專利名稱：用于燃料電池堆的重復(fù)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于燃料電池堆的重復(fù)單元，具有電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)和流場(chǎng)， 該流場(chǎng)用于供給電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的活性表面以氣體，且具有至少一個(gè)第一氣 體穿流孔。
背景技術(shù)：
燃料電池與電池類似，用于將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。燃料電池的核
心部件是電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱MEA，英文為Membrane Electrode Assembly),其由陽極層、陰極層以及將陽極層與陰極層分開的電解質(zhì)膜 組成。為了產(chǎn)生電流向陽極層輸送燃燒氣體、比如氫氣，而向陰極層輸送 氧化氣體、比如空氣。為此，在陽極上發(fā)生燃燒氣體的氧化，其中，由燃 燒氣體釋放的電子經(jīng)過導(dǎo)電連接從陽極移動(dòng)到陰極并在此處還原氧化氣 體。由此產(chǎn)生的氧化氣體負(fù)離子與燃燒氣體正離子相結(jié)合。如果比如使用
氫氣H2作為燃燒氣體，使用氧氣02作為氧化氣體，在使用固體氧化物燃
料電池(SOFC，英文為Solid Oxide Fuel Cell)的情況下氧離子02—在陽極層內(nèi) 以及陽極層上與氫離子tf結(jié)合成水分子H20。通過在陽極和陰極之間連接耗電 器負(fù)荷，由此釋放的能量可以得到利用。
陽極表面或陰極表面的吸附燃燒氣體或氧化氣體的部分在下面被稱 作"活性表面"。
由于單個(gè)的燃料電池只提供較小的電壓(典型地位于0.1V至IV之 間)，通過將多個(gè)燃料電池以燃料電池堆的形式串聯(lián)起來，從而燃料電池 堆的各燃料電池的電壓可以累加起來。此外，燃料電池的陰極層分別與相 鄰的燃料電池的陽極層通過雙極板相連。在雙極板內(nèi)部或與雙極板相鄰存 在用于將燃燒氣體和氧化氣體分配給兩個(gè)相鄰的燃料電池的流場(chǎng)。燃料電 池堆因此包括多個(gè)完全相同的重復(fù)單元，其中，每個(gè)重復(fù)單元包括電解質(zhì) 膜結(jié)構(gòu)(MEA)和雙極板，雙極板優(yōu)選組成或限定出兩個(gè)流場(chǎng)?，F(xiàn)有技術(shù)中公知了流場(chǎng)的各種實(shí)施方式，通過流場(chǎng)確保了整個(gè)活性表 面的盡可能一致的氣體供給和在燃料電池堆中的最佳壓力分布和溫度分 布。
通過各種不同的裝置可以有助于在燃料電池堆的每個(gè)燃料電池的電 極表面上以及在燃料電池堆內(nèi)部很好地平均分配氣體，比如
-使用瓶頸來產(chǎn)生峰滯壓力，類似于淋浴頭。不過其具有壓力損耗升 高和因此燃料電池堆的附帶損耗的升高的缺點(diǎn)，這是因?yàn)檫\(yùn)行所需的增壓 器功率與壓力損耗是成比例的。
-設(shè)置非常多的進(jìn)氣孔，由此入口區(qū)域(分配區(qū)域)向上游轉(zhuǎn)移。 -通過擴(kuò)散道引導(dǎo)氣體，擴(kuò)散道緩慢地?cái)U(kuò)散穿過其流動(dòng)的氣體。 通過置入瓶頸產(chǎn)生峰滯壓力對(duì)于固體氧化物燃料電池堆來說是非常 難于實(shí)現(xiàn)的。必須非常精確地加工瓶頸，因?yàn)槠錂M截面的很小的偏差就可 能導(dǎo)致壓力損耗的很大不同且因此導(dǎo)致氣體分布的很大差別。此外，如上 所述，不希望看到由于提高了所需的增壓器功率而引起燃料電池上的較高 的壓力損耗。
對(duì)于此類的重復(fù)單元來說，用于供給(此處被假設(shè)為水平設(shè)置的)活 性表面的氣體從電極層旁邊的圓形的氣體穿流孔首先垂直地流入電極層 的活性部分旁的區(qū)域，以便以水平的方向沿著活性表面流過，然后以垂直 的方向穿過電極層旁邊的其它圓形的氣體穿流孔被引導(dǎo)。此外，氣體不需 繞行而在直接的路徑上從進(jìn)氣孔流向出氣孔，其缺點(diǎn)在于，可能會(huì)產(chǎn)生在 進(jìn)氣孔和對(duì)面的出氣孔之間的所謂氣體短路，即氣體至少部分地未經(jīng)使用 就從進(jìn)氣孔流到出氣孔，而氣體的重要的部分沒有被活性表面所吸收。為 了避免此類氣體短路，己經(jīng)考慮在活性表面旁邊設(shè)置非常多的進(jìn)氣孔和出 氣孔以及相應(yīng)大小的密封面，不過這提高了故障風(fēng)險(xiǎn)。
