[发明专利]包括串联连接的多个单元电池的燃料电池及其制造方法

权利要求书

1.一种燃料电池，包括多个相邻的单元电池（2、2a、2b），每一个单元电池顺序包括：

由集电器（12、12a、12b）和电极（3、3a、3b）形成的第一组件，

由第一聚合物材料（5、5a、5b）形成的电解质隔膜，以及

由集电器（13、13a、13b）和电极（4、4a、4b）形成的第二组件，

所述单元电池由分别设在两个相邻电池（2、2a、2b）之间的连接元件（11）串联连接，以将电池（2a）的该第一组件连接到相邻电池（2b）的第二组件，其特征在于：

电池（2a）的该电解质隔膜（5a）具有一侧壁，该侧壁与该连接元件（11）在该电解质膈膜（5a）的总厚度上限定一空隙，以及

由吸水能力低于第一聚合物材料的第二聚合物材料形成的薄阻挡层（15）插设在连接元件（11）和该相邻电池（2b）的该电解质隔膜（5b）之间且在该相邻电池（2b）的该电解质膈膜（5b）的总厚度上与该连接元件（11）和该相邻电池（2b）的该电解质隔膜（5b）直接接触。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，每个连接元件（11）包括延伸电池（2a）的该第一组件的该集电器（12、12a、12b）的第一部分（11-1）和连接到该相邻电池（2b）的该第二组件的该集电器（13、13a、13b）的第二部分（11-2），从该连接元件（11）的该第二部分（11-2）到该连接元件（11）的该第一部分（11-1）在逆时针方向上形成的倾斜角（β）是钝角。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，该倾斜角（β）大于或等于135°，并且有益地大于或等于170°。

4.根据权利要求1至3任何一项所述的电池，其特征在于，该两个相邻的电池由互连区域（ZI）分隔，在该互连区域（ZI）中设有通过下面形成的顺序堆叠：

该相邻电池（2b）的该电解质隔膜（5b）的外部部分（16），

该薄阻挡层（15），以及

在电池（2a）的该第一集电器（12、12a、12b）和该相邻电池（2b）的第二集电器（13、13a、13b）之间的该连接元件（11）。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，该相邻电池（2b）的该电解质隔膜（5b）的该外部部分（16）具有直角三角形的截面，该直角三角形的斜边与在相同剖面中自身具有三角形截面的该薄阻挡层（15）接触。

6.根据权利要求1至5任何一项所述的电池，其特征在于，该第一聚合物材料包括亲水功能团，并且该第二聚合物材料由与该第一聚合物材料相同的聚合物形成，该亲水功能团在该第二聚合物材料中至少部分地被削弱。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，该亲水功能团选自-SO₃、-COOH和-PO(OH)₂基。

8.一种制造根据权利要求1至7任何一项的燃料电池的方法，包括：

在支撑物（14）上形成由空白区域彼此分隔的该单元电池（2、2a、2b）的该第一组件，该空白区域设计为在两个相邻的单元电池（2、2a、2b）之间形成互连区域（ZI），

在单元电池（2、2a、2b）的该第一组件上形成该单元电池（2、2a、2b）的该电解质隔膜（5、5a、5b），

在该单元电池（2、2a、2b）的该电解质隔膜（5、5a、5b）上形成第二组件，以及

在两个相邻的电池（2、2a、2b）之间的所述互连区域（ZI）中制造该连接元件（11），

其特征在于，该电解质隔膜（5、5a、5b）这样形成：在该支撑物（14）上形成由第一聚合物材料制造的、覆盖该第一组件和该互连区域（ZI）的连续薄层（17），然后至少部分地去除沉积在该互连区域（ZI）中的该第一聚合物材料，以便形成空隙；并且该方法包括在该互连区域（ZI）中形成由第二聚合物材料制造的薄阻挡层（15）。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，去除该互连区域（ZI）中的该第一聚合物材料是通过采用等离子体的选择性蚀刻操作来部分去除所述第一聚合物材料。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在部分去除该互连区域（ZI）中的该第一聚合物材料后，通过在该互连区域（ZI）中用等离子体选择性地且至少浅层地处理该第一聚合物材料的非去除部分而形成该薄阻挡层（15）。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在部分去除该互连区域（ZI）中的第一聚合物材料的同时，通过等离子体处理形成该薄阻挡层（15）。