(gòu)。下面為不同形態(tài)的凹凸型面結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜示例:
實施例一
如圖1、2、3、4所示，本實施例中，質(zhì)子交換膜I的凹凸型面結(jié)構(gòu)為呈點陣狀分布的凸起和凹陷，以質(zhì)子交換膜I的基準面為界，其基準面的兩側(cè)均設(shè)置凸起11和凹陷12，基準面同側(cè)的凸起11和凹陷12間隔設(shè)置；同時，一表面面凸起則與之對應(yīng)的另一表面則凹陷。實施例二
如圖5、6、7、8所示，本實施例中，質(zhì)子交換膜I的凹凸型面結(jié)構(gòu)同樣為呈點陣狀分布的凸起和凹陷，以質(zhì)子交換膜I的基準面為界，基準面的一側(cè)表面均設(shè)置若干列凸起11，相鄰列的凸起11之間錯開設(shè)置，而基準面另一側(cè)的表面均設(shè)置與凸起對應(yīng)的凹陷。實施例三
如圖9、10、11、12所不,本實施例與實施例一基本相同，其質(zhì)子交換膜I的凹凸型面結(jié)構(gòu)同樣為呈點陣狀分布的凸起和凹陷，以質(zhì)子交換膜I的基準面為界，其基準面的兩側(cè)均設(shè)置凸起11和凹陷12，基準面同側(cè)的凸起11和凹陷12間隔設(shè)置。不同之處在于:本實施例中的凸起11和凹陷12由框架式立體三角支撐構(gòu)成。實施例四
如圖13、14、15、16所示，本實施例與實施例二基本相同，質(zhì)子交換膜I的凹凸型面結(jié)構(gòu)同樣為呈點陣狀分布的凸起和凹陷，以質(zhì)子交換膜I的基準面為界，基準面的一側(cè)表面均設(shè)置若干列凸起11，相鄰列的凸起11之間錯開設(shè)置，而基準面另一側(cè)的表面均設(shè)置與凸起對應(yīng)的凹陷。不同之處在于:本實施例中的凸起11由框架式立體三角支撐構(gòu)成。上述質(zhì)子交換膜凹凸型面結(jié)構(gòu)中凹、凸起距質(zhì)子交換膜基準面的高度為l(T20um較佳。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當了解，本發(fā)明中的質(zhì)子交換膜的凹凸型面結(jié)構(gòu)不僅僅局限于上述點陣狀凸起和凹陷分布，也可以是整體呈現(xiàn)的波浪形或其他類似形式，這里就不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種微觀三維燃料電池膜電極，包括質(zhì)子交換膜以及位于該質(zhì)子交換膜兩個表面且與質(zhì)子交換膜表面相接觸的電極，其特征在于:所述質(zhì)子交換膜至少有一個表面采用凹凸型面結(jié)構(gòu)；所述兩個電極均采用能夠與各自側(cè)質(zhì)子交換膜表面充分接觸的仿形型面結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微觀三維燃料電池膜電極，其特征在于:所述質(zhì)子交換膜的凹凸型面結(jié)構(gòu)為呈點陣狀分布的凸起或凹陷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微觀三維燃料電池膜電極，其特征在于:所述質(zhì)子交換膜的凹凸型面結(jié)構(gòu)為整體呈現(xiàn)的波浪形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的微觀三維燃料電池膜電極，其特征在于:所述凹凸型面結(jié)構(gòu)中凹、凸起距質(zhì)子交換膜基準面的高度為l(T20um。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微觀三維燃料電池膜電極，包括質(zhì)子交換膜以及位于該質(zhì)子交換膜兩個表面且與質(zhì)子交換膜表面相接觸的電極，其創(chuàng)新點在于所述質(zhì)子交換膜至少有一個表面采用凹凸型面結(jié)構(gòu)；所述兩個電極均采用能夠與各自側(cè)質(zhì)子交換膜表面充分接觸的仿形型面結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點在于質(zhì)子交換膜至少有一個表面采用凹凸型面結(jié)構(gòu)；兩個電極均采用與之相應(yīng)的仿形型面結(jié)構(gòu)，進而在實現(xiàn)質(zhì)子交換膜表面與電極充分接觸的基礎(chǔ)上，在有限的空間內(nèi)增加電流的流通面積。
文檔編號H01M4/86GK103165906SQ20131009666
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者李科, 陳融 申請人:南通百應(yīng)能源有限公司