[发明专利]用于燃料电池的性能加强层

说明书

背景技术

燃料电池可以作为电源用于越来越多的大规模应用，例如材料装卸(例如叉式升降机)、运输(例如电动和混合式车辆)和离网电力供应(例如用于紧急电力供应或长途通信)。更小的燃料电池现在正被开发用于便携式消费电子产品，例如笔记本式计算机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)等。

燃料电池可以以常规燃料电池组的形式被连接。许多常规燃料电池组利用气体扩散层(GDL)收集来自一个单位电池中的催化层(例如阳极)的电流并且将它(例如通过双极板)传递到下一个单位电池的相对催化层(例如阴极)。在许多常规燃料电池组中，电流的主方向垂直于燃料电池和GDL的平面。

燃料电池也可以在边缘收集配置(例如平面配置)中被连接。在这样的实施例中，电子流的主方向可以不同于常规燃料电池组中的电子流的主方向。用于常规燃料电池组的GDL在用于边缘收集式燃料电池系统时可能不是最佳的。

发明内容

实施例涉及一种用于燃料电池的性能加强层，所述性能加强层包括：一种或多种导电材料，所述导电材料中的至少一种包括颗粒，所述颗粒在形态学上是各向异性的并且被定向成赋予所述层中的各向异性导电性；以及粘结剂，其中所述粘结剂将所述颗粒定位成彼此接触。

本发明的实施例也涉及一种制造用于具有电极涂层的燃料电池层的性能加强层的方法，所述方法包括：混合一种或多种导电材料、粘结剂和溶剂，足以产生浆料；铸塑所述浆料，足以产生湿膜；烘干所述湿膜，足以产生膜；以及将所述膜粘结到燃料电池层。

实施例涉及燃料电池，所述燃料电池包括：复合物，其包括离子传导元件和两个或更多电子传导元件；两个电极涂层，其均与所述离子传导元件离子接触并且与所述电子传导元件中的至少一个电接触，每个电极涂层包括内表面和外表面；性能加强层，其被布置成接触或紧靠所述电极涂层中的一个的表面。所述层提供往返于关联的电子传导元件的导电路径。

附图说明

附图示出了本发明的非限定性示例实施例。在图中，相似的附图标记描述相似、但不必相同的元件。具有不同字母后缀的相似附图标记表示相似、但不必相同的元件的不同实例。

图1是现有技术的常规燃料电池组的横截面示意图；

图1A是图1的常规燃料电池组的现有技术的单位燃料电池的放大示意图；

图2A是第一平面燃料电池层的例子的横截面图；

图2B是第二平面燃料电池层的例子的横截面图；

图3是图2的平面燃料电池层的例子中的单位燃料电池的例子的横截面示意图；

图4A是根据示例性实施例的具有性能加强层(PEL)的平面燃料电池层的例子的横截面图；

图4B是根据第二示例性实施例的具有PEL的平面燃料电池层的例子的横截面图；

图4C是根据第三示例性实施例的具有PEL的平面燃料电池层的例子的横截面图；

图5A是平面燃料电池的例子中的电子流的横截面示意图；

图5B是根据示例性实施例的具有PEL的平面燃料电池的例子中的电子流的横截面示意图；

图6是根据第四示例性实施例的具有PEL的平面燃料电池层的例子的横截面图；

图7是根据示例性实施例的制备具有PEL的燃料电池层的方法的方块流程图；

图8是根据示例性实施例制备的不具有PEL的燃料电池层和具有PEL的燃料电池层的性能的图形；

图9是根据示例性实施例的具有PEL的燃料电池层的俯视图；

图10是从根据特定示例性实施例制备的从PEL膜切割的试样的电阻率与角的关系以及电导率与角的关系的绘图。

具体实施方式

在以下描述中，阐述具体细节以便提供对本发明的更透彻理解。然而，可以在没有这些细节的情况下实施本发明。在其它情况下，未详细地显示或描述公知要素以便避免不必要地使本发明晦涩。附图通过图解显示了可以实施本发明的具体实施例。可以组合这些实施例、可以利用其它要素或者可以进行结构或逻辑变化而不脱离本发明的范围。因此，应当在示例的意义上而不是在限制的意义上考虑说明书和附图。

在本文献中提及的所有出版物、专利和专利文献通过引用完整地被合并于本文中，如同单独地通过引用被合并。在本文献和通过引用被合并的那些文献之间的使用不一致的情况下，在合并参考文献中的使用应当被认为是本文献的补充；对于不可调和的矛盾，本文献中的使用占主导。