[发明专利]气体扩散件、膜电极组件、燃料电池、燃料电池堆及用电装置

说明书

本申请涉及一种气体扩散件，膜电极组件，燃料电池、燃料电池堆及用电装置。气体扩散件为多孔透气构件，包括主体部和第一凸部。主体部具有第一表面，第一凸部设置于主体部的第一表面。第一凸部为沿所述燃料电池的液体流道方向延伸的凸条。主体部与第一凸部为一体成型的结构。这样在装配成燃料电池后，可以使凸条伸入至双极板的液体流道内，从可以更为容易实现膜电极组件与双极板的紧密连接，这样可以显著简化装配工艺、提高了装配效率和一致性，有利于降低组装成本。此外，由于在装配时无需反复的拆装，降低了装配工序对膜电极组件性能的损耗，进而提高了燃料电池的性能。

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，特别是一种气体扩散件、膜电极组件、燃料电池、燃料电池堆及用电装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其能量转换率高、低温启动快、环境友好等优势受到了广泛的关注。PEMFC一般通过双极板和膜电极组件堆叠形成，其中膜电极组件主要包括气体扩散件、边框层、催化层和质子膜层。在电池装配时，由于组装压力的作用，使得双极板与气体扩散件达到压紧状态，同时气体扩散件与催化层实现界面接触，以保障膜电极组件的性能发挥。

然而，在实际生产过程中，往往需要进行长时间的装配工况试验以及多次的性能测试，才能确定合适的组装压力。而对于包括多个膜电极组件和双极板的燃料电池反应堆，则需进行多轮重复的试验和测试。这不仅造成组装成本和耗时的增加，而且反复的拆装对于膜电极组件的性能也有一定的损耗。

发明内容

基于此，本申请提供了一种气体扩散件以及含有该气体膜电极组件、燃料电池、燃料电池堆及用电装置。该气体扩散件在组装时能够与双极板实现较好的接触。因此简化了燃料电池的装配工艺、降低组装成本、提高装配效率。并且最大程度地保留了膜电极组件的性能。

第一方面，提供一种燃料电池的气体扩散件，上述气体扩散件为多孔透气构件。气体扩散件包括主体部和第一凸部。主体部具有第一表面，第一凸部设置于主体部的第一表面。第一凸部为沿燃料电池的液体流道方向延伸的凸条。主体部与第一凸部为一体成型的结构。

在其中一个实施例中，主体部的厚度为H，凸条的高度为A，A和H满足如下关系式：5％≤A/H≤20％。

在其中一个实施例中，凸条有多个，且多个凸条间隔设置。可选地，相邻两个凸条的间距为1～3mm。

在其中一个实施例中，凸条的最大宽度为1～3mm。

在其中一个实施例中，凸条的横截面呈扇形、矩形、梯形。

在其中一个实施例中，主体部还具有与第一表面相对的第二表面，气体扩散件还包括设置于第二表面的第二凸部。主体部与第二凸部也为一体成型的结构。

在其中一个实施例中，主体部的厚度为H，第二凸部的高度为B。其中，B和H满足如下关系式：5％≤B/H≤20％。

在其中一个实施例中，第二凸部呈平板状覆在主体部的第二表面上。在长度方向主体部的边缘与对应的第二凸部的边缘之间的距离为C，在宽度方向主体部的边缘与对应的第二凸部的边缘之间的距离为D。C和/或D满足如下关系式：0.1mm≤C≤10mm，0.1mm≤D≤10mm。

在其中一个实施例中，气体扩散件的制备原料包括碳纤维纸、碳纤维无纺布、碳黑纸中的至少一种。

第二方面，提供一种膜电极组件，包括在厚度方向上依次层叠设置的第一气体扩散件、第一边框层、第一催化层、质子膜层、第二催化层、第二边框层和第二气体扩散件。第一气体扩散件和第二气体扩散件为第一方面的气体扩散件。

在其中一个实施例中，第一边框层设置于第一气体扩散件与质子膜层之间，和/或第二边框层设置于第二气体扩散件与质子膜层之间。