為了在燃料電池堆中產(chǎn)生盡可能均勻的溫度分布，可以使用所謂的流 向相反的結(jié)構(gòu)和流向相同的結(jié)構(gòu)。為此， 一個(gè)燃料電池中的燃燒氣體/氧 化氣體以相對(duì)于相鄰的燃料電池中的流動(dòng)方向相反的方向沿陽極順極層 流動(dòng)。為此，氧化氣體的輸入裝置和輸出裝置必須設(shè)置在與用于燃燒氣體 的輸入裝置和輸出裝置相同的區(qū)域，這是不容易實(shí)現(xiàn)的，特別是當(dāng)為了均 勻分配氣體而需要非常多的進(jìn)氣孔和出氣孔的時(shí)候。另一個(gè)問題在于在燃料電池堆的所有(典型地為30或60個(gè))平面上 均勻地分配氣體。根據(jù)計(jì)算，在進(jìn)氣孔和出氣孔的橫截面相同的情況下氣 體分布不是最佳的，比如會(huì)出現(xiàn)燃料電池堆的下部的平面相比于上部的平 面得到更好的氣體供給的情況。這又導(dǎo)致較差的燃燒氣體利用且由此導(dǎo)致 較差的燃料電池堆效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提出一種用于燃料電池堆的重復(fù)單元，其 實(shí)現(xiàn)了在活性表面上以及在整個(gè)燃料電池堆上的特別均勻的氣體分布。 該目的通過權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的其它有利的設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求中得出。
按照本發(fā)明的重復(fù)單元在現(xiàn)有技術(shù)下如此改進(jìn)，在活性表面和氣體穿 流孔之間設(shè)置氣密的氣體流動(dòng)屏障，從而使穿過氣體穿流孔的氣體環(huán)繞氣 體流動(dòng)屏障流動(dòng)，其中，氣體流動(dòng)屏障在活性表面邊緣上的投影至少為氣 體穿流孔在活性表面邊緣上的投影的一半長(zhǎng)(除了系數(shù)0. 5外還優(yōu)選系數(shù) 為0.75、 1和1.25)。本發(fā)明基于能夠避免氣體短路，為此，輸送的氣體 借助于此類屏障被阻止直接從進(jìn)氣孔流到出氣孔。屏障使得進(jìn)入的氣體首 先向燃料電池堆的外部邊緣流動(dòng)，然后從邊緣和屏障處轉(zhuǎn)向活性區(qū)域。此 外，特別寬的屏障、即相對(duì)于氣體穿流孔具有在活性表面的邊緣上的更大 的投影的屏障實(shí)現(xiàn)了特別可靠的氣體短路保護(hù)。氣體流動(dòng)屏障可以比如通 過所謂的置入的隔板實(shí)現(xiàn)。其還可以比如通過流場(chǎng)板的相應(yīng)的鑄造實(shí)現(xiàn)。
特別有利的是，氣體流動(dòng)屏障向活性表面的方向逐漸變細(xì)。因此實(shí)現(xiàn) 了在活性表面的邊緣上的特別均勻的氣體分布。特別是確保了在活性表面 的位于氣體流動(dòng)屏障的"陰影"中的區(qū)域中的良好的氣體分布。
因此，有利的是，氣體流動(dòng)屏障基本上具有"V"形或"U"形的形狀 和定向，其開口背向活性表面。呈U形或V形逐漸變細(xì)的屏障是鏡像對(duì)稱 的且可以由此至少近似對(duì)稱地由氣體環(huán)繞流過。
有利的還有，氣體穿流孔向活性表面的方向逐漸變細(xì)。特別是結(jié)合逐 漸變細(xì)的氣體流動(dòng)屏障使穿過氣體穿流孔的氣流持續(xù)地?cái)U(kuò)散或(根據(jù)流向 的不同)收縮。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，氣體穿流孔向活性表面方向的逐漸變細(xì)通 過氣體穿流孔基本上呈帶有倒圓的角的三角形實(shí)現(xiàn)。這種形狀在幾何上是 非常簡(jiǎn)單的。
