[发明专利]燃料电池结构、燃料电池装置以及机动车

说明书

本发明涉及一种燃料电池结构，其带有：阴极侧的第一气体扩散层(7)、阳极侧的第二气体扩散层(8)、布置在第一气体扩散层(7)与第二气体扩散层(8)之间的膜(2)、位于膜(2)与第一气体扩散层(7)之间的第一电极(3)和位于膜(2)与第二气体扩散层(8)之间的第二电极(5)以及具有凹部(12)的、借助于粘附层(10)相对于气体扩散层(7,8)保持的框架(11)。电极中的一个电极(3)布置在气体扩散层中的一个气体扩散层(7)上以用于构造气体扩散电极(36)，电极中的另一个电极(5)布置在膜(1)的与气体扩散电极(36)相对而置的侧面上以用于构造单侧的膜电极组件(1)。膜(2)的无电极的侧面直接通过粘附层(10)连结到框架(11)处。本发明此外涉及一种燃料电池装置以及一种带有燃料电池装置的机动车。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池结构，其带有：阴极侧的第一气体扩散层、阳极侧的第二气体扩散层、布置在第一气体扩散层与第二气体扩散层之间的离子交换膜、位于离子交换膜与第一气体扩散层之间的第一电极和位于离子交换膜与第二气体扩散层之间的第二电极以及具有凹部的、借助于粘附层相对于气体扩散层保持的框架。本发明此外涉及一种燃料电池装置以及一种带有燃料电池装置的机动车。

背景技术

在US 7 226 689 B2中示出一种膜电极组件，在该膜电极组件中使用单侧用催化剂来涂覆的膜(单侧催化剂涂敷膜，即one sided catalyst coated membrane(CCM))，该膜在具有催化剂的侧面上关联有气体扩散层并且在相对而置的侧面上关联有气体扩散电极，以便提供如下可行方案：为了提高耐逆向性(Reversionstoleranz)可在未涂覆的侧面上补充PTFE。

在已知的燃料电池结构中需要高的耗费，以便实现稳定的结构。

发明内容

本发明的目的是如此改进开头提及的类型的燃料电池结构，使得该燃料电池结构的稳定性得到提高。此外目的是，提供改善的燃料电池装置和改善的机动车。

本发明的目的关于燃料电池结构利用权利要求1的特征部分实现，关于燃料电池装置通过权利要求7的特征并且关于机动车通过权利要求8的特征实现。带有本发明的适宜的改进方案的有利设计方案在从属权利要求中给出。

本发明的特征在于，所述电极中的一个电极布置在气体扩散层中的一个气体扩散层上以用于构造气体扩散电极，所述电极中的另一个电极布置在膜的与气体扩散电极相对而置的侧面上以用于构造单侧的膜电极组件，其中，膜的无电极的侧面直接通过粘附层连结到框架处。通过膜与框架的直接连接实现改善的粘附，该粘附不由于在该侧面上缺少的电极而受影响，其中，电极的所需要的提供通过将气体扩散层改进成气体扩散电极来引起。

此外有利的是，气体扩散电极在其尺寸方面与凹部的大小相适配，因为如此可减少承载催化剂的层在粘附层下方的构造并且由此可部分地节省通过贵金属如铂、钯、钌形成的催化剂。

当气体扩散电极嵌入到凹部中时，还能够增强该优点，其中，附加地存在如下优点：燃料电池结构的总厚度减小。

当气体扩散电极伸出穿过凹部并且在框架的指向膜的侧面上接触粘附层时，还能够增强该优点。

通过使气体扩散电极的电极在其尺寸方面小于相关联的气体扩散层和凹部，并且通过使膜的无电极的侧面直接通过粘附层连结到定位在凹部中的气体扩散层处，能够充分利用粘附层的直接粘附作用的优点。通过这种设计也又使所需要的催化剂量减小。

通过使第一双极板布置在第一气体扩散层的背离框架的侧面上、第二双极板布置在第二气体扩散层的背离框架的侧面上、在框架与这两个双极板之间相应布置在周缘侧密封气体扩散层的密封层，其中，与气体扩散电极相关联的密封层具有相对于另一个密封层减小的厚度，也有利地显示出燃料电池结构的厚度的减小。

尤其地，当在燃料电池装置中带有上文描述的燃料电池结构的多个燃料电池联合在燃料电池堆叠中时，特别明显地显示出在改善的稳定性和减小的总厚度方面的优点。