專利名稱：：用于電化學(xué)池的蓋及相關(guān)方法用于電化學(xué)池的蓋及相關(guān)方法發(fā)明優(yōu)先權(quán)根據(jù)35U.S.C.§119(e)，本非臨時申請要求于2008年1月17日提交的美國臨時專利申請序列61/021，822的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時專利申請序列通過引用結(jié)合在本文中。背景電化學(xué)池系統(tǒng)比如燃料電池系統(tǒng)，已經(jīng)被認(rèn)定為用于許多應(yīng)用的引人注目的電源。系統(tǒng)周圍和接近系統(tǒng)的環(huán)境條件都可以影響電化學(xué)池的運(yùn)轉(zhuǎn)和性能。接近電化學(xué)池的有利環(huán)境可以改善池性能。作為實例，濕度、溫度、反應(yīng)物的傳質(zhì)、以及在電化學(xué)池中存在的污染物質(zhì)或污染物水平可以影響池的性能。目前，可以將子系統(tǒng)整合到電化學(xué)池系統(tǒng)中來控制電化學(xué)池的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)并提供在電化學(xué)池中所想要的條件。例如，在一些燃料電池系統(tǒng)中，存在用于調(diào)節(jié)燃料電池內(nèi)部條件的外部增濕系統(tǒng)，加熱器和冷卻回路(coolingloops)，以及反應(yīng)物輸送泵和流場。備選地，已設(shè)計了這樣的燃料電池系統(tǒng)，其通過整合用于被動(passive)控制內(nèi)部條件的特征而使輔助組件的使用最小化。例如，已經(jīng)開發(fā)了具有用于燃料電池的平面結(jié)構(gòu)的燃料電池，其提供用于接收反應(yīng)物的被動供氧(passivebreathing)表面。保水阻擋層可以用于控制燃料電池的水分蒸發(fā)。常規(guī)地，保水阻擋層包括被設(shè)置在活性區(qū)(activeareas)上方的多孔材料和在燃料電池周界密封的非滲透性框架。主動控制系統(tǒng)可能導(dǎo)致大量的寄生功率(parasiticpower)損失和更大的總臺面面積(footprint)。此外，試圖被動控制內(nèi)部條件的現(xiàn)存技術(shù)仍然表現(xiàn)出膜脫水和顯著的性能損失。對于使用流場的燃料電池，雖然網(wǎng)狀(net)自增濕環(huán)境是可能的，但是由于在整個燃料電池中的不均勻的水含量和局部的熱點(diǎn)，總性能也可以是低的。對于平面燃料電池結(jié)構(gòu)，被動供氧表面的水分蒸發(fā)仍然可能導(dǎo)致膜脫水，并且其性能仍然被膜中不足的水含量所限制。附圖簡述在不必要按比例繪制的附圖中，相同標(biāo)記在所有數(shù)幅圖中都表示基本上相似的組件。具有不同字母后綴的相同標(biāo)記表示基本相似組件的不同情況。所述附圖主要通過實例而非限制的方式舉例說明在本文中討論的各種實施方案。圖1舉例說明了現(xiàn)有技術(shù)電化學(xué)池系統(tǒng)的橫截面視圖。圖2舉例說明了根據(jù)一些實施方案，包括可拆除蓋(off-setcover)的電化學(xué)池系統(tǒng)的橫截面視圖。圖3舉例說明了根據(jù)一些實施方案，包括具有任選多孔層的可拆除蓋的電化學(xué)池的橫截面視圖。圖4舉例說明了根據(jù)一些實施方案，包括具有任選多孔層的可拆除蓋的電化學(xué)池系統(tǒng)的橫截面視圖。圖5舉例說明了根據(jù)一些實施方案，通過使用可拆除蓋的電化學(xué)池供電的電子設(shè)備的透視圖。圖6舉例說明了根據(jù)一些實施方案，使用可拆除蓋的電子設(shè)備的透視圖。4圖7舉例說明了根據(jù)一些實施方案，將反應(yīng)物輸送到電化學(xué)池陣列的方法的流程框圖。圖8舉例說明了根據(jù)一些實施方案，所計算的擴(kuò)散長度相對于間隙高度的模擬結(jié)果的圖解圖。發(fā)明概述本發(fā)明的實施方案涉及電化學(xué)池系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括電化學(xué)池的陣列，所述電化學(xué)池陣列包括反應(yīng)表面，該表面具有一個或多個活性區(qū)域和一個或多個低活性區(qū)域(less-activeregion)，所述一個或多個低活性區(qū)域與所述一個或多個活性區(qū)域接觸。該系統(tǒng)還包括蓋，所述蓋包括傳輸層，該傳輸層具有一個或多個傳輸阻擋區(qū)域和一個或多個開口區(qū)域。所述傳輸阻擋區(qū)域接近于活性區(qū)域，而開口區(qū)域接近于低活性區(qū)域。實施方案還涉及包括傳輸層的電化學(xué)池陣列蓋，其包括傳輸層，所述傳輸層包括一個或多個傳輸阻擋區(qū)域和一個或多個開口區(qū)域。所述傳輸阻擋區(qū)域覆蓋電化學(xué)陣列中的一個或多個電化學(xué)池的一個或多個活性區(qū)域。實施方案還涉及用于操作電化學(xué)池陣列的方法，所述方法包括通過蓋中的開口區(qū)域使電化學(xué)池陣列的活性區(qū)域與反應(yīng)物流體接觸；和通過使用蓋抑制產(chǎn)物流體從局部環(huán)境中被移除。