[发明专利]燃料电池组

权利要求书

1.一种燃料电池组，所述燃料电池组包括：

阴极集电器；

电气上联接到所述阴极集电器的阴极气体扩散层；

由所述阴极气体扩散层支撑的疏水层；

靠近所述疏水层的涂覆催化剂的质子交换部件；

靠近所述涂覆催化剂的质子交换部件的亲水层；

支撑所述亲水层的阳极气体扩散层；

电气上联接到所述阳极气体扩散层的阳极集电器；以及

通过水蒸气和氢气可透过的膜而与所述阳极集电器隔开的氢气 发生燃料，

其中，

阴极的孔隙尺寸小于阳极的孔隙尺寸，

所述氢气发生燃料包括氢气和多孔的金属氢化物燃料，

在所述燃料电池上产生的水与氢气发生反应中消耗的水的量精 确地或基本上相当，并且，当所产生的水被循环时，所述反应是自持 运转的。

2.根据权利要求1所述的燃料电池组，其特征在于，所述疏水 层和亲水层促进水从阴极到阳极的回渗。

3.根据权利要求1所述的燃料电池组，其特征在于，所述疏水 层和亲水层提高质子交换部件两侧的液压压差。

4.根据权利要求1所述的燃料电池组，其特征在于，所述质子 交换部件包括全氟化的膜。

5.根据权利要求1所述的燃料电池组，其特征在于，所述气体 扩散层包括微孔层，该微孔层具有与聚合物粘结剂混合的100nm到 150nm的碳粒子或石墨粒子。

6.根据权利要求5所述的燃料电池组，其特征在于，所述聚合 物粘结剂包括PTFE或PVDF。

7.根据权利要求6所述的燃料电池组，其特征在于，所述阴极 微孔层具有在100nm到1000nm的范围内变化的孔隙。

8.根据权利要求7所述的燃料电池组，其特征在于，所述阴极 微孔层的厚度在10um到100um的范围内变化。

9.根据权利要求7所述的燃料电池组，其特征在于，所述阴极 微孔层具有在90度到120度的范围内变化的接触角度。

10.根据权利要求6所述的燃料电池组，其特征在于，所述阳极 微孔层具有在500nm到2000nm的范围内变化的孔隙。

11.根据权利要求6所述的燃料电池组，其特征在于，所述阳极 微孔层具有从10um到100um的厚度。

12.根据权利要求6所述的燃料电池组，其特征在于，所述阳极 微孔层具有在50度到90度的范围内变化的接触角度。

13.根据权利要求1所述的燃料电池组，其特征在于，所述燃料 电池组还包括将所述燃料电池组与周围环境隔开并具有开口的容器， 对于所需的功率水平，所述开口限制氧气流从所述周围环境扩散到所 述阴极，同时限制水蒸气从所述阴极到所述周围环境的扩散。

14.根据权利要求13所述的燃料电池组，其特征在于，所述燃 料电池组还包括位于所述开口和所述阴极之间的氧气可透过而水蒸 气不可透过的膜。

15.一种用于电力发生器的燃料电池组，所述燃料电池组包括：

阴极集电器；

电气上联接到所述阴极集电器的阴极疏水气体扩散层；

阳极集电器；

电气上联接到所述阳极集电器的阳极亲水气体扩散层；

夹在所述疏水气体扩散层和所述亲水气体扩散层之间的涂覆催 化剂的质子交换部件；以及

通过水蒸气和氢气可透过的膜而与所述阳极集电器隔开的氢气 发生燃料，

其中，

阴极的孔隙尺寸小于阳极的孔隙尺寸，

所述氢气发生燃料包括氢气和多孔的金属氢化物燃料，

在所述燃料电池上产生的水与氢气发生反应中消耗的水的量精 确地或基本上相当，并且，当所产生的水被循环时，所述反应是自持 运转的。