專利名稱：燃料電池裝置和其中使用的電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池裝置，尤其涉及燃料電池裝置的電池組(stack)。
背景技術(shù)：
燃料電池是用于發(fā)電的裝置。在燃料電池中，通過(guò)使用諸如甲醇、乙醇和天然氣之類的碳?xì)浠衔镱惒牧吓c含氧空氣中所包含的氧和氫之間的電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能。特別地，燃料電池裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，可以同時(shí)利用通過(guò)氧和氫之間不經(jīng)過(guò)任何燃燒過(guò)程的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能和作為其副產(chǎn)品產(chǎn)生的熱。
根據(jù)電解質(zhì)的類型，燃料電池可以分為具有150到200℃的工作溫度范圍的磷酸鹽燃料電池(Celsius)、具有600到700℃的更高工作溫度范圍的熔融碳酸鹽燃料電池、具有超過(guò)1000℃的更高工作溫度范圍的固體氧化物燃料電池、具有低于100℃或者室溫的更低工作溫度范圍的聚合物電解質(zhì)薄膜燃料電池(PEMFC)和堿性燃料電池，等等。這些不同類型的燃料電池基本上利用相同的原理工作，但是在燃料類型、工作溫度、催化劑和電解質(zhì)方面彼此不同。
最近開(kāi)發(fā)的聚合物電解質(zhì)薄膜燃料電池(PEMFC)與其它燃料電池相比，具有優(yōu)異的輸出特性、低工作溫度和快速啟動(dòng)與反應(yīng)特性。PEMFC可以廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸工具使用的移動(dòng)能源、家庭和建筑使用的分布式能源、電子裝置使用的小型能源等等。
PEMFC基本上包括組成裝置的電池組、重整器(reformer)、燃料箱和燃料泵。電池組形成燃料電池的主體。燃料泵將燃料箱的燃料提供給重整器。重整器重整燃料從而產(chǎn)生氫氣，然后向電池組提供氫氣。因此，PEMFC通過(guò)燃料泵的工作向重整器提供燃料箱的燃料，并且用重整器重整燃料以產(chǎn)生氫氣。然后，電池組通過(guò)氫氣和氧之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。
另一方面，可以采用直接甲醇燃料電池(DMFC)。DMFC可以通過(guò)直接向電池組提供含氫的液體燃料產(chǎn)生電能，而且與PEMFC相比可以沒(méi)有重整器。
圖7是圖示在傳統(tǒng)燃料電池裝置的電池組中膜電極組件(MEA)裝有隔板的狀態(tài)的局部橫截面圖。
參考圖7，在上述燃料電池裝置中，主要產(chǎn)生電能的電池組構(gòu)造成包括幾個(gè)到幾十個(gè)單元電池，該單元電池通過(guò)其兩側(cè)帶有隔板(由雙極板構(gòu)成的)的膜電極組件(MEA)實(shí)現(xiàn)。在MEA中，陽(yáng)極和陰極設(shè)置成彼此相對(duì)，陽(yáng)極和陰極之間插入電解質(zhì)層。而且，該隔板用作提供燃料電池反應(yīng)所需的氫氣和氧氣的通道，還用作串連連接每個(gè)MEA的陽(yáng)極和陰極的導(dǎo)體。
因此，通過(guò)隔板，向陽(yáng)極提供氫氣，向陰極提供氧或者空氣。在該過(guò)程期間，在陽(yáng)極中發(fā)生氫的氧化反應(yīng)，在陰極中發(fā)生氧的還原反應(yīng)，因此通過(guò)同時(shí)發(fā)生的電子移動(dòng)產(chǎn)生電能、熱和水。
在膜電極組件51的兩側(cè)都設(shè)置隔板53，從而形成提供氫氣的氫通道55和提供含氧空氣的空氣通道57。通過(guò)氫通道55和空氣通道57，隔板53具有肋結(jié)構(gòu)，其中，相對(duì)于膜電極組件51交替布置緊密粘接部分59和空隙部分。緊密連接部分59主要通過(guò)一肋結(jié)構(gòu)形成，在該肋結(jié)構(gòu)中形成間隙部分61的溝槽被插入其間。
一般，當(dāng)隔板53布置成MEA 51插入在其間時(shí)，由于氫通道55和空氣通道57彼此垂直相交，所以在圖7中，氫通道55的數(shù)目示出為一個(gè)，而空氣通道57的數(shù)目示出為幾個(gè)。
同時(shí)，燃料電池中的電池組可以提高燃料擴(kuò)散能力，從而提高燃料電池裝置的效率。在這種情況下，需要設(shè)計(jì)該結(jié)構(gòu)，以保持燃料擴(kuò)散所需的充足壓力。這些設(shè)計(jì)要求中的一個(gè)是氫通道55和空氣通道57的溝槽結(jié)構(gòu)。
