[发明专利]膜电极组的组装方法

说明书

本发明为一种膜电极组的组装方法，先借由维持于室温的第一治具来定位第一边框与触媒涂布薄膜，借由第二治具来定位第二边框，并进行第一边框、触媒涂布薄膜与第二边框的预贴合后，再将预贴合后的半成品送入热压机中进行高温压合步骤，由于触媒涂布薄膜先在维持室温的第一治具上进行预贴合而达到暂时固定的效果，则可避免触媒涂布薄膜直接在高温制程中产生形变，导致贴合对位精度偏低；且将低温与高温制程分开，则可使得热压机维持于高温运作而无须降温，有效缩短制程时间及能量损耗。

技术领域

本发明涉及一种膜电极组的组装方法，尤指用于质子交换膜燃料电池的膜电极组的组装方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)，借由其中的膜电极组(Membrane Electrode Assembling，MEA)进行质子交换所产生的电化学反应，进而达到发电的功能。MEA一般由质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)、阳极/阴极触媒层、气体扩散层(Gas Diffusion Layer，GDL)及边框组装而成，其中触媒层涂布于PEM后构成触媒涂布薄膜(Catalyst Coated Membrane，CCM)。

近年来基于降低CCM的内阻，将PEM的厚度逐步薄型化，虽然达到能提升质子交换的效能，但也使得CCM容易因环境中的温、湿度改变而产生形变。再者，在进行组装的制程中，由于PEM越来越薄，虽然能提升质子交换的效能，但却也使PEM的机械强度下降，在高温高压的组装制程中，容易使CCM产生形变、破损、穿孔等问题。

在现有技术中，CCM与边框的组合，中央为CCM活性区，四周为边框胶合区，两区交界则为边框/CCM/边框的结构，层与层间彼此采用黏胶贴合。因CCM为PEMFC的主要活性材料，为避免污染，与顾及均匀性，通常采用带均匀胶涂层(胶面常温无黏性或低黏性)的边框基材。CCM与边框胶合是一高温、高压的制程，若直接施加熟化温度，会导致黏胶黏性快速攀升，需要搭配高水平度与平面度的压合设备与治具，才能确保上下边框各部位，同一时间接触与熟化。一旦设备与治具的精度不足，就容易导致局部位置先行黏着，进而造成边框皱褶、气泡无法排出、贴合位置偏差等问题导致良率降低，而且黏胶已熟化，材料回收重工困难。

如前所述，由于CCM对于环境温度、湿度敏感，容易形变，以及黏胶遇热后会开始特性变化，所以现有技术大多在室温下将CCM与边框堆栈后，送入压机，先施压让材料接触后，再开始升温，达到黏胶熟化温度后维持一段时间使其结合，再降温到接近室温后，最后才能打开压机，取出成品。则在现有技术的制程中，有一半以上的时间耗费在升降温，不仅使设备使用率下降、延长制程时间、且相当耗能。

发明内容

有鉴于此，本发明针对膜电极组的组装制程加以改良，以期解决现有技术中设备使用率、制程时间及耗能等问题。

为达到上述的发明目的，本发明所采用的技术手段为提供一种膜电极组的组装方法，包含以下步骤：

a.提供一第一治具及一第二治具，其中该第一治具维持在室温状态；

b.提供一第一边框及一第二边框，其中该第一边框定位于该第一治具上，该第二边框定位于该第二治具上，该第一边框与该第二边框表面至少一面设有胶体；

c.提供一触媒涂布薄膜，该触媒涂布薄膜定位于该第一治具上，并与该第一边框上的胶体相接触；

d.将该第二治具连同该第二边框倒置于该第一治具上，使该第二边框对接于该第一边框，而预贴合该第一边框、该触媒涂布薄膜、及该第二边框，以得到一膜电极组半成品；

e.移除该第二治具，使该第二治具与该第二边框相分离；

f.以一达高温压合温度的热压治具来对该膜电极组半成品进行高温压合，使所述胶体加以熟化，而得到一膜电极组成品；

g.取出该膜电极组成品。