[发明专利]燃料电池部件存储或运输

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池薄膜电极组件、单元电池组件或燃料电池堆的存储或运输。

发明内容

简要来说，本发明提供一种物件，其包括：a)包括至少一个端口的燃料电池堆；和b)与端口连通的加湿元件。该加湿元件可包含在加湿装置中，该加湿装置可与端口形成密封。该燃料电池堆可或可不包括阳极进入端口、阳极排出端口、阴极进入端口、阴极排出端口。该物件可或可不包括与四个端口中的每一个连通的加湿元件。

另一方面，本发明提供一种物件，其包括容器；包含在容器内的加湿元件；和包含在容器内的燃料电池薄膜电极组件(MEA)。该物件可包含一个、两个或多个MEA。该加湿元件可以或可以不包含在容器的副袋中，该容器可以是或可以不是不透水的或基本上不透水的。

另一方面，本发明提供一种物件，其包括容器；包含在容器内的加湿元件；和包含在容器内的燃料电池单元电池组件(UCA)。该物件可包含一个、两个或多个UCA。该加湿元件可或可不包含在容器的副袋中，该容器可以是或可以不是不透水的或基本上不透水的。

附图说明

图1为根据本发明的封装燃料电池薄膜电极组件的示意性描述。

图2为根据本发明的封装燃料电池堆的示意性描述。

图3为图2的详图。

具体实施方式

本发明通过利用加湿元件为燃料电池薄膜电极组件(MEA)、单元电池组件(UCA)或燃料电池堆的存储和运输提供物件和方法。

薄膜电极组件(MEA)为诸如氢燃料电池的质子交换薄膜燃料电池的中心元件。燃料电池为通过诸如氢的燃料和诸如氧气的氧化剂的催化化合来制造可用的电的电化学电池。典型的MEA′s包括作为固态电解质的高分子电解质薄膜(PEM)(亦称离子导电薄膜(ICM))。PEM的一个面与阳极层接触，相对面与阴极层接触。每个电极层包括电化学催化剂，典型地包括铂族金属。在典型的PEM燃料电池中，质子通过氢氧化形成在阳极上并跨过PEM输送至阴极与氧发生反应，从而使得电流流入连接电极的外部电路中。PEM在反应气体之间形成持久的、无孔的、在电气上不导电的机械屏障，然而PEM轻易地通过H+离子。气体扩散层(GDL′s)便于气体往返于阳极材料和阴极材料之间传输并传导电流。GDL也可称作流体传输层(FTL)或扩散器/集流器(DCC)。阳极层和阴极层能够以催化剂油墨(catalyst ink)的形式施加于GDL′s，所得的涂覆的GDL′s夹在PEM之间以形成五层MEA。或者，阳极层和阴极层能够以催化剂油墨的形式施加于PEM的相对侧，所得的3层MEA夹在两个GDL′s之间以形成五层MEA。3层MEA也可称作催化剂涂覆薄膜(CCM)。五层MEA的五层依次为：阳极GDL、阳极层、PEM、阴极层和阴极GDL。可通过在5层MEA的每侧添加适当的衬片(gasket)形成7层MEA。MEA′s可额外地包括其他功能层，该功能层可包括坚硬的填塞(hard stop)、亲水涂层或疏水涂层、胶粘剂等等。

任何合适的MEA可用于实施本发明，包括3层MEA′s、5层MEA′s、7层MEA′s，其有或者没有GDL′s、衬片、坚硬的填塞、亲水涂层或疏水涂层，胶粘剂等等。

MEA可包括任何合适的PEM，包括非氟化PEM′s、高氟化PEM′s和完全氟化PEM′s，其有或者没有支承矩阵，诸如多孔PTFE支承矩阵。PEM可包括任何合适的高分子电解质。在燃料电池中有用的典型的高分子电解质具有限制至公共主链的阴离子官能团，其典型地为磺酸基，但是也可包括羧酸基、酰亚胺基、酰胺基或其他的酸性官能团。典型的高分子电解质为四氟乙烯和一个或多个氟化的酸性功能共聚单体的共聚物。典型的高分子电解质包括NAFION(DuPont Chemicals，Wilmington DE)和FLEMION^TM(Asahi Glass Co.Ltd.，Tokyo，Japan)。高分子电解质可以为四氟乙烯(TFE)和FSO₂-CF₂CF₂CF₂CF₂-O-CF＝CF₂的共聚物，其描述在美国专利申请10/322,254、10/322,226和10/325,278中。聚合物的当量(EW)典型为1200或者更小，更典型地为1100或者更小，更典型地为1000或者更小，以及更典型地为900或者更小。除氟化薄膜之外，在本发明中有用的薄膜包括碳氢聚合物，该碳氢聚合物包括芳族聚合物。有用的碳氢聚合物的示例包括磺化聚醚醚酮，磺化聚砜和磺化聚苯乙烯。