權(quán)利要求書： 1.一種膜電極框架組件，其特征在于，具備：框架本體，其形成為內(nèi)空結(jié)構(gòu)，在所述框架本體的內(nèi)緣設(shè)置至少一個限定部件，在所述限定部件內(nèi)開設(shè)有可穿過螺桿的通孔。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極框架組件，其特征在于，所述限定部件包括相交設(shè)置第一限定部件及第二限定部件，所述第一限定部件及所述第二限定部件的相交處開設(shè)有通孔。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜電極框架組件，其特征在于，所述第一限定部件及所述第二限定部件的端面與所述框架本體的端面水平設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜電極框架組件，其特征在于，在所述第一限定部件及所述第二限定部件的一端面上分別設(shè)有水體/氣體流道。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜電極框架組件，其特征在于，所述通孔沿著所述第一限定部件或所述第二限定部件的端面向上延伸。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜電極框架組件，其特征在于，在所述通孔的兩個端面設(shè)有第一密封凸肋，所述第一密封凸肋與所述框架本體兩個端面的第二密封凸肋的高度相同。

7.一種PEM電解堆，其特征在于，其包括權(quán)利要求1?6任一所述的膜電極框架組件及設(shè)置在所述膜電極框架組件兩端的端板。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的PEM電解堆，其特征在于，在所述端板的上設(shè)置與所述通孔相對應(yīng)的第一貫穿孔，所述第一貫穿孔與所述通孔設(shè)置在同一軸線上。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的PEM電解堆，其特征在于，在所述膜電極框架組件內(nèi)層疊設(shè)置有陽極、鈦網(wǎng)、質(zhì)子交換膜、氈布、陰極及導(dǎo)電層，在所述陽極所述質(zhì)子交換膜、所述陰極及所述導(dǎo)電層分別設(shè)有與所述通孔相對應(yīng)的第三貫穿孔。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的PEM電解堆，其特征在于，在所述框架本體內(nèi)設(shè)有擴(kuò)散層組件，所述擴(kuò)散層組件的底側(cè)外緣與所述框架本體抵接側(cè)設(shè)置臺階，所述臺階與所述框架本體內(nèi)緣的唇緣相互貼合。