換句話說(shuō)，隔板53的溝槽結(jié)構(gòu)是影響燃料(即氫和空氣)可以多么有效地?cái)U(kuò)散到膜電極組件51的氣體擴(kuò)散層、并且決定膜電極組件51中產(chǎn)生的電流的接觸電阻的關(guān)鍵因素。
為了提高燃料電池裝置的效率，優(yōu)化膜電極組件51兩側(cè)上形成的溝槽結(jié)構(gòu)很重要。溝槽結(jié)構(gòu)基本上由溝槽寬度Wc與溝槽深度Dc的比Wc/Dc確定。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有對(duì)隔板53的這種比值的要求。因此，這導(dǎo)致了對(duì)提高燃料電池效率的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述和其它問(wèn)題而作出的，本發(fā)明的目的是提供可以優(yōu)化隔板和膜電極組件之間形成的溝槽的寬度與深度比值、從而提高燃料擴(kuò)散效率并由此防止內(nèi)部壓力降低的燃料電池裝置和其中使用的電池組。
本發(fā)明另一個(gè)目的是使燃料電池裝置和電池組為形成在緊密粘接到膜電極組件的隔板上的通道選擇特定的尺寸，從而提高燃料例如氫和空氣的擴(kuò)散能力，并且防止電池組中產(chǎn)生的壓力下降，同時(shí)將電池組中產(chǎn)生的電流的接觸電阻保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種容易實(shí)現(xiàn)、制造而且便宜的燃料電池裝置和其中使用的電池組。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種燃料電池裝置，該燃料電池裝置包括用于提供燃料的一燃料供應(yīng)單元；用于提供空氣的一空氣供應(yīng)單元；和用于通過(guò)由燃料供應(yīng)單元提供的氫和空氣供應(yīng)單元提供的氧之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的電池組，其中該電池組包括膜電極組件和設(shè)置在膜電極組件兩側(cè)上的隔板，而且其中每個(gè)隔板具有用于傳送空氣或者氫的通道，而且該通道寬度與深度的比值在從0.7到1.3的范圍內(nèi)。
所述隔板可以緊密地粘接到膜電極組件的兩側(cè)上，而且所述通道可以包括設(shè)置在膜電極組件的陽(yáng)極側(cè)的氫通道和設(shè)置在膜電極組件的陰極側(cè)的空氣通道。
所述氫通道可以相對(duì)于空氣通道垂直相交。
所述通道可以包括用于傳送水的第一區(qū)域和用于傳送氫氣或者空氣的第二區(qū)域。
除了第一區(qū)域之外的所述第二區(qū)域可以形成為大致方形的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種燃料電池裝置的電池組，該電池組用于通過(guò)從燃料供應(yīng)單元提供的氫和從空氣供應(yīng)單元提供的氧之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，該電池組包括一膜電極組件和設(shè)置在膜電極組件兩側(cè)上的隔板，其中每個(gè)隔板具有用于傳送氫或者空氣的通道，而且該通道的寬度與深度的比值在從0.7到1.3的范圍內(nèi)。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，本發(fā)明更完全的評(píng)價(jià)及其帶來(lái)的許多優(yōu)點(diǎn)將更顯而易見(jiàn)，而且其通過(guò)參考詳細(xì)的描述也將更加容易理解，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或者相近的元件，其中圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的燃料電池裝置的示意圖；圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明燃料電池裝置的電池組的分解透視圖；圖3是圖示當(dāng)旋轉(zhuǎn)根據(jù)本發(fā)明燃料的電池裝置電池組中使用的一個(gè)隔板時(shí)的狀態(tài)的分解透視圖；圖4是圖示當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的膜電極組件和隔板安裝在一起時(shí)的狀態(tài)的局部橫截面圖；圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的隔板的放大橫截面圖；圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的隔板的溝槽比和相對(duì)功率