特別有利的是，設(shè)置所描述的用于向活性表面輸送氣體的氣體穿流孔 且流場(chǎng)具有用于將氣體從活性表面輸出的第二氣體穿流 L，其中，在活性 表面和第二氣體穿流孔之間設(shè)置氣密的第二氣體流動(dòng)屏障，從而使穿過第 二氣體穿流孔流動(dòng)且至少經(jīng)過活性表面的一部分流動(dòng)的氣體環(huán)繞第二氣 體流動(dòng)屏障流動(dòng)，其中，第二氣體流動(dòng)屏障在活性表面的邊緣上的投影至 少為第二氣體穿流孔在活性表面的邊緣上的投影的一半長(zhǎng)。因此實(shí)現(xiàn)了流 場(chǎng)不僅在輸入氣體方面而且在將氣體從活性表面輸出方面也按照本發(fā)明 進(jìn)行設(shè)計(jì)的實(shí)施方式，因此，本發(fā)明已經(jīng)闡述的優(yōu)點(diǎn)不僅對(duì)氣體的輸入是 有利的而且對(duì)氣體的輸出也是有利的。
此外有利的還有，為了輸出氣體設(shè)置的第二氣體穿流孔具有比用于輸 入氣體設(shè)置的第一氣體穿流孔更大的橫截面。因此，根據(jù)流體力學(xué)上的測(cè) 算得出了在整個(gè)燃料電池堆中更好的壓力分布。
按照本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式是，活性表面基本上為矩形且 被分為一個(gè)或多個(gè)基本上為矩形的供給區(qū)域，其中，為每個(gè)供給區(qū)域設(shè)置 一個(gè)用于輸入氣體的第一氣體穿流孔和一個(gè)用于輸出氣體的第二氣體穿 流孔。多個(gè)按照本發(fā)明的氣體穿流孔和所屬的氣體流動(dòng)屏障以這種方式有 利地組合成更大的流場(chǎng)。矩形的分布實(shí)現(xiàn)了以特別簡(jiǎn)單的方式獲得整個(gè)活 性表面的均勻的氣體分布。
因此，有利的是，第一氣體穿流孔和第二氣體穿流孔設(shè)置在其所屬供 給區(qū)域的中軸線上，因?yàn)榇祟惤Y(jié)構(gòu)在幾何上特別簡(jiǎn)單且氣體在環(huán)繞第一氣 體流動(dòng)屏障流過之后以基本上直線的方向被引向燃料電池的相對(duì)一側(cè)的 相應(yīng)的氣體流動(dòng)屏障上，以及避免了通過紊亂地混合的部分氣流產(chǎn)生的可 能的擾動(dòng)效應(yīng)。
對(duì)于按照本發(fā)明的重復(fù)單元的優(yōu)選實(shí)施方式，流場(chǎng)的外部的邊緣被設(shè) 計(jì)為如在圖3中示出的流線形。因此，即使在流場(chǎng)的外部邊緣區(qū)域中也確 保了盡可能層流。


下面，借助于附圖舉例說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。其中，
圖la、 lb分別為相應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的兩個(gè)類似的流場(chǎng)的示意俯視圖2為按照本發(fā)明的itt實(shí)施方式具有氣體穿流孔的流場(chǎng)的部分區(qū)域的示
意俯視圖3為圖2中所示的部分區(qū)域沿交截線A-A的示意橫截面；
圖4為在活性區(qū)域的邊緣上的氣體穿流孔的投影和所屬氣體流動(dòng)屏障的投
影；
圖5為按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式具有兩個(gè)氣體穿流孔的基本為矩形的流 場(chǎng)的示意俯視圖6為圖4中所示的流場(chǎng)的示意截面圖。
在附圖中相同或相似的附圖標(biāo)己(比如在數(shù)值上相差100的附圖iH己)表 示相同或相似的部件，為避免重復(fù)只進(jìn)行一次闡述。
具體實(shí)施例方式
圖la示出了現(xiàn)有技術(shù)中的燃料電池的流場(chǎng)30'。在(此處被假設(shè)為 是水平的)矩形的活性表面22'的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上分別設(shè)置了兩個(gè)用 于引入氣體32'的第一氣體穿流孔34'和兩個(gè)用于引出氣體32'的第二 氣體穿流孔38'，從而在燃料電池的正常運(yùn)行中氣體首先以垂直的方向 從第一氣體穿流孔34'流出，然后水平地流經(jīng)活性表面22'(其中氣體 32'的成分一般通過吸附和與活性表面釋放出的氣體混合而發(fā)生變化)， 最終以垂直的方向穿過第二氣體穿流孔38'導(dǎo)出。在所示裝置中，兩個(gè) 第一氣體穿流孔相互的間距大于其直徑，因此造成了不令人滿意的氣體分 布，伴隨著通過箭頭表示的第一氣體穿流孔34'與相對(duì)的第二氣體穿流 孔38'之間的氣體短路的風(fēng)險(xiǎn)。