發(fā)明詳述以下詳述包括對附圖的引用，所述附圖構(gòu)成詳述的一部分。所述附圖通過舉例說明的方式顯示了其中可以實施本發(fā)明的具體實施方案。這些實施方案在此也稱作“實施例”。在本文中提到的所有出版物，專利以及專利文件通過引用以全文形式結(jié)合在本文中，如同單獨(dú)地通過引用結(jié)合。如果本文與通過引用結(jié)合的文件之間有不一致的用法，所結(jié)合的參考文件中的用法應(yīng)該視為在本文中用法的補(bǔ)充；對于不能協(xié)調(diào)的不一致，對照本文中的用法。在本文中，如在專利文件中通常的是，不定冠詞“a”或“an”用來包括一個或多于一個，不依賴于任何其它的情況或“至少一個”或“一個或多個”的用法。在此文件中，術(shù)語“或”用來表示非排他性的，因而“A或B”包括“A而非B”、“B而非A”以及“A和B”，除非另外指出。在后附權(quán)利要求中，術(shù)語“包括(including)”和“其中(inwhich)”被用作相應(yīng)術(shù)語“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的通俗英語等價物。并且，在下列的權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“包含”是開放式的，即，包括除權(quán)利要求中這樣的術(shù)語之后所列舉的那些之外的要素的系統(tǒng)、設(shè)備、制品或方法仍然被認(rèn)為落入該權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，在后附權(quán)利要求中，術(shù)語“第一”、“第二”和“第三”等僅用來作為標(biāo)記，而不意為對它們的物體強(qiáng)加數(shù)值條件。本發(fā)明的實施方案涉及用于電化學(xué)池陣列和相關(guān)系統(tǒng)的蓋。本發(fā)明涉及在電化學(xué)池陣列的活性區(qū)域和整合在蓋中的傳輸阻擋區(qū)域之間的新結(jié)構(gòu)關(guān)系，這出乎意料地改善了性能。具體地，蓋的傳輸阻擋區(qū)域被布置成接近電化學(xué)池的活性區(qū)域以在活性區(qū)域和外部環(huán)境之間提供傳輸屏障。傳輸阻擋區(qū)域可以遮擋全部或部分的活性區(qū)域。在一些實施方案中，電化學(xué)池可以是燃料電池。常規(guī)地，在較高電流密度的條件下操作電化學(xué)池比如燃料電池典型地有利于，通許向活性區(qū)輸送充足的反應(yīng)物。所述間接流路可以有利于跨過活性區(qū)域提供更有利條件以改善燃料電池性能的微氣候或局部環(huán)境。此間接流路可以有效地減少對正交于反應(yīng)表面的活性區(qū)域的傳輸并增加對反應(yīng)表面平面內(nèi)活性區(qū)域的傳輸，并且還可以包括通過多孔層的彎曲流。間接流與電化學(xué)池活性區(qū)域的周界的全部或僅一部分接觸?？梢詫⑸w整合在便攜設(shè)備的外殼中，例如這描述于題目為“由整合的燃料電池供電的設(shè)備(Devicespoweredbyconformablefuelcells)”的共同擁有美國專利申請公布2007/0090786中，和題目為“具有外部支撐體的柔性燃料電池(Flexiblefuelcellshavingexternalsupport)”的共同擁有美國專利申請公布2006/0127734中，所述美國專利申請公布的全部公開內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。可以將蓋設(shè)置在燃料電池的被動反應(yīng)物輸送表面上。燃料電池的結(jié)構(gòu)可以是平面型的，盡管蓋能夠遵照任何合適的結(jié)構(gòu)。這樣的燃料電池的實例可以在以下文獻(xiàn)中找到題目為“具有在電化學(xué)反應(yīng)層下的載流結(jié)構(gòu)的電化學(xué)池(ELECTROCHEMICALCELLSHAVINGCURRENT-CARRYINGSTRUCTURESUNDERLYINGELECTROCHEMICALREACTIONLAYERS)”的共同擁有美國專利申請公布2005/0250004中，或2008年9月25日提交的題目為“包括節(jié)省空間的流體集流室的燃料電池和相關(guān)方法(Fuelcellsystemsincludingspace-savingfluidplenumandrelatedmethods)，白勺共同擁有美國專利申請序列12/238，241中，所述美國專利申請公布的全部公開內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。蓋中所包括的材料可以包括傳導(dǎo)性或非傳導(dǎo)性材料的組合。^X如在本文中使用，“反應(yīng)表面”指的是在其中支持或進(jìn)行全部或部分的電化學(xué)反應(yīng)的電化學(xué)池陣列的表面。如在本文中使用，“活性區(qū)域”指的是與電化學(xué)池或池陣列的反應(yīng)表面接觸或整合在電化學(xué)池或池陣列的反應(yīng)表面中的反應(yīng)區(qū)域。