密度之間關(guān)系的曲線圖；和圖7是圖示在燃料電池裝置的傳統(tǒng)電池組中當(dāng)膜電極組件和隔板安裝在一起時(shí)的狀態(tài)的局部橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖更加充分地說(shuō)明本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以體現(xiàn)為不同的形式，而且不能看成是限制于這里給出的實(shí)施例；更確切地說(shuō)，提供這些實(shí)施例，使得公開(kāi)更加徹底和完全，而且將完全地轉(zhuǎn)達(dá)本發(fā)明的觀念給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的燃料電池裝置的示意圖。而且，圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明燃料電池裝置的電池組的分解透視圖。
參考圖1和2，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池裝置包括用于提供燃料(即，氫)的燃料供應(yīng)單元1、重整器3、用于提供含氧空氣的空氣供應(yīng)單元5以及用于通過(guò)分別由燃料供應(yīng)單元1和空氣供應(yīng)單元5提供的氧和氫之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的電池組7。
燃料供應(yīng)單元1包括燃料箱9和燃料泵11，以便通過(guò)燃料泵11的工作將燃料箱9中的液體燃料，例如甲醇、乙醇和天然氣，提供給重整器3，并且將通過(guò)重整器3重整的氫氣提供給電池組7的內(nèi)部。
根據(jù)本發(fā)明的燃料電池裝置可以是液體燃料直接提供給電池組7從而產(chǎn)生電能的DFMC類型的。DFMC裝置與圖1所示的PEMFC裝置相比不需要重整器3。現(xiàn)在，為了方便，將通過(guò)以PEMFC型裝置為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
該空氣供應(yīng)單元5包括空氣泵13，從而給電池組7提供含氧空氣。
電池組7接收來(lái)自燃料供應(yīng)單元1和重整器3的氫氣，并且接收來(lái)自空氣供應(yīng)單元5的氧。然后，接收的氫和氧發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能，從而產(chǎn)生作為副產(chǎn)品的熱和水。
根據(jù)本發(fā)明的電池組7包括多個(gè)發(fā)電單元19，該發(fā)電單元19用于促使外部空氣和通過(guò)重整器3重整的氫氣之間的氧化/還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生電能。
每個(gè)發(fā)電單元19用作發(fā)電的一個(gè)基本單元，而且包括膜電極組件(MEA)21和設(shè)置在膜電極組件21兩側(cè)上的隔板23與25，該膜電極組件21用于促使氫氣和氧氣之間的氧化/還原反應(yīng)，隔板23和25用于向膜電極組件21提供氫和含氧空氣。
在該發(fā)電單元19中，膜電極組件21布置在中心，而且隔板23和25設(shè)置在膜電極組件21的兩側(cè)上，從而構(gòu)成一個(gè)單元。因此，多個(gè)這種單元構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的電池組7。處于電池組7最外側(cè)的發(fā)電單元19包括其結(jié)構(gòu)與隔板23和25略有不同的端板27。發(fā)電單元19利用螺栓19a和螺母19b彼此結(jié)合地安裝在一起，構(gòu)成電池組7。
圖3是圖示當(dāng)旋轉(zhuǎn)根據(jù)本發(fā)明的燃料電池裝置電池組中使用的一個(gè)隔板時(shí)的狀態(tài)的分解透視圖。而且，圖4是圖示當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的膜電極組件和隔板安裝在一起時(shí)的狀態(tài)的局部橫截面圖。
參考圖3和4，隔板23和25緊密地連接到插入在其間的膜電極組件21，從而在兩側(cè)上形成氫通道15和氧通道17。氫通道15與膜電極組件21的陽(yáng)極29相伴，氧通道17與膜電極組件21的陰極31相伴。
而且，氫通道15和氧通道17分別形成在隔板23和25的主體23a和25a上，形成具有預(yù)定間隔的直線型肋結(jié)構(gòu)，并且安裝后它們彼此交替地在兩側(cè)上交叉。當(dāng)然，本發(fā)明不局限于這種結(jié)構(gòu)，而且氫和氧通道15和17可以構(gòu)造成其它排列。