為了在整個(gè)活性表面22'上實(shí)現(xiàn)盡可能一致的氣體分布，可以以相 對(duì)短的相互的間距設(shè)置氣體穿流孔。在圖lb中示出了活性表面22'的每 一側(cè)具有總共4個(gè)氣體穿流孔34' 、 38'的相應(yīng)幾何形狀。
此外，在圖la和lb中示出的用于引入和引出氣體的氣體穿流孔34 '、38'具有相同的橫截面。圖2是沿圖3中的虛線穿過具有外部的邊緣42和用于輸送氣體至活 性表面22的氣體穿流孔34的流場(chǎng)30的部分區(qū)域的水平截面圖。氣體穿 流孔34和活性表面22位于共同的水平面上。氣體穿流孔34的輪廓基本 上為帶有倒圓的角的等邊三角形。這里，該等邊三角形如此定向，即其頂 角指向活性表面22。垂直的、即直立在由氣體穿流孔34限定的平面上的 墻狀的氣體流動(dòng)屏障36沿三角形的兩個(gè)等長(zhǎng)的邊延伸，其中氣體流動(dòng)屏 障36向活性區(qū)域22方向的投影長(zhǎng)于氣體穿流孔34向活性區(qū)域22方向的 投影。從下面穿過氣體穿流孔34流入流場(chǎng)30的氣體32通過氣體流動(dòng)屏 障36被阻止直接流到活性表面28上。氣體流動(dòng)屏障36的作用在于使氣 體30首先流向邊緣42。邊緣42又使得氣體32沿氣體流動(dòng)屏障36的兩 邊圍繞氣體流動(dòng)屏障36流過，從而到達(dá)活性表面22。氣體穿流孔34的 三角形形狀和定向以及部分地緊靠在氣體穿流孔34的輪廓上的氣體流動(dòng) 屏障36的形狀使得氣體流動(dòng)屏障36僅有細(xì)長(zhǎng)的一部分會(huì)擋住活性表面 22?？梢钥闯觯钚员砻?2被擋住的邊緣部分小于氣體穿流孔34在活性 表面22的邊緣上的投影。除了較短的被擋住的邊緣部分外，氣體32可以 進(jìn)入整個(gè)邊緣上的活性部分，從而實(shí)際上可以為整個(gè)活性表面22供給氣 體32。
圖3示出了沿圖2中的虛線A-A穿過圖2所示的裝置的橫截面圖。 活性表面22是陽極層24的表面。陽極層24通過電解質(zhì)膜26與陰極層 28隔開。陽極層24、電解質(zhì)膜26和陰極層28共同組成了電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu) (MEA) 20。在MEA旁是氣體穿流孔34，流入的氣體32穿過氣體穿流 孔34到達(dá)流場(chǎng)30，在流場(chǎng)中氣體(在截面外)環(huán)繞流過氣體流動(dòng)屏障36 之后到達(dá)活性表面22上。
圖4描述了氣體穿流孔34及其在活性表面22的邊緣上的投影P34， 以及氣體流動(dòng)屏障36及其在活性表面22的邊緣上的投影P36。按照本發(fā) 明，氣體流動(dòng)屏障36的投影P36至少為氣體穿流孔34的投影P34的一 半長(zhǎng)。在所示的實(shí)施方式中氣體流動(dòng)屏障36的投影P36甚至長(zhǎng)于氣體穿 流孔34的投影P34。
圖5是特別優(yōu)選的實(shí)施方式中燃料電池堆的流場(chǎng)30的俯視圖。矩形 的活性表面22分為兩個(gè)相同的供給區(qū)域44a和44b，為其分別設(shè)置一個(gè)用于引入氣體32的氣體穿流孔34和一個(gè)用于引出氣體32的氣體穿流孔 38，其中，氣體穿流孔34和38設(shè)置在矩形的供給區(qū)域44a或44b的對(duì)稱 軸上。流場(chǎng)30通過外部的邊緣42被限定，該邊緣構(gòu)成為流線形，以確保 流場(chǎng)中盡可能層流的、沒有紊亂的流動(dòng)軌跡。氣體32從氣體穿流孔34 流向背向活性表面22的方向效果明顯地防止了在流入的氣體穿流孔34 和流出的氣體穿流孔38之間的氣體短路的風(fēng)險(xiǎn)。已經(jīng)闡述的氣體穿流孔 34和38的幾何形狀結(jié)合氣體流動(dòng)屏障36和40使得在活性表面上調(diào)節(jié)出 均勻的氣體分布，這在現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)同樣大小的活性表面只有通過大約 雙倍多的氣體穿流孔才能實(shí)現(xiàn)。所描述的按照本發(fā)明的幾何形狀具有優(yōu)點(diǎn) 的原因在于，減少的密封面的數(shù)量、減少的位置需求以及幾乎無障礙的至 活性表面22的所有區(qū)域的空氣輸入。此外，為了從活性表面22引出氣體 而設(shè)置的氣體穿流孔38具有比為了引入氣體而設(shè)置的氣體穿流孔34更大 的橫截面，這也同樣有助于在燃料電池堆的重復(fù)單元上的均勻的氣體分 布。