所述活性區(qū)域支持全部或部分的電化學(xué)反應(yīng)。作為實例，活性區(qū)域可以包括一種或多種催化劑、傳導(dǎo)性或非傳導(dǎo)性材料、或者氣體擴(kuò)散層。如在本文中使用，“低活性區(qū)域”指的是與電化學(xué)池或池陣列的表面接觸或整合在電化學(xué)池或池陣列的反應(yīng)表面中的區(qū)域，其中沒有電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生或不支持電化學(xué)反應(yīng)，或者只有可忽略量的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生或只支持可忽略量的電化學(xué)反應(yīng)。低活性區(qū)域可以包括集流器、結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件或絕緣間隙(insulatinggaps)。如在本文中使用，“傳輸層”指的是在電化學(xué)池蓋中提供反應(yīng)物流的流路的區(qū)域。所述反應(yīng)物流可以主動或被動地通過流路。例如，傳輸層可以包括傳輸阻擋區(qū)域和開口區(qū)域。如在本文中使用，“傳輸阻擋區(qū)域”指的是阻礙、影響或阻止傳輸機(jī)理的材料或組件。例如，所述傳輸阻擋區(qū)域可以為機(jī)械蓋并且可以基本上或完全不能滲透空氣或水或者燃料電池反應(yīng)物(例如燃料)。例如，被阻礙、被影響或被阻止的機(jī)理可以為包括以下各項的傳輸機(jī)理的任意組合水從活性區(qū)蒸發(fā)(例如由于在活性區(qū)域上的對流流體流的減少)、完全或部分遣散的水蒸氣、在活性區(qū)域和外部環(huán)境之間的熱傳遞(與方向無關(guān))、污染物質(zhì)6和/或污染物(例如CO、NH3、NOx、揮發(fā)性有機(jī)化合物、鹽)的流入減少、電流從活性區(qū)的傳輸(或缺乏電流)，等。這些機(jī)理可以提供其它的有利條件，比如電化學(xué)池中增加的相對濕度、膜水化、較高的操作壓力、較高的極限電流密度、改善的面內(nèi)傳導(dǎo)性，等。傳輸阻擋區(qū)域可以是傳導(dǎo)性或非傳導(dǎo)性的，或可以為包含傳導(dǎo)性和非傳導(dǎo)性區(qū)域的復(fù)合材料。傳導(dǎo)性可以指導(dǎo)電性或?qū)嵝?。如果?dǎo)電，則傳輸阻擋區(qū)域與活性區(qū)域可以是電絕緣的。例如，一個或多個傳輸阻擋區(qū)域的部分可以是導(dǎo)電的，導(dǎo)熱的或它們的組合。傳輸阻擋區(qū)域可以是電絕緣的、熱絕緣的或它們的組合。如在本文中使用，“開口區(qū)域”指的是反應(yīng)物可以通過在其中流過的通路。所述開口區(qū)域可以為孔、通氣口、狹槽、面板、孔隙、多孔材料或多孔層。如在本文中使用，“電化學(xué)陣列”指的是電化學(xué)池的有序分組。例如，所述陣列可以為平面形的或圓柱形的。所述電化學(xué)池可以包括燃料電池，比如邊緣收集型燃料電池(edge-collectedfuelcells)。所述電化學(xué)池可以包括蓄電池。所述電化學(xué)池可以為原電池、電解槽(electrolyzer)、電解電池或它們的組合。所述燃料電池的實例包括質(zhì)子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池或它們的組合。所述電化學(xué)池可以包括金屬_空氣電池，比如鋅空氣燃料電池、鋅空氣蓄電池或它們的組合。如在本文中使用，“二維(2-D)燃料電池陣列”指的是一個方向薄并且支撐若干燃料電池的薄片。二維燃料電池陣列可以為柔性燃料電池層。柔性燃料電池層可以全部或部分是柔性的，以包括，例如，一個或多個柔性組件與一個或多個剛性組件整合的電化學(xué)層。所述燃料電池具有可從薄片的一面到達(dá)的一種類型的活性區(qū)或活性區(qū)域(例如正極)，和可從薄片的反面到達(dá)的另一種類型的活性區(qū)或活性區(qū)域(例如負(fù)極)?？梢栽O(shè)置活性區(qū)使其處于它們在薄片的相應(yīng)表面上的區(qū)域內(nèi)(例如，不是必須的是活性區(qū)覆蓋整個薄片，然而，燃料電池的性能可以隨著增大它的活性區(qū)而提高)。如在本文中使用，“外部環(huán)境”、“外部條件”或“環(huán)境條件”指的是接近于蓋的氣氛，無論所述環(huán)境存在于設(shè)備或外殼的內(nèi)部還是外部。例如，外部條件包括溫度、濕度、污染物質(zhì)或污染物水平。如在本文中使用，“局部環(huán)境”、“微氣候”或“局部條件”指的是接近于電化學(xué)池陣列的一個或多個活性區(qū)域的氣氛。這樣的微氣候可以為其中反應(yīng)物流體與電化學(xué)池的活性區(qū)域反應(yīng)的環(huán)境。例如，所述局部環(huán)境可以指活性區(qū)域和蓋的傳輸阻擋區(qū)域之間的容積內(nèi)的氣氛。例如，所述局部條件可以包括溫度、濕度、污染物質(zhì)或污染物水平。如在本文中使用，“金屬-空氣電池”指的是包括鋅空氣燃料電池、鋅空氣蓄電池或它們的組合的電化學(xué)池。