包括空間節(jié)約型流體增壓室的燃料電池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃料電池系統(tǒng)，包括：柔性燃料電池層，該柔性燃料電池層包括兩個或更多個燃料電池，該兩個或更多個燃料電池基本上被集成在一個二維層內；襯底，該襯底結合至該二維層，且在該襯底和該二維層之間形成封閉區(qū)域；以及一個或多個內部支撐件，該一個或多個內部支撐件與該二維層接觸，其中該襯底包括流體歧管以將流體引入該封閉區(qū)域，以及其中該流體歧管進一步包括歧管導管層和第一密封層，并且其中該歧管導管層和該第一密封層限定燃料能夠通過其中的通道。
【專利說明】包括空間節(jié)約型流體增壓室的燃料電池系統(tǒng)
[0001]本申請是2008年9月25日提交的題為“包括空間節(jié)約型流體增壓室的燃料電池系統(tǒng)以及相關方法”的PCT/CA2008/001713號發(fā)明專利的分案申請，原申請于2010年5月5日進入中國國家階段，申請?zhí)枮?00880114733.0。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)，更具體地涉及包括空間節(jié)約型流體增壓室的燃料電池系統(tǒng)。
【背景技術】
[0003]便攜式電子設備在尺寸上趨于變小，同時對性能的要求在提高。隨著電子部件被設計得在尺寸上越來越小并納入精密且復雜的技術，對相關電源的要求也變得越來越高。例如，電源可能需要占據更少的體積或更小的覆蓋區(qū)(footprint)以適應該部件的技術添加或總部件尺寸的減小。進一步，該添加的技術可能需要電源持續(xù)更長的時間，或以均勻的速率輸送電能以使電子部件的性能平穩(wěn)。
[0004]電源的一個實例是燃料電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)可以包括一個或多個燃料電池層，每個層都包括陽極、陰極以及插在陽極和陰極之間的電解質膜。包括這樣的層的燃料電池系統(tǒng)通常包括一種用于將空氣供應至陰極的裝置，以及一種用于以可接受的壓力水平將燃料或其他反應流體(reactant fluid)供應至陽極的裝置。
[0005]為了制造更小的燃料電池系統(tǒng)，仍須滿足許多技術需求(例如，密封需求)，同時力圖適應減小的空間需求。例如，流體供應部件需要持續(xù)地從流體源向燃料電池的陽極供應燃料。此燃料供應應當以可接受的壓力水平和輸送速度進行，而不在燃料電池系統(tǒng)中占用總體上過大的體積，且不影響燃料電池系統(tǒng)的性能。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的實施方案涉及一種燃料電池系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:流體歧管，其具有第一側和第二側，位于該第一側的至少一個歧管出口，以及歧管入口一其經由位于該流體歧管內的流體引導槽(fluid directing recess)流體連通至(fluidly coupled to)該歧管出口 ；燃料電池層，其包括至少一個燃料電池，其中該燃料電池層的至少一部分被聯(lián)結至(bond to)該流體歧管的第一側，使得該燃料電池層基本上鄰近于該流體歧管的第一側；以及封閉區(qū)域(enclosed region),其由該燃料電池層與該流體歧管聯(lián)結而成。該燃料電池層或流體歧管的一個或多個部分適于，應所述封閉區(qū)域被經過歧管出口引入的流體加壓(pressurize),而相互遠離地變形。