圖6是沿圖5中的位于上面的虛線的截面圖。圖6示出了按照本發(fā)明 的燃料電池堆的可能的垂直結(jié)構(gòu)，該燃料電池堆包括至少兩個(gè)各具有一個(gè) 電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(MEA) 20、 120的重復(fù)單元10、 110。第一重復(fù)單元10 被雙極板18覆蓋，該雙極板連接到第二重復(fù)單元IIO上。所示實(shí)施方式 如此設(shè)計(jì)，燃燒氣體32以相同的方向(在圖中從左至右)分別流過重復(fù) 單元IO、 110。不過技術(shù)上還可以實(shí)現(xiàn)(未示出的)流向相反的結(jié)構(gòu)。在 所示實(shí)施方式(流向相同的結(jié)構(gòu))中，燃燒氣體32穿過己經(jīng)闡述的按照 本發(fā)明的氣體穿流孔34、 134到達(dá)流場(chǎng)30、 130，流場(chǎng)具有己經(jīng)闡述的按 照本發(fā)明的氣體流動(dòng)屏障36、 136，以將燃燒氣體32分布到活性表面22、 122上。燃燒氣體32的未燃燒的部分以及從陽極層24、 124釋放出的氣 體通過已經(jīng)闡述的更大的氣體穿流孔38、 138引出。在第一重復(fù)單元IO 的雙極板18和第二重復(fù)單元110的陰極層128之間存在迄今為止的現(xiàn)有 技術(shù)中的用于分配氧化氣體/空氣52的流場(chǎng)150，其在此處未詳細(xì)闡述。 不過還可以考慮這樣一種燃燒電池堆，其不僅設(shè)置有用于分配燃燒氣體的 流場(chǎng)還設(shè)置有用于分配氧化氣體的流場(chǎng)或只設(shè)置有按照本發(fā)明的用于分 配氧化氣體的流場(chǎng)。在上述的說明書、圖例以及在權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的特征可以獨(dú) 立地或者任意組合，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是不可缺少的。附圖標(biāo)記
8燃料電池堆
10重復(fù)單元
20電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(MEA)
22活性表面
24陽極層
26電解質(zhì)膜
28鵬
30流場(chǎng)
32燃燒氣體
34氣體穿流孔
36氣體流動(dòng)屏障
38氣體穿流孔
40氣體流動(dòng)屏障
42邊緣
44供給區(qū)域
50流場(chǎng)
52氧化氣體
110重復(fù)單元
120電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(MEA)
122活性表面
124陽極層
126電解質(zhì)膜
128鵬 璲 醫(yī)
130流場(chǎng)
132燃燒氣體
134氣體穿流孔
136氣體流動(dòng)屏障
138氣體穿流孔140氣體流動(dòng)屏障 142 邊緣
150流場(chǎng)
權(quán)利要求
1.一種用于燃料電池堆(8)的重復(fù)單元(10)，具有電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(20)和流場(chǎng)(30)，所述流場(chǎng)被設(shè)置用于為電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(20)的活性表面(22)供給氣體(32)，并且所述流場(chǎng)具有至少一個(gè)氣體穿流孔(34)，其特征在于，在活性表面(22)和氣體穿流孔(34)之間設(shè)置氣密的氣體流動(dòng)屏障(36)，從而使流過第一氣體穿流孔(34)的氣體(32)環(huán)繞氣體流動(dòng)屏障(36)流動(dòng)，其中，氣體流動(dòng)屏障(36)在活性表面(22)的邊緣上的投影至少為氣體穿流孔(34)在活性表面(22)的邊緣上的投影的一半長(zhǎng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的重復(fù)單元(10)，其特征在于，氣體流動(dòng)屏障 (36)向活性表面(22)的方向逐漸變細(xì)。