參考圖1，顯示了常規(guī)電化學(xué)池系統(tǒng)的橫截面視圖100。該電化學(xué)池系統(tǒng)可以包括設(shè)置在反應(yīng)表面104上的散布有低活性區(qū)域108的活性區(qū)域106的組合。在平面型電化學(xué)池層中，可以將負(fù)極和正極設(shè)置在層相反的兩側(cè)上。在燃料電池中，對燃料電池層102的負(fù)極(未顯示)提供燃料(例如氫氣、甲醇、丁烷、甲酸)，同時對反應(yīng)表面104上的活性區(qū)域106(例如正極)提供氧化劑116(例如空氣)。燃料與氧化劑反應(yīng)形成電和反應(yīng)產(chǎn)物118(例如水蒸氣、CO2等，取決于燃料組成)。燃料電池通常需要某種形式的外部結(jié)構(gòu)提供支撐、壓縮等，以確保正確操作。由于電化學(xué)反應(yīng)取決于到達(dá)活性區(qū)域的反應(yīng)物通路，常規(guī)邏輯要求設(shè)置對于任何這樣支撐系統(tǒng)或蓋的非多孔區(qū)域使其遠(yuǎn)離燃料電池的活性區(qū)。如圖1所示，非多孔區(qū)域或傳輸阻擋層112被設(shè)置為接近于燃料電池陣列的低活性區(qū)域108，而開口區(qū)域114被設(shè)置為接近于陣列的活性區(qū)域106。以這樣的方式，對陣列的活性區(qū)域106提供最大量的進(jìn)氣116。此外，可以容易地將反應(yīng)產(chǎn)物118從反應(yīng)部位移除。對于操作電化學(xué)池陣列，比如使用質(zhì)子交換膜(PEM)的燃料電池陣列，進(jìn)一步的考慮因素是水平衡。因為膜的水含量影響質(zhì)子傳導(dǎo)性，所以質(zhì)子交換膜需要一定量的水化以便促進(jìn)質(zhì)子傳輸。然而，不能有太多的水而使得與電解質(zhì)結(jié)合的電極溢流(flood)，從而阻塞電極中的孔或妨礙以后的氣體擴(kuò)散。因此需要在膜的充分增濕和水從正極充分蒸發(fā)之間的平衡。這樣的平衡是難以達(dá)到的，特別在被動燃料電池中。參考圖2，根據(jù)一些實施方案，顯示了包括可拆除蓋的電化學(xué)池系統(tǒng)的橫截面視圖200。電化學(xué)池陣列202可以包括設(shè)置在反應(yīng)表面204上的一個或多個活性區(qū)域206和一個或多個低活性區(qū)域208。所述低活性區(qū)域208可以接觸或圍繞活性區(qū)域206，或者其間插入活性區(qū)域206，并且可以任選地分隔相鄰的活性區(qū)域206。例如，活性區(qū)域206與低活性區(qū)域208可以是交替的，以使得每個活性區(qū)域206可以在活性區(qū)域206的每一側(cè)上鄰接低活性區(qū)域208?；钚詤^(qū)域206可以具有寬度(w)220。傳輸層210，也可以被稱為“蓋”，可以包括開口區(qū)域214和傳輸阻擋區(qū)域212。在所示例的實施方案中，傳輸阻擋區(qū)域212可以與電化學(xué)池陣列的活性區(qū)域206基本上對齊，而開口區(qū)域214可以與陣列的低活性區(qū)域208基本上對齊。在這樣的結(jié)構(gòu)中，與反應(yīng)物流116直接到達(dá)活性區(qū)域106(如圖1所示)不同，相反地反應(yīng)物流216可以間接地被提供到活性區(qū)域206(如圖2所示)。在這樣的實施方案中，反應(yīng)物流可以從活性區(qū)域206的周界沿著活性區(qū)域206的平面被引導(dǎo)至活性區(qū)域206的反應(yīng)部位，而非直接與活性區(qū)域接觸。在圖2所示的實施方案中，到達(dá)活性區(qū)的空氣可以與活性區(qū)域的長度(垂直頁面)和氣隙δ222的尺寸成正比，并且與活性區(qū)域的寬度w(220)成反比。相反地，圖1所示的到達(dá)陣列活性區(qū)的空氣可以與活性區(qū)域106的長度(垂直頁面)和活性區(qū)域106的寬度120成正比。取決于活性區(qū)域和氣隙的尺寸，圖2所示的到達(dá)活性區(qū)域的空氣可以被減少(例如相對于圖1所示的陣列)。此外，向活性區(qū)域206的反應(yīng)部位傳輸氧化劑可以通過擴(kuò)散發(fā)生，而非對流傳輸氧化劑。為了使陣列恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)行，至少化學(xué)計量數(shù)量的氧化劑需要到達(dá)活性區(qū)域的反應(yīng)部位；然而，限制超過化學(xué)計量數(shù)量的氧化劑到達(dá)以防止膜干燥可以是有利的。模擬結(jié)果顯示圖2所示的結(jié)構(gòu)可以具有實際的尺寸極限。在其中電化學(xué)池陣列為空氣供氧燃料電池陣列、而可拆除蓋被設(shè)置在接近于陣列正極的實施方案中，為了使燃料電池仍然得到足夠的氧氣來運(yùn)行，方程1可以用于計算氧氣擴(kuò)散距離，其中Dffi為氧氣擴(kuò)散率，hf為δ222，F(xiàn)為法拉第常數(shù)(96485C),C002為在傳輸阻擋區(qū)域邊緣的氧氣濃度，I為耗氧速率(電流密度)。電流密度和耗氧速率也影響氧氣可得性；在較高消耗速率時，可能需要較多的氧氣到達(dá)來支持設(shè)備運(yùn)行。