當(dāng)隔板23和25安裝并壓到插入其間的膜電極組件21上時(shí)，如圖3所示，形成在一個(gè)隔板23上的氫通道15在豎直方向上對(duì)齊，形成在另一個(gè)隔板25上的氧通道17在水平方向上對(duì)齊，使得它們垂直交叉。
膜電極組件21具有活性區(qū)域21a，該活性區(qū)域21a具有能夠促使氧化/還原反應(yīng)的預(yù)定表面積。在活性區(qū)域21a的兩側(cè)上，設(shè)置了陽(yáng)極29和陰極31。而且，在電極29和31之間設(shè)置了隔膜33。
在膜電極組件21的一側(cè)上形成的陽(yáng)極29是用于通過(guò)布置在隔板23和膜電極組件21之間的氫通道15接收氫氣的部分。同時(shí)陽(yáng)極29具有用于向催化劑層提供氫氣的氣體擴(kuò)散層(GDL)。在催化劑層中，氧化氫氣，而且產(chǎn)生的電子傳送到外部。因此，這種電子移動(dòng)引起電流，而且氫離子通過(guò)隔膜33傳送給陰極31。
在膜電極組件21的另一側(cè)上形成的陰極31是用于通過(guò)布置在隔板25和膜電極組件21之間的氧通道17接收含氧空氣的部分。同樣，陰極31具有用于向催化劑層提供空氣的氣體擴(kuò)散層。在催化劑層中，還原氧氣，從而將氧離子轉(zhuǎn)換成氫離子和水。
隔膜33是具有50到200μm(微米)厚度的固體聚合物電解質(zhì)。隔膜33起著離子交換功能，通過(guò)該隔膜33，陽(yáng)極29的催化劑層中產(chǎn)生的氫離子轉(zhuǎn)移到陰極31的催化劑層，然后與陰極31中的氧離子結(jié)合產(chǎn)生水。
圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的隔板的放大橫截面圖。由于隔板23和25都具有基本上相同的結(jié)構(gòu)，為了方便，在圖5中只是代表性地示出了一個(gè)隔板23。但是，下面將對(duì)隔板23和25進(jìn)行說(shuō)明。
參考圖5，如上所述，隔板23和25分別設(shè)置有氫通道15和氧通道17，用于為膜電極組件21的陽(yáng)極29和陰極31中的氧化/還原反應(yīng)提供必需的氫氣和含氧空氣。
具體而言，通過(guò)將隔板23和25緊密地布置在插入其間的膜電極組件21上形成氫通道15和氧通道17。在這種情況下，氫通道15形成在陽(yáng)極29側(cè)，氧通道17形成在膜電極組件21的陰極31側(cè)。
氫通道15和氧通道17由溝槽23c和25c形成，分別對(duì)應(yīng)于分別在隔板23和25的主體23a和25a的一側(cè)上以預(yù)定間隔形成的肋23b和25b之間的空間。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)設(shè)定了膜電極組件21的活性區(qū)域21a表面積時(shí)，就設(shè)定了溝槽23c和25c的尺寸和形狀，而且因此可以確立肋23b和25b的尺寸和形狀。在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)從相對(duì)于豎直方向的縱向上觀察時(shí)，溝槽23c和25c以及肋23b和25b的橫截面表示為大致的矩形形狀。但是，本發(fā)明不局限于此，可以采用各種形狀例如半圓形和梯形。
形成氫通道15的溝槽23c連接到重整器3，形成氧通道17的溝槽25c連接到泵13。
因此，重整器3中產(chǎn)生的氫氣以及由泵13輸送的氧分別通過(guò)氫通道15和氧通道17被提供給一端板27。類似的，膜電極組件21中電化學(xué)反應(yīng)后所剩余的空氣和氫氣被提供給另一端板27。
在通道15和17中，肋23b和25b的寬度Wr與不流通氫氣和空氣的部分有關(guān)，溝槽23c與25c的寬度Wc和溝槽23c與25c的深度Dc與氫氣和空氣流通的部分有關(guān)。因此，由溝槽23c和25c形成的通道15和17的表面積A由溝槽23c和25c的寬度Wc和深度Dc決定。
當(dāng)溝槽23c和25c的寬度(或者肋23b與25b的寬度Wr和深度Dc)在整個(gè)表面積內(nèi)不一致時(shí)，溝槽23c和25c的寬度Wc(或者肋23b與25b的寬度Wr和深度Dc)優(yōu)選由它們的平均值決定。而且，當(dāng)溝槽23c和25c的底部不平時(shí)，溝槽23c和25c的深度Dc優(yōu)選由它們的平均值或者從溝槽23c、25c中部的測(cè)量值來(lái)決定。
這些通道15和17可以分別稱為第一區(qū)域15a、17a和第二區(qū)域15b、17b。第一區(qū)域15a、17a構(gòu)成用于傳送電池組中由氫氣和氧產(chǎn)生的水的通道。第二區(qū)域15b、17b構(gòu)成用于向膜電極組件21的活性區(qū)域21a傳送氫氣和氧的通道。因此，氫通道15和氧通道17采用除了第一區(qū)域15a、17a表面積以外的第二區(qū)域15b、17b的表面積來(lái)提供氫和氧。