說明書： 膜電極框架組件及PEM電解堆技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及PEM電解堆技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種膜電極框架組件及PEM電解堆。背景技術(shù)[0002] 層疊的膜電極組件在電解堆或水電解系統(tǒng)是用于產(chǎn)生氫氣和氧氣的部件。通常，膜電極組件由可以通過氫離子(質(zhì)子)的全氟磺酸離聚物類膜及分別堆疊在質(zhì)子交換膜相對側(cè)的陽極和陰極組成。[0003] 目前，PEM電解堆通常由多層(如30層?50層)膜電極組件層疊組成，在兩端的端板及外圍上增加多根拉桿以對層疊的膜電極組件進(jìn)行鎖緊，可以有效降低集電層與質(zhì)子膜之間的間隙。但裝配及使用過程發(fā)現(xiàn)，雖然增加拉桿可以減少膜電極之間的貼合間隙，在標(biāo)定的功率下，電解產(chǎn)氫的效率不能達(dá)到設(shè)計值，表明在多層集電層與質(zhì)子膜層疊時，帶框架及其內(nèi)部集電層組件存在虛位鼓起形變，導(dǎo)致其間距增大的問題，導(dǎo)致其集電層組件的電阻增加，電解產(chǎn)氫的性能不夠理想。[0004] 因此，如何保證質(zhì)子多層集電層與質(zhì)子膜層疊時平整度，以降低膜電極組件的電阻成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述在標(biāo)定的功率下，電解產(chǎn)氫的效率不能達(dá)到設(shè)計值，表明在多層集電層與質(zhì)子膜層疊時，質(zhì)子膜存在鼓起的問題，導(dǎo)致其電阻增加，電解產(chǎn)氫的性能不夠理想的缺陷，提供一種具備膜電極組件層疊結(jié)構(gòu)較為緊密的膜電極框架組件及PEM電解堆。[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種膜電極框架組件，具備：[0007] 框架本體，其形成為內(nèi)空結(jié)構(gòu)，在所述框架本體的內(nèi)緣設(shè)置至少一個限定部件，在所述限定部件內(nèi)開設(shè)有可穿過螺桿的通孔。[0008] 在一些實施方式中，所述限定部件包括相交設(shè)置第一限定部件及第二限定部件，[0009] 所述第一限定部件及所述第二限定部件的相交處開設(shè)有通孔。[0010] 在一些實施方式中，所述第一限定部件及所述第二限定部件的端面與所述框架本體的端面水平設(shè)置。[0011] 在一些實施方式中，在所述第一限定部件及所述第二限定部件的一端面上分別設(shè)有水體/氣體流道。[0012] 在一些實施方式中，所述通孔沿著所述第一限定部件或所述第二限定部件的端面向上延伸。[0013] 在一些實施方式中，在所述通孔的兩個端面設(shè)有第一密封凸肋，所述第一密封凸肋與所述框架本體兩個端面的第二密封凸肋的高度相同。[0014] 第二方面，一種PEM電解堆，其包括上述任一所述的膜電極框架組件及設(shè)置在所述膜電極框架組件兩端的端板。[0015] 在一些實施方式中，在所述端板的上設(shè)置與所述通孔相對應(yīng)的第一貫穿孔，所述第一貫穿孔與所述通孔設(shè)置在同一軸線上。[0016] 在一些實施方式中，在所述膜電極框架組件內(nèi)層疊設(shè)置有陽極、鈦網(wǎng)、質(zhì)子交換膜、氈布、陰極及導(dǎo)電層，在所述陽極、所述質(zhì)子交換膜、所述陰極及所述導(dǎo)電層分別設(shè)有與所述通孔相對應(yīng)的第三貫穿孔。[0017] 在一些實施方式中，在所述框架本體內(nèi)設(shè)有擴(kuò)散層組件，所述擴(kuò)散層組件的底側(cè)外緣與所述框架本體抵接側(cè)設(shè)置臺階，所述臺階與所述框架本體內(nèi)緣的唇緣相互貼合。[0018] 第一密封凸肋[0019] 在本發(fā)明所述的膜電極框架組件中，包括形成為內(nèi)空結(jié)構(gòu)的框架本體，在框架本體的內(nèi)緣設(shè)置至少一個限定部件，在限定部件內(nèi)開設(shè)有可穿過螺桿的通孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過在框架本體內(nèi)設(shè)置至少一個限定部件，在限定部件內(nèi)設(shè)置通孔，在層疊膜電極組件時，通過在端板的中間位置的螺桿再配合外緣的螺桿對端板及膜電極組件進(jìn)行鎖緊，以提高集電層、質(zhì)子交換膜及擴(kuò)散層組件之間的貼合度，可有效解決多層集電層與質(zhì)子膜層疊時，質(zhì)子膜存在鼓起的問題，以降低膜電極的電阻，提升電解堆電解的效率。附圖說明[0020] 下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：[0021] 圖1是本發(fā)明提供PEM電解堆一實施例的爆炸圖；[0022] 圖2是本發(fā)明提供PEM電解堆一實施例的局部剖視圖；[0023] 圖3是本發(fā)明提供端板一實施例的立體圖；[0024] 圖4是本發(fā)明提供膜電極框架組件一實施例的立體圖；[0025] 圖5是本發(fā)明提供膜電極框架組件另一實施例的立體圖；[0026] 圖6是本發(fā)明提供擴(kuò)散層組件一實施例的立體圖；[0027] 圖7是本發(fā)明提供擴(kuò)散層組件另一實施例的立體圖。