8圖8圖解說明了在假設(shè)氧氣通過充滿空氣的空間擴(kuò)散(與通過多孔層擴(kuò)散相反)，并且電流密度I為125mA/cm2，而在傳輸阻擋區(qū)域邊緣的氧氣濃度c°02為0.1的情況下，在固體蓋下氧氣可以橫向擴(kuò)散的最大距離相對于集流室(圖2中的δ-222)高度的關(guān)系曲線。參考圖3，可以在傳輸層310和陣列302之間設(shè)置任選的多孔中間層350。陣列302可以包括反應(yīng)表面304，其中活性區(qū)域306和低活性區(qū)域308由所述反應(yīng)表面304支撐或被整合在反應(yīng)表面304中。所述多孔中間層350可以被置于反應(yīng)表面304和傳輸層310之間。該多孔層可以以其自身的分立體的形式被設(shè)置在陣列302的反應(yīng)表面304上，可以被整合在全部或部分的反應(yīng)表面304中，或者可以被整合在傳輸層310中。如果多孔層被設(shè)置在陣列和蓋之間，則相對于通過開放空間的流體，通過多孔層的流體的不同(或較低的)擴(kuò)散率將影響模擬結(jié)果。從而，增加的多孔層可以影響活性區(qū)域的最大可允許寬度《(322)。例如，如果流體在多孔介質(zhì)中的擴(kuò)散率低于流體在開放空間中的擴(kuò)散率，則最大擴(kuò)散長度(和因此活性區(qū)域的最大寬度)將低于在蓋和所述池之間沒有多孔介質(zhì)的實施方案中的最大擴(kuò)散長度。除了影響向電化學(xué)池提供反應(yīng)物，蓋，包括傳輸阻擋區(qū)域的位置和尺寸、開口區(qū)域的位置和尺寸和任選的多孔層，還可以影響應(yīng)產(chǎn)物流體從接近于陣列的局部環(huán)境的移除。例如，在空氣供氧的燃料電池陣列中，蓋可以影響氧氣到達(dá)陣列的正極，但是也可以阻礙產(chǎn)物水蒸氣從局部環(huán)境的移除。多孔層可以通過以下方式提供益處影響局部環(huán)境中的擴(kuò)散率，以此向正極提供足夠的氧氣來支持電化學(xué)反應(yīng)，但是產(chǎn)物水的擴(kuò)散被限制為足以提供質(zhì)子在離子交換膜中適當(dāng)?shù)膫鲗?dǎo)性以同樣地支持所述反應(yīng)，而沒有被抑制到燃料電池陣列的正極由于過多的水而溢流的程度。在另一個實例中，蓋可以被安置成接近于燃料電池陣列的負(fù)極，并可以影響向負(fù)極提供的燃料的速率和數(shù)量。多孔層可以是由適應(yīng)性(adaptable)材料制備的。多孔層可以是由熱響應(yīng)性聚合物制備的。所述聚合物可以包含多個孔隙。蓋中包括的適應(yīng)性材料可以對以下各項響應(yīng):蓋的外部條件、在燃料電池處或接近燃料電池處的條件、主動控制機(jī)理、其它刺激源或它們的任意組合。條件的一些實例包括溫度、濕度、電流，等。熱響應(yīng)性適應(yīng)性材料的一個實例描述在于2001年5月29日提交的題目為“具有整合在其中的熱響應(yīng)性聚合物的燃料電池(FUELCELLHAVINGATHERMO-RESPONSIVEPOLYMERINCORPORATEDTHEREIN)，，的美國專利6，699，611中，其公開內(nèi)容結(jié)合在本文中。蓋可以包括多個組件或?qū)?。例如，蓋可以包括設(shè)置在傳輸層(具有傳輸阻擋區(qū)域和開口區(qū)域)和電化學(xué)池之間的多孔層。蓋、外層、多孔層、其它合適的層或它們的任意組合可以是可拆除的和/或可以包括對刺激源響應(yīng)的適應(yīng)性材料。具有可拆除特性的蓋和適應(yīng)性材料的實例描述在于2008年9月25日提交的題目為“燃料電池蓋(FUELLCELLC0VER)”的共同擁有的共同未決美國專利申請12/238,040中，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合在本文中。參考圖2和3，蓋或傳輸層包括接近于活性區(qū)域206、306的傳輸阻擋區(qū)域212、312，和接近于電化學(xué)池的低活性區(qū)域208、308的開口區(qū)域214、314?？梢詫鬏斪钃鯀^(qū)域212、312設(shè)置為使它們基本上與活性區(qū)域206、306對齊，或可以設(shè)置為使它們的寬度稍微9小于活性區(qū)域?qū)挾?《)220、320，或稍微大于活性區(qū)域?qū)挾?20、320。在這樣的實施方案中，傳輸阻擋區(qū)域212、312與低活性區(qū)域208、308交迭是有可能的。適當(dāng)?shù)兀O(shè)置在低活性區(qū)域206、306上方的傳輸阻擋區(qū)域212、312部分可以大于低活性區(qū)域208、308上面的部分。開口區(qū)域214、314允許反應(yīng)物與電化學(xué)池陣列接觸_可以改變開口區(qū)域的尺寸以或多或少允許反應(yīng)物到達(dá)陣列。在一些實施方案中，蓋可以用于影響氧化劑向一個或多個燃料電池的正極區(qū)域的傳輸。傳輸阻擋區(qū)域212、312可以完全與活性區(qū)域206、306對齊或者與活性區(qū)域206、306交迭。開口區(qū)域214、314可以基本上與低活性區(qū)域208、308對齊，或者在寬度上可以小于或大于低活性區(qū)域208、308。