為了提高燃料電池效率，在具有前述結(jié)構(gòu)的隔板23和25中，需要提高膜電極組件21的氣體擴(kuò)散層中氫和氧的擴(kuò)散能力，而且防止電池組7中的壓力下降，同時(shí)將由電池組7內(nèi)部產(chǎn)生的電流的接觸電阻保持在允許的范圍內(nèi)。
因此，在前述隔板23和25中，必須控制溝槽23c和25c的形狀，即被第一區(qū)域15a、17a和第二區(qū)域15b、17b分割的通道15和17的形狀。因此，本實(shí)施例公開(kāi)了對(duì)隔板23和25中用于傳送氫氣和氧的溝槽23c、25c的寬度Wc與深度Dc的比值的優(yōu)化。
作為燃料電池用于改善氫氣和空氣的擴(kuò)散能力以及提供氫氣和空氣所需的能量的性能指標(biāo)，使用了相對(duì)功率密度(RPD)。可以通過(guò)獲得電池組7中產(chǎn)生的功率和提供作為電池組7中使用的燃料的氫氣和空氣所消耗的功率之間的差值、然后用該差值除以電池組7中活性區(qū)域21a的總面積來(lái)計(jì)算RPD。隨后的表1中示出了計(jì)算的結(jié)果。
因此，表1示出RPD和溝槽23c、25c的寬度Wc與深度Dc比之間的關(guān)系。
表1

為了測(cè)量燃料電池的性能，向陽(yáng)極29提供氫氣，向陰極31提供空氣。然后，在不加熱狀態(tài)下通過(guò)改變溝槽23c、25c的寬度Wc與深度Dc的比值Wc/Dc來(lái)測(cè)量RPD。表1的結(jié)果可以表示為如圖6所示的曲線。
圖6是示出測(cè)量RPD與氫通道和氧通道中的溝槽23c、25c的寬度與深度比值之間關(guān)系的結(jié)果的曲線圖。
參考圖6，可以看出，當(dāng)比值Wc/Dc在從0.7到1.3的范圍內(nèi)時(shí)，RPD高(這意味著燃料電池的效率高)，但是當(dāng)比Wc/Dc低于0.7或者高于1.3時(shí)，RPD低(這意味著燃料電池的效率差)。
當(dāng)比值Wc/Dc低于0.7時(shí)，溝槽23c、25c的寬度Wc相對(duì)于深度Dc太小，使得溝槽形狀15、17相對(duì)于相同的面積(在圖5中)變成窄而高的矩形。這將增加內(nèi)部壓降。因此，將消耗比電池組7中產(chǎn)生的功率更多的功率來(lái)提供氫氣和空氣，從而降低RPD。
當(dāng)比值Wc/Dc高于1.3時(shí)，溝槽23c、25c的深度Dc相對(duì)于寬度Wc太小，使得溝槽形狀15、17相對(duì)于相同的面積(在圖5中)變成寬而短的矩形。這也將增加內(nèi)部壓力的下降。因此，和上述情況相似，將消耗比電池組7中產(chǎn)生的功率更多的功率來(lái)提供氫氣和空氣，從而降低RPD。
相反，當(dāng)比值Wc/Dc在從0.7到1.3的范圍內(nèi)時(shí)，溝槽23c、25c的寬度Wc相對(duì)于深度Dc適當(dāng)，使得溝槽形狀15、17相對(duì)于相同面積也合適。這將防止內(nèi)部壓力降低。因此，將消耗比電池組7中產(chǎn)生的功率更少的功率來(lái)提供氫氣和空氣，從而提高RPD。
從上述測(cè)量看，可以知道，如果通道15、17形成在為相同面積，則溝槽形狀23c、25c影響包括氫氣和空氣的流體與通道15、17的表面之間的摩擦力，因而決定壓力下降的量。
因此，摩擦力與流通氫氣和空氣的通道15、17中溝槽23c、25c的橫截面形狀有關(guān)。最后，可以知道，在以下情況下通道15、17可以被認(rèn)為是最優(yōu)的首先計(jì)算產(chǎn)生電能期間電池組7中產(chǎn)生水的量，根據(jù)水量確定第一區(qū)域15a、17a，然后將第二區(qū)域15b、17b形成為大致的方形。
在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池裝置和其中使用的電池組中，可以優(yōu)化地選擇緊密地粘接到膜電極組件上的隔板上形成的通道寬度與深度比。因此，可以提高燃料例如氫和空氣的擴(kuò)散能力，并且防止電池組中產(chǎn)生壓降，同時(shí)將電池組中產(chǎn)生的電流的接觸電阻保持在預(yù)定范圍內(nèi)。最后，可以提高燃料電池的效率。
