一种燃料电池阴制造技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池阴

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池阴/阳极电位测试结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池测控
，尤其涉及一种燃料电池阴
/
阳极电位测试结构及其制备方法
。

技术介绍

[0002]燃料电池在运行过程中，主要通过在电堆处进行反应，将化学能直接转化为电能，在燃料电池理想运行状态下，膜电极阴
/
阳极不同位置的电位都呈现出均匀分布特性，不同位置发电能力
、
工作状态完全一致，这对于燃料电池系统控制
、
关键材料寿命
、
系统可靠性
、
耐久性十分有益
。
[0003]但是在实际运行工况下，由于膜电极面内气体分配不均匀
、
温度分布不均匀
、
水含量分布不均匀
、
结冰以及局部催化剂活性差异等因素，都将造成膜电极阴
/
阳极不同位置的电位分布不均匀，情况严重时容易造成膜电极关键材料性能衰减甚至结构破坏，严重影响膜电极和电堆的耐久性和运行稳定性，因此需要对膜电极不同位置的电位分布进行监控
。
[0004]现有技术主要是动态氢电极法，其具体方案主要有两种：一是在质子交换膜两侧的阴
/
阳极催化层通过离聚物薄膜连接检测电极和反应电极，使质子进行传导，传导路径为：电源
‑
电极
‑
离聚物薄膜
‑
催化层
‑
质子膜
‑
催化层
‑r/>离聚物薄膜
‑
电极
(
参比电极
)
‑
电源，形成闭合回路，但是由于催化层中离聚物含量较低，造成离聚物薄膜和催化层中离聚物之间的接触电阻较大，质子传导阻力较大，极化作用明显，同时要求电源具有较高的电压才能驱动电极表面发生析氢反应和析氧反应，且析氢反应速率不稳定，导致电极
(
参比电极
)
的电位不稳定，测试误差较大；
[0005]二是将连接电源的反应电极直接连接在质子交换膜上，质子传导路径为：电源
‑
电极
‑
质子膜
‑
电极
(
参比电极
)
‑
电源，形成闭合回路，而检测电极仍设置在质子交换膜外侧的阴
/
阳极催化层处，导致检测电极与反应电极之间的距离较远，导致中间电压压降较大，测试误差较大
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种燃料电池阴
/
阳极电位测试结构及其制备方法
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种燃料电池阴
/
阳极电位测试结构，包括质子交换膜，所述质子交换膜的两侧分别设有阴极催化层和阳极催化层，包括：
[0008]所述阳极催化层的一侧连接氧化电极和还原电极；
[0009]所述阳极催化层的一侧还连接有第一检测电极；
[0010]所述阴极催化层的一侧连接第二检测电极：
[0011]通过检测所述还原电极与所述第一检测电极之间的电压得到阳极电位；
[0012]检测所述还原电极与所述第二检测电极之间的电压得到阴极电位
。
[0013]作为上述技术方案的进一步描述：所述氧化电极与所述还原电极的一侧涂有质子
输送层，通过所述质子输送层与所述阳极催化层相连接，缩短所述氧化电极与所述还原电极之间的质子传输路径
。
[0014]作为上述技术方案的进一步描述：所述氧化电极
、
所述还原电极
、
所述第一检测电极集成设置在第一组件
A
上；所述第二检测电极设置在第二组件
B
上，所述第一组件
A
与所述第二组件
B
分别设置在所述阳极催化层和所述阴极催化层的一侧，通过压合连接形成所述测试结构
。
[0015]作为上述技术方案的进一步描述：所述氧化电极
、
所述还原电极和所述第一检测电极分别通过导线与第一焊盘相连接，所述第一焊盘设置有四个，形成阳极电位检测电路
。
[0016]作为上述技术方案的进一步描述：所述第一组件
A
包括第一边框和第二边框，所述第一边框开设有若干第一连接孔，所述第二边框开设有若干通孔，所述第一边框和所述第二边框内侧设有所述阳极电位检测电路
。
[0017]作为上述技术方案的进一步描述：所述第一焊盘分别设置在所述第一连接孔中，四个所述导线贯穿所述通孔，分别与所述氧化电极
、
所述还原电极和所述第一检测电极电性连接
。
[0018]作为上述技术方案的进一步描述：所述第二检测电极通过导线与第二焊盘连接，形成阴极电位检测电路
。
[0019]作为上述技术方案的进一步描述：所述第二组件
B
