[实用新型]一种膜电极结构、燃料电池及电池堆

说明书

一种膜电极结构、燃料电池及电池堆，属于电池领域。膜电极结构应用于电池，尤其是燃料电池。膜电极结构具有多层结构并且包括依次叠层接触布置的第一电极层、第二电极层以及电解质层，电解质层位于第一电极层和第二电极层之间。第一电极层和第二电极层中的一者和两者具有网络状结构。其中，网络状结构包括分割材料层和可选的电极材料层，并且可选的电极材料层位于电解质层和电极材料层之间。分割材料层的热膨胀系数小于等于电解质层的热膨胀系数。膜电极结构中电极与电解质之间相互匹配度高，彼此不容易因为热膨胀的差异太大而彼此剥离、脱离。

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体而言，涉及一种膜电极结构、燃料电池及电池堆。

背景技术

随着移动互联网和物联网的快速发展，各种便携式移动设备(如掌上电脑、手机、各种可穿戴设备如手表等各种电子机器)越来越普及。在使用中，这样一些设备常常会涉及到续航问题，即供电不足。而随着半导体技术的发达，各种设备不断向小型化发展。将具有独特性能的燃料电池用于这些设备的电源具有相当理想的前景。

燃料电池就是把化学反应的化学能直接转化为电能的装置。其以燃料与氧化剂作为发电原料。燃料电池的种类很多，分类方法也有多种。

作为重要的一类燃料电池，固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)具有自身独特的优点。并且也据此具有较优异的使用性能和价值。例如，固体氧化物燃料电池具有相对较高的工作温度(如800～1000℃)。固体氧化物燃料电池作为一种全固态装置，其燃料反应过程中仅仅涉及到两相(气固)反应，因而，无需进行复杂的电解质管理，可以在一定程度上简化结构。

目前一些SOFC中具有薄膜结构设计。基于SOFC的这种结构，其制作过程需要被特别地考察，再结合其工作温度等条件，其使用也存在一定的问题。这些都限制了板型SOFC的进一步发展。

通常地，SOFC的主要问题之一是：在实际的制备和使用过程中，板型SOFC往往表现出容易形成裂纹、开裂、剥离等状况。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

为改善、甚至解决现有技术中的至少一个问题，本实用新型提出了一种膜电极结构、燃料电池及电池堆。

本实用新型是这样实现的：

在第一方面，本实用新型的示例提供了一种膜电极结构。

示例中的膜电极结构能够应用于电池，尤其是燃料电池，特别是固体氧化物燃料电池。

膜电极结构具有多层结构。

膜电极结构包括依次叠层接触布置的第一电极层、第二电极层以及电解质层，并且电解质层位于第一电极层和第二电极层之间。

第一电极层和第二电极层中的一者和两者具有网络状结构。

其中，网络状结构包括分割材料层和可选的电极材料层，并且可选的电极材料层位于电解质层和电极材料层之间。

分割材料层的热膨胀系数小于等于电解质层的热膨胀系数之间。

网络状结构将电极进行了分割，使其由完整的连续结构被细分为多个相对更小区域连续或非连续结构，从而起到了释放应力的效果。通过对膜电极结构中的电极进行分割，使电极的热膨胀被一定程度上抑制和削弱，从而可以较好地避免电极和电解质之间的热膨胀失配。由于电极和电解质之间的热膨胀失配被减小，膜电极结构由失配导致的应力也被极大地减小，从而避免了电极和电解质之间的由应力过度累计导致的开裂、剥离等问题。

结合第一方面，在本实用新型的第一种可能的实施方式的一些可选示例中，分割材料层为连续体结构或离散体结构。