盡管上面結(jié)合特定示例性實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于公開(kāi)的示例性實(shí)施例，相反，本發(fā)明將覆蓋包括在如附加的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種變化和/或等價(jià)設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池裝置，其包括用于提供燃料的一燃料供應(yīng)單元；用于提供空氣的一空氣供應(yīng)單元；和用于通過(guò)由所述燃料供應(yīng)單元提供的氫和所述空氣供應(yīng)單元提供的氧之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的一電池組，其中所述電池組包括膜電極組件和設(shè)置在所述膜電極組件兩側(cè)上的隔板，而且其中每個(gè)所述隔板包括用于傳送空氣或者氫的通道，而且該通道的寬度與深度的比值在0.7到1.3的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其中，所述隔板緊密地粘接到所述膜電極組件的兩側(cè)上，并且所述通道包括設(shè)置在所述膜電極組件的陽(yáng)極側(cè)的氫通道和設(shè)置在所述膜電極組件的陰極側(cè)的空氣通道。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池裝置，其中，所述氫通道相對(duì)于所述空氣通道垂直相交。
4.如權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其中，所述通道包括用于傳送水的第一區(qū)域和用于傳送氫氣或者空氣的第二區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其中，除了所述第一區(qū)域之外的所述第二區(qū)域形成為大致方形的。
6.如權(quán)利要求2所述的燃料電池裝置，其中，所述隔板緊密且直接地粘接到所述膜電極組件的兩側(cè)，形成所述氫通道和所述氧通道，并且所述氫通道和所述氧通道由溝槽形成，所述溝槽對(duì)應(yīng)于分別以預(yù)定間隔形成在所述隔板的主體的一側(cè)上的肋之間的空間。
7.一種燃料電池裝置的電池組，用于通過(guò)從一燃料供應(yīng)單元提供的氫和從一空氣供應(yīng)單元提供的氧之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，其包括一膜電極組件；和設(shè)置在所述膜電極組件兩側(cè)上的隔板，其中每個(gè)所述隔板具有用于傳送氫或者空氣的通道，而且該通道的寬度與深度的比值在0.7到1.3的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的電池組，其中所述通道包括用于傳送水的第一區(qū)域和用于傳送氫氣和空氣的第二區(qū)域。
9.如權(quán)利要求8所述的電池組，其中，除了所述第一區(qū)域之外的所述第二區(qū)域形成為大致方形的。
10.如權(quán)利要求7所述的電池組，其中，所述隔板直接且緊密地粘接到插入其間的所述膜電極組件上，以形成所述通道，而且所述通道由溝槽形成，所述溝槽對(duì)應(yīng)于分別以預(yù)定間隔形成在所述隔板的主體的一側(cè)上的肋之間的空間。
11.如權(quán)利要求10所述的電池組，其中，所述肋是從選自包括矩形、半圓形和梯形的組中的形狀。
12.如權(quán)利要求10所述的電池組，其中，所述溝槽包括用于傳送水的第一區(qū)域和用于傳送氫氣和空氣的第二區(qū)域。
13.如權(quán)利要求12所述的電池組，其中，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域形成為面積基本上相同。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種燃料電池裝置，該燃料電池裝置包括用于提供燃料的一燃料供應(yīng)單元、用于提供空氣的一空氣供應(yīng)單元、和用于通過(guò)由燃料供應(yīng)單元提供的氫和空氣供應(yīng)單元提供的氧之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的電池組。該電池組包括膜電極組件和設(shè)置在膜電極組件兩側(cè)上的隔板。每個(gè)隔板具有用于傳送空氣或者氫的通道，而且該通道的寬度與深度比值在從0.7到1.3的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H01M8/24GK1674336SQ200510071640
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月25日
發(fā)明者李東勛, 權(quán)鎬真, 安圣鎮(zhèn), 殷瑩譛, 曹誠(chéng)庸, 徐晙源, 金宗滿, 尹海權(quán) 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社