一种一体化膜电极封装结构及封装方法与流程

本发明涉及燃料电池，特别涉及一种一体化膜电极封装结构及封装方法。

背景技术：

1、燃料电池是一种通过电化学反应将化学能直接转化为电能的发电装置，膜电极是电化学反应发生的场所，在此燃料中的化学能直接转化为电能。膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件，膜电极的性能直接决定了电池的使用寿命。

2、当前七合一膜电极的封装方法为：首先在质子交换膜的两侧分别喷涂阳极催化剂层和阴极催化层，制备出ccm；然后带胶的阴极边框、阳极边框将ccm密封起来；最后将阴阳极气体扩散层粘接在边框上形成膜电极。

3、公开号为cn101673833b的中国发明专利公开了一种带密封框的膜电极一体化组件，采用真空促渗和涂抹促渗剂的方法保证橡胶弹性体充分填充电极扩散层和催化层边缘的微孔来保证电池的气体阻隔性，但增加了后续电堆的装配程序。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种一体化膜电极封装结构，简化了后续电堆的装配程序，提高了电堆的密封性能。

2、本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种一体化膜电极封装结构，包括ccm、设置在所述ccm两侧的扩散层、连接于ccm与所述扩散层之间的粘接胶层以及设置在所述ccm外周的边框/白膜，还包括密封框，所述密封框设置在膜电极外侧，且所述密封框包覆在所述扩散层的外侧和所述边框/白膜上，所述边框/白膜向外延伸至所述密封框外侧。

3、作为优选，所述密封框高出扩散层表面0.1-0.2mm。

4、作为优选，所述密封框由粘接胶紫外线固化成型，所述粘接胶层与密封框一体连接。

5、作为优选，所述密封框的正反两侧分别设置有凸起的密封线。

6、作为优选，所述ccm与边框/白膜对接或搭接。

7、本发明的目的是提供一种一体化膜电极的封装方法，简化了生产工艺，提高了粘接强度和密封性能。

8、本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种一体化膜电极的封装方法，包括以下步骤：

9、步骤1，在扩散层上点胶，并照射紫外线进行初步固化至胶水不流动但仍有粘性；

10、步骤2，将两片扩散层贴在ccm两侧，并在ccm外围贴上边框或白膜，冷压后静置进行湿气固化；

11、步骤3，将膜电极固定于模具中，将密封胶注入模具中，照射紫外线固化形成密封框。

12、作为优选，步骤1和步骤3中的胶水均为紫外线固化胶，其中紫外线固化胶为双活性基团的一种单组分胶水，包含有吸水固化基团合紫外激活固化基团。

13、作为优选，步骤1中，紫外强度为100-1000mw/cm2，紫外能量50-1000mj/cm2，紫外照射时间为0.5-3s。

14、作为优选，步骤2中，冷压的压力参数为：2-8mpa，冷压温度为20-25℃。

15、作为优选，步骤2中，湿气固化的参数为：温度为20-25℃，湿度为50-80％rh。

16、本发明的有益效果：

17、1、本发明在传统膜电极的基础上增加了密封结构，简化了后续电堆的装配程序，提高了电堆的密封性能；

18、2、本发明采用密封胶粘接胶一体化的技术，简化了生产工艺与原材料种类；

19、3、本发明采用单层边框进行封装，减少了材料使用降低了生产成本；

20、4、本发明通过密封胶粘接胶一体化提高了粘接强度和密封性能。

技术特征：

1.一种一体化膜电极封装结构，包括ccm(1)、设置在所述ccm(1)两侧的扩散层(2)、连接于ccm(1)与所述扩散层(2)之间的粘接胶层(3)以及设置在所述ccm(1)外周的边框(4)/白膜(6)，其特征在于：还包括密封框(5)，所述密封框(5)设置在膜电极外侧，且所述密封框(5)包覆在所述扩散层(2)的外侧和所述边框(4)/白膜(6)上，所述边框(4)/白膜(6)向外延伸至所述密封框(5)外侧。

2.根据权利要求1所述的一种一体化膜电极封装结构，其特征在于：所述密封框(5)高出扩散层(2)表面0.1-0.2mm。

3.根据权利要求1所述的一种一体化膜电极封装结构，其特征在于：所述密封框(5)由密封胶紫外线固化成型，所述粘接胶层(3)与密封框(5)一体连接。

4.根据权利要求3所述的一种一体化膜电极封装结构，其特征在于：所述密封框(5)的正反两侧分别设置有凸起的密封线。

5.根据权利要求1所述的一种一体化膜电极封装结构，其特征在于：所述ccm(1)与边框(4)/白膜(6)对接或搭接。

6.一种一体化膜电极的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种一体化膜电极的封装方法，其特征在于：步骤1和步骤3中的胶水均为紫外线固化胶。

8.根据权利要求7所述的一种一体化膜电极的封装方法，其特征在于：步骤1中，紫外强度为100-1000mw/cm2，紫外能量50-1000mj/cm2，紫外照射时间为0.5-3s。

9.根据权利要求7所述的一种一体化膜电极的封装方法，其特征在于：步骤2中，冷压的压力参数为：2-8mpa，冷压温度为20-25℃。

10.根据权利要求9所述的一种一体化膜电极的封装方法，其特征在于：步骤2中，湿气固化的参数为：温度为20-25℃，湿度为50-80％rh。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种一体化膜电极封装结构及封装方法，包括CCM、设置在所述CCM两侧的扩散层、连接于CCM与所述扩散层之间的粘接胶层以及设置在所述CCM外周的边框/白膜，还包括密封框，所述密封框设置在膜电极外侧，且所述密封框包覆在所述扩散层的外侧和所述边框/白膜上，所述边框/白膜向外延伸至所述密封框外侧。本发明在传统膜电极的基础上增加了密封结构，简化了后续电堆的装配程序，提高了电堆的密封性能；本发明采用密封胶粘接胶一体化的技术，简化了生产工艺与原材料种类；本发明采用单层边框进行封装，减少了材料使用降低了生产成本；本发明通过密封胶粘接胶一体化提高了粘接强度和密封性能。

技术研发人员：朱凤鹃,王一鑫,陶亮亮,杨帆,沈逸东
受保护的技术使用者：浙江唐锋能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13