具體實施方式[0028] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施方式。[0029] 如圖1所示，在本發(fā)明的PEM電解堆的第一實施例中，PEM電解堆包括至少膜電極框架組件、集電層、擴(kuò)散層組件104、多塊密封墊層105及質(zhì)子交換膜106。[0030] 其中，框架本體(對應(yīng)110或130)形成為內(nèi)空結(jié)構(gòu)(對應(yīng)111及113)，其采用PPSU材料注塑而成，其形狀可為方形或圓形。[0031] 集電層堆疊于膜電極之前，作為相鄰膜電極之間傳導(dǎo)電流。[0032] 質(zhì)子交換膜106設(shè)置在密封墊層105、擴(kuò)散層組件104及框架本體(對應(yīng)110或130)之間，具體為，質(zhì)子交換膜106設(shè)置在陽極電極與陰極電極之間，電解時，純凈水在陽極電極處電解反應(yīng)以形成氧氣、電子、和氫離子(質(zhì)子)。氧氣和部分純凈水回流至儲水部件，同時質(zhì)子和水穿過質(zhì)子交換膜106遷移到陰極側(cè)，通過陰極催化層及陰極擴(kuò)散層，使得氫離子在陰極處形成氫氣。[0033] 擴(kuò)散層組件104包括陽極組件及陰極組件，其中陽極組件通常包括鈦網(wǎng)、鈦氈等，陰極組件通常包括氈層和板層，如氈布(例如碳?xì)植蓟虿讳P鋼氈)和不銹鋼板層等。[0034] 具體地，如圖4及圖5所示，框架本體(對應(yīng)110或130)形成為內(nèi)空結(jié)構(gòu)，作為擴(kuò)散層組件104及質(zhì)子交換膜106的限定空間，以形成水體流場或氣體流場。[0035] 進(jìn)一步地，在框架本體(對應(yīng)110或130)的內(nèi)緣(對應(yīng)內(nèi)空結(jié)構(gòu)內(nèi))設(shè)置至少一個橫向或縱向的限定部件(對應(yīng)112、113或132、133)，當(dāng)框架本體(對應(yīng)110或130)為方形時，限定部件(對應(yīng)112、113或132、133)設(shè)置在框架本體(對應(yīng)110或130)的相對邊上；[0036] 當(dāng)框架本體(對應(yīng)110或130)為圓形時，限定部件(對應(yīng)112、113或132、133)設(shè)置在框架本體(對應(yīng)110或130)的直徑或與直徑相鄰的邊上，限定部件(對應(yīng)112、113或132、133)與框架本體(對應(yīng)110或130)一體注塑成型。[0037] 進(jìn)一步地，在限定部件(對應(yīng)112、113或132、133)內(nèi)開設(shè)有可穿過螺桿的通孔(對應(yīng)115或135)，層疊集電層、質(zhì)子交換膜106及擴(kuò)散層組件104。[0038] 在膜電極框架組件的兩端設(shè)置不銹鋼的端板(對應(yīng)10a及10b)，如圖3所示，在端板(對應(yīng)10a及10b)的外緣設(shè)置與膜電極框架組件相應(yīng)于的貫穿孔10c，該貫穿孔10c與通孔(對應(yīng)115或135)設(shè)置在同一軸線上，再通過螺桿將端板(對應(yīng)10a及10b)進(jìn)行鎖緊，進(jìn)而保證質(zhì)子交換膜106及擴(kuò)散層組件104在層疊多層(如40層或50層)時，由于框架本體(對應(yīng)110或130)的中間位置或與中間位置相近區(qū)域缺少拉力，導(dǎo)致質(zhì)子交換膜106鼓起而造成電阻增加的問題。[0039] 使用本技術(shù)方案，通過在框架本體(對應(yīng)110或130)內(nèi)設(shè)置至少一個限定部件(對應(yīng)112、113或132、133)，在限定部件(對應(yīng)112、113或132、133)內(nèi)設(shè)置通孔(對應(yīng)115或135)，在層疊膜電極組件時，通過在端板(對應(yīng)10a及10b)的中間位置的螺桿再配合外緣的螺桿對端板及膜電極組件進(jìn)行鎖緊，以提高集電層、質(zhì)子交換膜及擴(kuò)散層組件之間的貼合度，可有效解決多層集電層與質(zhì)子膜層疊時，質(zhì)子膜存在鼓起的問題，以降低膜電極的電阻，提升電解堆電解的效率。[0040] 在一些實施方式中，如圖4及圖5所示，為了提高質(zhì)子交換膜106及擴(kuò)散層組件104貼合的緊密度，可在限定部件中設(shè)置第一限定部件(對應(yīng)112或132)及第二限定部件(對應(yīng)113或133)，其中，第一限定部件(對應(yīng)112或132)及第二限定部件(對應(yīng)113或133)相交設(shè)置在框架本體(對應(yīng)110或130)內(nèi)，在第一限定部件(對應(yīng)112或132)及第二限定部件(對應(yīng)113或133)的相交處開設(shè)有通孔(對應(yīng)115或135)，該通孔(對應(yīng)115或135)與端板(對應(yīng)10a及