如果傳輸阻擋區(qū)域212、312是導(dǎo)電的，它們與活性區(qū)域206、306可以是部分或完全電絕緣的。例如，這可以通過以下方式而實現(xiàn)基本上使傳輸阻擋區(qū)域212、312與活性區(qū)域206、306絕緣、使傳輸阻擋區(qū)域212、312與低活性區(qū)域208絕緣、或使傳輸阻擋區(qū)域212、312與上述兩者任何一個的至少一部分絕緣。傳輸阻擋區(qū)域212、312可以與所選活性區(qū)域和低活性區(qū)域絕緣以便避免陣列中相鄰電池之間的短路。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是對于可能的電學(xué)結(jié)構(gòu)有很多變化(例如并聯(lián)、串聯(lián)、它們的組合)，而電絕緣可以相應(yīng)地確定。參考圖4，其中多孔中間層452沒有延伸穿過整個電化學(xué)池陣列402的實施方案的橫截面示意圖。應(yīng)理解的是該示意圖只為了舉例說明的目的，并且多孔中間層452可以大于或小于所示例的，或者備選地，多孔層可以延伸穿過活性區(qū)域406的寬度422，但是具有越過低活性區(qū)域的不連續(xù)性。雖然以上論述涉及使氧化劑與電化學(xué)池陣列的正極接觸，但是可以將同樣的原理應(yīng)用于使反應(yīng)物(例如燃料)與電化學(xué)池陣列的負(fù)極接觸。參考圖5，根據(jù)一些實施方案，顯示了由使用可拆除蓋的電化學(xué)池供電的電子設(shè)備的透視圖300。可拆除蓋304可以被附加于電子設(shè)備302或與電子設(shè)備302接觸。蓋304可以包括開口306、308，比如通氣口、狹槽或面板。蓋304可以包括多個孔隙或孔402(見圖6)?？梢詫⒚姘迮渲迷谏w內(nèi)以改變開口區(qū)域或開口306、308的尺寸。例如，蓋304還可以包括多孔材料?？梢蕴峁┻@樣的面板，其改變開口區(qū)域或開口306、308的孔徑(例如通過滑動跨過開口區(qū)域)以改變活性區(qū)域和外部環(huán)境之間的反應(yīng)物流量?？梢愿淖兠姘宓奈恢靡赃m應(yīng)各種具有暴露活性區(qū)域的電化學(xué)池。例如，可以安置面板以有選擇地暴露部分的電化學(xué)池活性區(qū)，或者有選擇地暴露部分的電化學(xué)池陣列。面板的位置可以由使用者通過手動或電子裝置驅(qū)動，或者可以基于檢測條件驅(qū)動。改變面板位置的條件的一些實例包括便攜式應(yīng)用設(shè)備的外部環(huán)境條件、系統(tǒng)性能和模式，比如待機(jī)模式或功率輸出模式。電子設(shè)備302可以為燃料電池供電設(shè)備。所述設(shè)備302可以為蜂窩式電話、衛(wèi)星電話、PDA、智能電話、膝上型計算機(jī)、計算機(jī)附件、超級移動個人電腦(UMPC)、顯示器、個人音頻或視頻播放器、醫(yī)療器械、電視機(jī)、發(fā)射器、接收器、照明裝置、手電筒或電子玩具。例如，所述設(shè)備302可以為用于燃料電池供電電子設(shè)備的加燃料器比如電解槽。例如，盡管可以使用任何合適的燃料比如甲醇、氨硼烷、胼、乙醇、甲酸、丁烷、硼氫化物等，但用于燃料電池的燃料可以為氫氣。蓋304可以被拆除或者可以被整合在設(shè)備302的外殼中。例如，蓋304的一個或多個傳輸阻擋區(qū)域可以被整合在設(shè)備302的外殼中。參考圖7，根據(jù)一些實施方案，顯示了操作電化學(xué)池陣列的方法的流程框圖700。電化學(xué)池陣列可以包括反應(yīng)表面，所述反應(yīng)表面具有一個或多個活性區(qū)域和與所述的一個或多個活性區(qū)域接觸的一個或多個低活性區(qū)域。所述活性區(qū)域可以包括催化劑和離子交換膜。蓋可以包括流體可以通過的開口區(qū)域和部分或基本上不能滲透流體的傳輸阻擋區(qū)域。蓋的傳輸阻擋區(qū)域可以接近于陣列的活性區(qū)域，而蓋的開口區(qū)域可以接近于陣列的低活性區(qū)域。蓋和電化學(xué)池陣列的反應(yīng)表面可以限定接近于陣列活性區(qū)域的局部環(huán)境。電化學(xué)池陣列的活性區(qū)域可以通過蓋中的開口區(qū)域與反應(yīng)物流體接觸。此外，通過使用蓋，可以抑制產(chǎn)物流體從接近于電化學(xué)池的局部環(huán)境中被移除。在具有離子交換膜的燃料電池陣列的情況下，抑制產(chǎn)物流體的移除還可以導(dǎo)致離子交換膜的水化或增濕，這將有益于陣列的運(yùn)行。接觸702和抑制704可以是被動的，比如通過擴(kuò)散。反應(yīng)物可以隨著間接通路進(jìn)入活性區(qū)域(通過蓋中的開口區(qū)域)，這可以降低反應(yīng)物的速率。例如，這樣的反應(yīng)物流可以比對流更易擴(kuò)散?？梢杂绊憽⑾拗苹蚍恋K反應(yīng)物流與活性區(qū)域接觸702和抑制704產(chǎn)物流的移除。例如，影響可以包括改變開口區(qū)域的尺寸或引導(dǎo)反應(yīng)物的流通過多孔層。如果多孔層包含適應(yīng)性材料，影響可以包括改變適應(yīng)性材料的性質(zhì)。例如，所述適應(yīng)性材料的性質(zhì)可以為它的孔隙率。