一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜制造技術

本實用新型專利技術屬于燃料電池全氟磺酸質子交換膜技術領域，尤其為一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜，包括陽極板，所述陽極板的一側固定連接有陽極擴散層，所述陽極擴散層的一側固定連接有陽極催化劑，所述陽極催化劑的一側固定安裝有質子交換膜本體，所述質子交換膜本體的一側固定連接有陰極催化劑

【技術實現步驟摘要】
一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜


[0001]本技術屬于燃料電池全氟磺酸質子交換膜
，具體涉及一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜
。

技術介紹

[0002]目前電動車領域成為燃料電池應用的主要方向，市場已有多種采用燃料電池發電的自動車出現
。
另外，透過小型化的技術將燃料電池運用于一般消費型電子產品也是應用發展方向之一，在技術的進步下，未來小型化的燃料電池將可用以取代現有的鋰電池或鎳氫電池等高價值產品，作為用于筆記本電腦
、
無線電電話
、
錄像機
、
照相機等攜帶型電子產品的電源
。
近
20
多年來，燃料電池經歷了堿性
、
磷酸
、
熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發展階段，燃料電池的研究和應用正以極快的速度在發展
。
在所有燃料電池中，堿性燃料電池
(AFC)
發展速度最快，主要為空間任務，包括航天飛機提供動力和飲用水；質子交換膜燃料電池
(PEMFC)
已廣泛作為交通動力和小型電源裝置來應用；磷酸燃料電池
(PAFC)
作為中型電源應用進入了商業化階段，是民用燃料電池的首選；熔融碳酸鹽型燃料電池
(MCFC)
也已完成工業試驗階段；起步較晚的固態氧化物燃料電池
(SOFC)
作為發電領域最有應用前景的燃料電池，是未來大規模清潔發電站的優選對象
。
[0003]燃料電池是將化學能轉化為電能的在線發電裝置，由于突破了傳統內燃機的效率限制，燃料電池發動機被認為是未來最重要的汽車動力裝置發展的方向
。
而燃料電池單體內部最重要的部件就是膜電極
(MEA)。MEA(Membrane Electrode Assembly)
又譯為膜電極，它是燃料電池發電的關鍵核心部件，膜電極與其兩側的雙極板組成了燃料電池的基本單元
—
燃料電池單電池，在實際應用當中可以根據設計的需要將多個單電池組合成為燃料電池電堆以滿足不同大小功率輸出的需要，全氟磺酸樹脂質子交換膜是一種固體聚合物電解質，可以在強酸
、
強堿
、
強氧化劑等介質苛刻條件下使用，廣泛應用在氯堿工業，水電解工業和電化學合成等領域；這種膜具有優良的化學穩定性和電池性能，其最大的缺點是在脫水后容易變得很脆，這就是嚴重影響它在燃料電池中的應用
。