包括第三边框和第四边框，所述第三边框设有若干通孔，所述第四边框设有若干第二连接孔，所述第三边框和所述第四边框内侧设有所述阴极电位检测电路
。
[0020]作为上述技术方案的进一步描述：所述第一边框
、
所述第二边框
、
所述第三边框和所述第四边框为镂空结构，边框一侧向外延伸形成第一连接部，所述边框向内延伸形成第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部的位置相对应
。
[0021]还包括一种燃料电池阴
/
阳极电位测试结构的制备方法，所述方法适用于上述技术方案中任一项所述结构，包括：
[0022]S1
：将氧化电极
、
还原电极和第一检测电极的一侧表面贴合在第二边框的第二连接部处，将导线和第一焊盘贴合在第一边框的第一连接部，将第一边框和第二边框贴合，形成第一组件
A
；
[0023]S2
：将第二检测电极的一侧表面贴合在第三边框的第二连接部处，将导线和第二焊盘贴合在第四边框的第一连接部，将第三边框和第四边框进行贴合，形成第二组件
B
；
[0024]S3
：将第一组件
A
和第二组件
B
贴合在质子交换膜两侧的阳极催化层和阴极催化层外侧；
[0025]S4
：将所述氧化电极和所述还原电极处连接电源，在所述还原电极与所述第一检测电极间连接电压表检测阳极电位，在所述还原电极与所述第二检测电极间连接电压表检测阴极电位
。
[0026]上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0027]1、
本申请将氧化电极与还原电极设置在质子交换膜外侧催化层的同侧，在进行电位的测量过程中，质子通过电极直接在质子输送层进行传输，避免了传统技术方案中，质子从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种燃料电池阴
/
阳极电位测试结构，包括质子交换膜
(1)
，所述质子交换膜
(1)
的两侧分别设有阴极催化层
(2)
和阳极催化层
(3)
，其特征在于，包括：所述阳极催化层
(3)
的一侧连接氧化电极
(4)
和还原电极
(5)
；所述阳极催化层
(3)
的一侧还连接有第一检测电极
(6)
；所述阴极催化层
(2)
的一侧连接第二检测电极
(7)
：通过检测所述还原电极
(5)
与所述第一检测电极
(6)
之间的电压得到阳极电位；检测所述还原电极
(5)
与所述第二检测电极
(7)
之间的电压得到阴极电位
。2.
根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于：所述氧化电极
(4)
与所述还原电极
(5)
的一侧涂有质子输送层
(8)
，通过所述质子输送层
(8)
与所述阳极催化层
(3)
相连接，缩短所述氧化电极
(4)
与所述还原电极
(5)
之间的质子传输路径
。3.
根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于：所述氧化电极
(4)、
所述还原电极
(5)、
所述第一检测电极
(6)
集成设置在第一组件
A
上；所述第二检测电极
(7)
设置在第二组件
B
上，所述第一组件
A
与所述第二组件
B
分别设置在所述阳极催化层
(3)
和所述阴极催化层
(2)
的一侧，通过压合连接形成所述测试结构
。4.
根据权利要求1所述的测试结构，其特征在于：所述氧化电极
(4)、
所述还原电极
(5)
和所述第一检测电极
(6)
分别通过导线与第一焊盘
(91)
相连接，所述第一焊盘
(91)
设置有四个，形成阳极电位检测电路
。5.
根据权利要求4所述的测试结构，其特征在于：所述第一组件
A
包括第一边框
(10)
和第二边框
(11)
，所述第一边框
(10)
开设有若干第一连接孔
(141)
，所述第二边框
(11)
开设有若干通孔，所述第一边框
(10)
和所述第二边框
(11)
内侧设有所述阳极电位检测电路
。6.
根据权利要求5所述的测试结构，其特征在于：所述第一焊盘
(91)
分别设置在所述第一连接孔
(141)
中，四个所述导线贯穿所述通孔，分别与所述氧化电极
(4)、
所述还原电极
(5)
和所述第一检测电极
(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张硕猛，方川，李飞强，张国强，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：