3. 如權(quán)利要求2所述的重復(fù)單元(10)，其特征在于，氣體流動(dòng)屏障 (36)基本上具有"V"形或"U"形的形狀和定向，其開口背向活性表面 (22)。
4. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的重復(fù)單元(10)，其特征在于，氣 體穿流孔(34)向活性表面(22)的方向逐漸變細(xì)。
5. 如權(quán)利要求4所述的重復(fù)單元(IO)，其特征在于，氣體穿流孔(34)具有基本上為帶倒圓的角的三角形的形狀。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的重復(fù)單元(10)，其特征在于，設(shè) 置用于向活性表面(22)輸送氣體(32)的氣體穿流孔(34)且流場(chǎng)(30) 具有用于將氣體(32)從活性表面(22)輸出的第二氣體穿流孔(38)， 其中，在活性表面(22)和第二氣體穿流孔(38)之間設(shè)置氣密的第二氣 體流動(dòng)屏障(40)，從而使流過第二氣體穿流孔(38)且至少經(jīng)過活性表 面(22)的一部分流動(dòng)的氣體(32)環(huán)繞第二氣體流動(dòng)屏障(40)流動(dòng)， 其中，第二氣體流動(dòng)屏障(40)在活性表面(22)的邊緣上的投影至少為 第二氣體穿流孔(38)在活性表面(22)的邊緣上的投影的一半長(zhǎng)。
7. 如權(quán)利要求5所述的重復(fù)單元(10)，其特征在于，為了輸出氣體 (32)設(shè)置的第二氣體穿流孔(38)具有比為了輸入氣體(32)設(shè)置的第 一氣體穿流孔(34)更大的橫截面。
8. 如權(quán)利要求4或5所述的重復(fù)單元(10)，其特征在于，活性表面(22)基本上為矩形且被分為一個(gè)或多個(gè)基本上為矩形的供給區(qū)域(44)， 其中，為每個(gè)供給區(qū)域(44)設(shè)置一個(gè)用于輸入氣體(32)的第一氣體穿 流孔(34)和一個(gè)用于輸出氣體(32)的第二氣體穿流孔(38)。
9. 如權(quán)利要求7所述的重復(fù)單元(10)，其特征在于，第一氣體穿流 孔(34)和第二氣體穿流孔(38)設(shè)置在其所屬供給區(qū)域(44)的中軸線 上。
10. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的重復(fù)單元(10)，其特征在于， 流場(chǎng)(30)的外部的邊緣(42)被設(shè)計(jì)為流線形。
11. 一種燃料電池堆(8)，其特征在于，所述燃料電池堆具有如前述 權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的重復(fù)單元(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于燃料電池堆(8)的重復(fù)單元(10)，具有電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(20)和流場(chǎng)(30)，流場(chǎng)被設(shè)置用于為電解質(zhì)膜結(jié)構(gòu)(20)的活性表面(22)供給氣體(32)，流場(chǎng)還具有至少一個(gè)氣體穿流孔(34)。按照本發(fā)明，在活性表面(22)和氣體穿流孔(34)之間設(shè)置氣密的氣體流動(dòng)屏障(36)，從而使流過第一氣體穿流孔(34)的氣體環(huán)繞氣體流動(dòng)屏障(36)流動(dòng)，其中，氣體流動(dòng)屏障(36)在活性表面(22)的邊緣上的投影至少為氣體穿流孔(34)在活性表面(22)的邊緣上的投影的一半長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01M8/02GK101682046SQ200880016889
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者安德魯·賴納特 申請(qǐng)人:斯塔克塞拉有限公司