10b)上的貫穿孔10c配合螺桿對端板(對應(yīng)10a及10b)及框架本體(對應(yīng)110或130)施加擰緊力，進(jìn)而提高質(zhì)子交換膜106及擴(kuò)散層組件104貼合的緊密度。

[0041] 其中，在框架本體(對應(yīng)110或130)上設(shè)有多個定位孔140，該定位孔140的直徑小于或等于通孔(對應(yīng)115或135)的直徑。[0042] 在一些實施方式中，如圖4及圖5所示，為了保證膜電極組件層疊結(jié)構(gòu)貼合的緊密性，可將第一限定部件(對應(yīng)112或132)及第二限定部件(對應(yīng)113或133)的端面與框架本體(對應(yīng)110或130)的端面水平設(shè)置。[0043] 可以理解為，第一限定部件(對應(yīng)112或132)及第二限定部件(對應(yīng)113或133)的上端與框架本體(對應(yīng)110或130)的上端面(對應(yīng)150)水平設(shè)置。[0044] 其中，第一限定部件(對應(yīng)112或132)及第二限定部件(對應(yīng)113或133)的寬度大于或等于框架本體(對應(yīng)110或130)的寬度。[0045] 在一些實施方式中，如圖4及圖5所示，為了保證流場的通暢性，可在第一限定部件(對應(yīng)112或132)及第二限定部件(對應(yīng)113或133)的一端面上分別設(shè)有多條水體/氣體流道，如，通入的純凈水從進(jìn)水孔117通入，經(jīng)水體流道在框架本體(對應(yīng)110或130)形成水體流場，電解后產(chǎn)生氫氣及氧氣，氧氣與電解后純水從回水口118輸出至純水箱，氫氣從框架本體(對應(yīng)110或130)兩端的出氫口(對應(yīng)119及120)輸出。[0046] 在一些實施方式中，如圖4所示，為了提高框架本體(對應(yīng)110或130)的密封性，可將通孔(對應(yīng)115或135)沿著第一限定部件(對應(yīng)112或132)或第二限定部件(對應(yīng)113或133)的端面向上延伸(對應(yīng)114)，且在通孔(對應(yīng)115或135)的外延設(shè)有第一密封凸肋(對應(yīng)

116)。

[0047] 其中，在框架本體(對應(yīng)110或130)的外延設(shè)有多個間距相等或不相等的定位孔140，在定位孔140的外延設(shè)有第二密封凸肋(對應(yīng)125)，其中，第一密封凸肋(對應(yīng)116)與框架本體(對應(yīng)110或130)的端面的第二密封凸肋(對應(yīng)125)的高度相同。

[0048] 在一些實施方式中，如圖3所示，為了提高質(zhì)子交換膜106及擴(kuò)散層組件104貼合的緊密度，可在端板10a的上設(shè)置與通孔(對應(yīng)115或135)相對應(yīng)的第一貫穿孔10c，第一貫穿孔10c與通孔(對應(yīng)115或135)設(shè)置在同一軸線上，將螺桿10d穿過第一貫穿孔10c、通孔(對應(yīng)115或135)及端板10b上的第二貫穿孔10f，進(jìn)而在框架本體(對應(yīng)110或130)的中間位置施加擰緊力，進(jìn)而提高多層膜電極層疊時，質(zhì)子交換膜106及擴(kuò)散層組件104貼合的緊密度。[0049] 進(jìn)一步地，在膜電極框架組件內(nèi)層疊設(shè)置有陽極102、質(zhì)子交換膜106、氈布、陰極(未圖示)及導(dǎo)電層，在陽極102、質(zhì)子交換膜106、陰極(未圖示)及導(dǎo)電層分別設(shè)有與通孔(對應(yīng)115或135)相對應(yīng)的第三貫穿孔(未圖示)。[0050] 在一些實施方式中，如圖2及圖7所示，為了提高框架本體(對應(yīng)110或130)與擴(kuò)散層組件104裝配的可靠性，可在框架本體(對應(yīng)110或130)內(nèi)設(shè)有擴(kuò)散層組件104。[0051] 其中，如圖6所示，擴(kuò)散層組件104裝配在框架本體(對應(yīng)110或130)的內(nèi)空結(jié)構(gòu)(對應(yīng)111及113)內(nèi)，且擴(kuò)散層組件104的底側(cè)外緣設(shè)置臺階104a，在二者配合時，臺階104a與框架本體(對應(yīng)110或130)的內(nèi)側(cè)相抵接，且臺階104a與框架本體(對應(yīng)110或130)內(nèi)緣的唇緣相互貼合，進(jìn)而提高擴(kuò)散層組件104與質(zhì)子交換膜106貼合的平整性。[0052] 其中，在端板(對應(yīng)10a)與陽極102之間設(shè)置有絕緣墊層101，通過設(shè)置絕緣墊層101以避免電解堆工作時，端板(對應(yīng)10a)攜帶電流，以提高使用的安全性。

[0053] 另一端板(對應(yīng)10b)與陰極(未圖示)也對應(yīng)設(shè)置絕緣墊層(未圖示)。[0054] 上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。