可以隨著接近于陣列的電化學(xué)池的環(huán)境條件改變接觸702和抑制704。所述環(huán)境條件可以包括溫度、濕度或環(huán)境污染水平中的一個或多個。例如，還可以隨著信號改變接觸702和抑制704。例如，可以隨著信號加熱適應(yīng)性材料。通過加熱適應(yīng)性材料，可以改變一個或多個適應(yīng)性材料的性質(zhì)。在另一個實例中，可以隨著信號擴(kuò)大或減小開口區(qū)域的孔徑?？梢灾芷谛缘卮_定或連續(xù)地監(jiān)控電化學(xué)池陣列的性能。以上說明意為說明性的而非限制性的。例如，上述實施例可以以彼此組合的方式使用。比如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以通過評閱以上描述而使用其它的實施方案。并且，在以上詳述中，各種特征可以組合在一起而使公開內(nèi)容簡化。這不應(yīng)被理解為未要求保護(hù)的公開特征對于任一權(quán)利要求都是必要的意思。相反地，發(fā)明主題可以少于具體公開實施方案的所有特征。因而，后附權(quán)利要求據(jù)此被結(jié)合在詳述中，同時每個權(quán)利要求自身作為一個單獨(dú)的實施方案。本發(fā)明的范圍應(yīng)根據(jù)后附權(quán)利要求，連同這些權(quán)利要求被授權(quán)的等價物的整個范圍來確定。遵照37C.F.R.§1.72(b)提供摘要以使讀者迅速地確定本技術(shù)公開內(nèi)容的性質(zhì)和要點(diǎn)。提交的摘要應(yīng)理解為其不會被用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或含義。權(quán)利要求一種電化學(xué)池系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電化學(xué)池的陣列，所述電化學(xué)池的陣列包括反應(yīng)表面，所述表面具有一個或多個活性區(qū)域和一個或多個低活性區(qū)域，所述一個或多個低活性區(qū)域與所述一個或多個活性區(qū)域接觸；和蓋，所述蓋包括傳輸層，所述傳輸層具有一個或多個傳輸阻擋區(qū)域和一個或多個開口區(qū)域；其中所述傳輸阻擋區(qū)域接近于所述活性區(qū)域，并且所述開口區(qū)域接近于所述低活性區(qū)域。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸阻擋區(qū)域基本上與所述活性區(qū)域?qū)R。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述開口區(qū)域基本上與所述低活性區(qū)域?qū)R。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述電化學(xué)池包括燃料電池。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述一個或多個低活性區(qū)域分隔相鄰的活性區(qū)域。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述電化學(xué)池包括原電池、電解電池、電解槽或它們的組合。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中燃料電池包括質(zhì)子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池或它們的組合。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述電化學(xué)池包括金屬_空氣電池。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述一個或多個活性區(qū)域包含一種或多種催化劑。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述蓋是可拆除的。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述蓋被整合到用于便攜式設(shè)備的外殼中。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述一個或多個傳輸阻擋區(qū)域基本上不能滲透水。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述一個或多個傳輸阻擋區(qū)域基本上不能滲透空氣。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述一個或多個傳輸阻擋區(qū)域的至少一部分是導(dǎo)電的、導(dǎo)熱的或它們的組合。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述傳輸阻擋區(qū)域的傳導(dǎo)性部分與所述反應(yīng)表面的至少一部分電絕緣。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述一個或多個傳輸阻擋區(qū)域是電絕緣的、熱絕緣的或它們的組合。