技術實現思路

[0004]為解決現有技術中存在的上述問題，本技術提供了一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜，具有成本高，效率低，耗時間且防止在脫水后容易變得很脆的特點
。
[0005]為實現上述目的，本技術提供如下技術方案：一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜，包括陽極板，所述陽極板的一側固定連接有陽極擴散層，所述陽極擴散層的一側固定連接有陽極催化劑，所述陽極催化劑的一側固定安裝有質子交換膜本體，所述質子交換膜本體的一側固定連接有陰極催化劑，所述陰極催化劑的一側固定連接有陰極擴散層，所述陰極擴散層的一側固定連接有陰極板
。
[0006]作為本技術的一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜優選技術方案，所述陽極板和陰極板的尺寸相適配且兩者的尺寸均設置為
0.8mm。
[0007]作為本技術的一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜優選技術方案，所述陽極板發生的反應為
H2
＝
2H
+
+2e
，所述陽極擴散層發生的反應為
O2+4H
+
+4e
＝
2H2O。
[0008]作為本技術的一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜優選技術方案，所述陽極擴散層和陰極擴散層的尺寸相適配且均設置為
0.4mm。
[0009]作為本技術的一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜優選技術方案，所述陽極催化劑把陽極擴散層和質子交換膜本體之間相連接且連接處無間隙，所述陰極擴散層把陰極催化劑和陰極板之間相連接且連接處無間隙
。
[0010]作為本技術的一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜優選技術方案，所述質子交換膜本體與陰極擴散層的尺寸相適配，所述質子交換膜本體的左側與多個陽極催化劑相連，質子交換膜本體的右側與多個陰極催化劑相連，且質子交換膜本體和陰極催化劑和陽極催化劑之間無間隙
。
[0011]作為本技術的一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜優選技術方案，所述陽極板的右側與陽極擴散層的左側相連，陽極擴散層的右側與陽極催化劑的外表面左側相連，且陽極板和陽極擴散層和陽極催化劑之間無間隙
。
[0012]與現有技術相比，本技術的有益效果是：
[0013]1、
本技術在使用時，能夠最大限度減小氣體的傳輸阻力，使得反應氣體順利由擴散層到達催化層發生電化學反應，即最大限度發揮單位面積和單位質量的催化劑的反應活性
。
因此，氣體擴散電極必須具備適當的疏水性，一方面保證反應氣體能夠順利經過最短的通道到達催化劑，另一方面確保生成的產物水能夠潤濕膜，同時多余的水可以排出防止阻塞氣體通道
。
[0014]2、
本技術在使用時，形成良好的離子通道，降低離子傳輸的阻力
。
質子交換膜燃料電池采用的是固體電解質，磺酸根固定在離子交換膜樹脂上，不會浸入電極內，因此必須確保反應在電極催化層內建立質子通道
。
[0015]3、
本技術在使用時，形成良好的電子通道，膜電極中碳載鉑催化劑是電子的良導體，但
PTFE
的存在將在一定程度上影響電導率，在滿足離子和氣體傳導的基礎上還要考慮電子傳導能力
。
[0016]4、
本技術在使用時，氣體擴散電極應該保證良好的機械強度及導熱性，膜具有高的質子傳導性，能夠很好地隔絕氫氣
、
氧氣防止互竄，有很好的化學穩定性和熱穩定性及抗水解性
。
附圖說明
[0017]附圖用來提供對本技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本技術的實施例一起用于解釋本技術，并不構成對本技術的限制
。
在附圖中：
[0018]圖1為本技術的外觀結構示意圖；
[0019]圖2為本技術的爆炸結構示意圖
。
[0020]圖中：
1、
陽極板；
2、
陽極擴散層；
3、
陰極擴散層；
4、
陰極板；
5、
陰極催化劑；
6、
質子交換膜；
7、
陽極催化劑；
具體實施方式
[0021]下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜，包括陽極板
(1)
，其特征在于：所述陽極板
(1)
的一側固定連接有陽極擴散層
(2)
，所述陽極擴散層
(2)
的一側固定連接有陽極催化劑
(7)
，所述陽極催化劑
(7)
的一側固定安裝有質子交換膜本體
(6)
，所述質子交換膜本體
(6)
的一側固定連接有陰極催化劑
(5)
，所述陰極催化劑
(5)
的一側固定連接有陰極擴散層
(3)
，所述陰極擴散層
(3)
的一側固定連接有陰極板
(4)。2.
根據權利要求1所述的一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜，其特征在于：所述陽極板
(1)
和陰極板
(4)
的尺寸相適配且兩者的尺寸均設置為
0.8mm。3.
根據權利要求1所述的一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜，其特征在于：所述陽極板
(1)
發生的反應為
H2
＝
2H
+
+2e
，所述陽極擴散層
(2)
發生的反應為
O2+4H
+
+4e
＝
2H2O。4.
根據權利要求1所述的一種用于燃料電池的全氟磺酸質子交換膜，其特征在于：所述陽極擴散層
(2)
和陰極擴散層
(3)<...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李秋玲，
申請(專利權)人：深圳市戈埃爾科技有限公司，
類型：新型
國別省市：