[发明专利]燃料电池堆

说明书

技术领域

本发明的公开内容涉及一种燃料电池，更具体地，涉及一种燃料电池堆。

背景技术

通常，燃料电池包括发生器，以通过燃料的氧化反应和氧化气体的还原反应产生电能。燃料电池根据燃料的类型可分为聚合物电解质膜燃料电池和直接氧化燃料电池。在聚合物电解质膜燃料电池中，接收由液态或气态燃料形成的重整气体和氧化气体，并通过重整气体的氧化反应和氧化气体的还原反应产生电能。在直接氧化燃料电池中，接收液态燃料和氧化气体，并通过燃料的氧化反应和氧化气体的还原反应产生电能。

燃料电池形成为堆，在其中，分别包括膜电极组件(MEA)和隔件的单元电池顺序设置。在此，隔件设置在膜电极组件的两侧上，并且两侧分别包括向膜电极组件提供重整气体或燃料和氧化气体的通道。在上述燃料电池中，单元电池的隔件由含石墨或碳的复合物形成，且隔件的厚度不小于大约0.4-0.6mm，以防止气体或液体渗透隔件。因此，存在的问题为，如果隔件过厚，制造过程复杂，并且成本高。最近，已使用金属隔件解决上述问题。在这种隔件中，存在的优点为，厚度减少至小于含石墨或碳的复合物的厚度。在金属隔件中，为了保持最小厚度，执行冲压处理以在隔件的两个表面形成通道。然而，由于具有开放端部的沟纹通道形成在隔件的整个平面上，因而未形成用于向通道提供重整气体或燃料和氧化气体的另外的管(manifold)。当堆包括不具有管的隔件时，用于向通道提供重整气体或燃料和氧化气体的泵压增加，因而泵的功耗增加。

另外，单一蜿蜒通道可通过冲压处理形成在隔件的一个表面上，以形成至隔件的管，但是，通道不能形成在隔件的另一个表面上。因此，根据现有技术，蜿蜒通道通过冲压处理形成在一个表面上，并且，相应隔件包括连接至通道的管。然而，在这种情况下，难以使整个堆的体积最小化。

在本部分的论述只是为了提供普通的背景部分，而并非构成对现有技术的承认。

发明内容

本发明的一方面提供一种燃料电池堆，包括：具有第一MEA和第二MEA的多个MEA；设置在第一MEA与第二MEA之间的冲压金属隔件，其中，冲压金属隔件包括面向第一MEA的第一表面和面向第二MEA的第二表面，第一MEA和冲压金属隔件的第一表面互相接触并在其间形成第一通道，第一通道具有两个端部，每一个端部连接至第一管，燃料电池反应的反应物或产物被设置为流动通过第一管，其中，第二MEA和冲压金属隔件的第二表面互相接触并在其间形成第二通道，第二通道具有两个端部，每一个端部连接至第二管，燃料电池反应的反应物或产物被设置为流动通过第二管。

在上述堆中，第一表面和第二表面均可包括突出部和凹部。冲压金属隔件可包括多个冲压沟纹。第一通道和第二通道均可形成为蜿蜒形状。第一管和第二管均可包括形成在冲压金属隔件上的孔。第一通道和第二通道中的每一个通道的两端可在隔件中封闭。第一通道和第一管可分立地形成在冲压金属隔件上，并且，第二通道和第二管可分立地形成在冲压金属隔件上。第一通道可设置为向第一MEA提供氧化气体。第一MEA和第一表面可在其间形成第三通道，其中，第三通道具有两个端部，每一个端部连接至第三管，燃料电池反应的反应物和产物被设置为流动通过第三管，其中，当沿大致垂直于所述MEA接触所述第一表面的表面的方向观察时，沿所述第三通道在其两端部之间的第三构想线与第二构想线不相交。第二通道可设置为向第二MEA提供燃料。冲压金属隔件可在第二表面上仅包括被设置形成第二通道的单一冲压凹部。冲压金属隔件可包括从由从由铝、铜、铁、镍，和钴所组成的组中选出的至少一种。冲压金属隔件可包括双极板。

上述燃料电池堆可包括设置在冲压金属隔件的周界与第一MEA的周界之间的衬垫。衬垫可被设置为形成介于第一通道的两个端部之一与第一管之间的第一通路。第一通路可包括形成在衬垫上的槽。第一MEA可包括：电解质膜，形成在电解质膜的一表面上除电解质膜周界以外的部分的阴极，和形成在电解质膜的另一表面上除其周界以外的部分的阳极，其中，衬垫接触电解质膜和冲压金属隔件的第一表面，从而在第一MEA的周界与冲压金属隔件周界之间形成密封。衬垫由硅橡胶形成。

仍然在上述燃料电池堆中，可以包括一个或多个另外的冲压金属隔件，其中冲压金属隔件和MEA可交替设置。燃料电池堆包括直接氧化燃料电池。第一表面可包括被设置为形成第一通道的冲压凹部。当沿大致垂直于MEA接触第一表面的表面的垂直方向观察时，沿第一通道在其两端部之间的第一构想线与沿第二通道在其两端部之间的第二构想线不相交。