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其還包括多孔層。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述多孔層被設(shè)置在所述蓋和所述電化學(xué)池的陣列之間。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)池系統(tǒng)，其中所述多孔層被設(shè)置在所述陣列的所述反應(yīng)表面上。20.一種電化學(xué)池陣列蓋，所述蓋包括傳輸層，所述傳輸層包括一個或多個傳輸阻擋區(qū)域和一個或多個開口區(qū)域；其中所述傳輸阻擋區(qū)域覆蓋電化學(xué)陣列中的一個或多個電化學(xué)池的一個或多個活性區(qū)域。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電化學(xué)池陣列蓋，其中所述蓋是可拆除的。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電化學(xué)池陣列蓋，其還包括面板，所述面板被構(gòu)造成改變所述一個或多個開口區(qū)域的尺寸。23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電化學(xué)池陣列蓋，其中所述一個或多個傳輸阻擋區(qū)域是導(dǎo)電的、導(dǎo)熱的或它們的組合。24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電化學(xué)池陣列蓋，其中所述開口區(qū)域包括狹槽、通氣口、孔、多孔材料或它們的組合。25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電化學(xué)池陣列蓋，其還包括多孔層。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電化學(xué)池陣列蓋，其中所述多孔層包含適應(yīng)性材料。27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電化學(xué)池陣列蓋，其中所述多孔層包含熱響應(yīng)性聚合物。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電化學(xué)池陣列蓋，其中所述熱響應(yīng)性聚合物包含多個孔隙。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電化學(xué)池陣列蓋，其中所述孔隙在較高的溫度下減少。30.一種用于操作電化學(xué)池陣列的方法，所述方法包括通過蓋中的開口區(qū)域使電化學(xué)池陣列的活性區(qū)域與反應(yīng)物流體接觸，所述電化學(xué)池陣列包括反應(yīng)表面，所述表面具有一個或多個活性區(qū)域和一個或多個低活性區(qū)域，所述一個或多個低活性區(qū)域被所述一個或多個活性區(qū)域穿插，所述蓋包括流體可以通過其中的開口區(qū)域，和基本上不能滲透流體的傳輸阻擋區(qū)域，其中所述蓋的所述傳輸阻擋區(qū)域接近于所述陣列的所述活性區(qū)域，并且其中所述蓋的所述開口區(qū)域接近于所述陣列的所述低活性區(qū)域，并且其中所述蓋和所述電化學(xué)池陣列的所述反應(yīng)表面限定接近于所述陣列的所述活性區(qū)域的局部環(huán)境，通過使用所述蓋抑制產(chǎn)物流體從所述局部環(huán)境中被移除。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述的活性區(qū)域包括催化劑和離子交換膜，所述方法還包括用所述產(chǎn)物流體將所述離子交換膜水化。32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，所述方法還包括改變使反應(yīng)物流體與所述活性區(qū)域接觸的速率并且改變對產(chǎn)物流體移除的抑制。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中改變所述速率包括改變所述蓋的所述開口區(qū)域的尺寸。34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中改變所述速率包括引導(dǎo)所述流體通過多孔層。35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述多孔層包含適應(yīng)性材料。全文摘要本發(fā)明的實施方案涉及包括影響反應(yīng)物流進(jìn)入電化學(xué)池陣列的蓋的電化學(xué)池系統(tǒng)。文檔編號H01M8/02GK101919094SQ200980102519公開日2010年12月15日申請日期2009年1月16日優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日發(fā)明者杰勒德·F·麥克萊恩,杰里米·舒滕,肖恩·李斯特申請人:安格斯喬動力公司