[0007]實施方案也涉及一種運行燃料電池系統(tǒng)的方法，包括:經由流體歧管，將流體引入燃料電池系統(tǒng)的封閉區(qū)域，這足以增加封閉區(qū)域內的壓力；以及向該燃料電池層或該流體歧管的一個或多個部分施加應力(stress)，這足以將該封閉區(qū)域轉變?yōu)榱黧w增壓室(fluidplenum)。[0008]實施方案涉及一種柔性燃料電池層。該層包括:兩個或多個燃料電池，其基本上被集成在一個二維層內；以及襯底，其結合至(couple to)該層，且在該襯底和該層之間形成封閉區(qū)域。該層可以被放置在平面或非平面構型中，且該層被配置為使得當其自支撐(self-supported)時其是可運行的。
[0009]本發(fā)明的實施方案還涉及一種燃料電池系統(tǒng)，包括:
[0010]柔性燃料電池層，該柔性燃料電池層包括兩個或更多個燃料電池，該兩個或更多個燃料電池基本上被集成在一個二維層內；
[0011]襯底，該襯底結合至該二維層，且在該襯底和該二維層之間形成封閉區(qū)域；以及
[0012]一個或多個內部支撐件，該一個或多個內部支撐件與該二維層接觸，
[0013]其中該襯底包括流體歧管以將流體引入該封閉區(qū)域，以及
[0014]其中該流體歧管進一步包括歧管導管層和第一密封層，并且其中該歧管導管層和該第一密封層限定燃料能夠通過其中的通道。
[0015]在一個優(yōu)選實施方案中，所述柔性燃料電池層被配置為使得當其自支撐時是可運行的。
[0016]在一個優(yōu)選實施方案中，所述柔性燃料電池層包括基本上被集成在該二維層內的集電部件。
[0017]在一個優(yōu)選實施方案中，所述流體歧管通過外圍密封被結合至所述柔性燃料電池層，以形成封閉區(qū)域。
[0018]在一個優(yōu)選實施方案中，所述一個或多個內部支撐件結合至所述流體歧管。
[0019]在一個優(yōu)選實施方案中，所述一個或多個內部支撐件被配置為限制所述柔性燃料電池層的向外擴張。
[0020]在一個優(yōu)選實施方案中，所述流體歧管被配置為將所述封閉區(qū)域各處的燃料維持在均勻壓力。
[0021]在一個優(yōu)選實施方案中，所述柔性燃料電池層或流體歧管的一個或多個部分適于，應所述封閉區(qū)域的加壓，而相互遠離地變形。
[0022]在一個優(yōu)選實施方案中，所述流體歧管進一步包括第二密封層，以及其中所述第一密封層結合至所述歧管導管層的第一側，所述第二密封層結合至所述歧管導管層的第二偵牝以及其中所述歧管導管層的第一側與所述歧管導管層的第二側相對。
[0023]在一個優(yōu)選實施方案中，所述流體歧管限定多個入口，每個入口被配置為將燃料引導進入所述流體歧管。
[0024]在一個優(yōu)選實施方案中，所述流體歧管限定多個出口，每個出口被配置為將燃料引導出所述流體歧管并且進入所述封閉區(qū)域。
[0025]在一個優(yōu)選實施方案中，所述流體歧管進一步包括流體壓力調節(jié)器組件，該流體壓力調節(jié)器組件被配置為在燃料通過所述流體歧管時降低燃料壓力。
[0026]在一個優(yōu)選實施方案中，所述流體壓力調節(jié)器組件限定共面流體調節(jié)器設備陣列。
[0027]在一個優(yōu)選實施方案中，所述柔性燃料電池層和所述流體歧管被配置為變形得相互遠離0.5mm。
[0028]在一個優(yōu)選實施方案中，所述柔性燃料電池層和所述流體歧管被配置為變形得足夠遠離，以允許裸眼察覺到變形。
[0029]在一個優(yōu)選實施方案中，所述柔性燃料電池層和所述流體歧管被配置為變形得相互遠離毫米數量級。
[0030]在一個優(yōu)選實施方案中，所述流體歧管通過外圍密封被結合至所述柔性燃料電池層，以形成所述流體歧管和所述柔性燃料電池層之間的封閉區(qū)域，以及其中所述內部支撐件結合至所述柔性燃料電池層和所述流體歧管二者，以及其中所述一個或多個內部支撐件被配置為限制所述柔性燃料電池層的向外擴張，以及其中所述流體歧管進一步包括第二密封層，以及其中所述第一密封層結合至所述歧管導管層的第一側，所述第二密封層結合至所述歧管導管層的第二側，以及其中所述歧管導管層的第一側與所述歧管導管層的第二側相對，以及其中所述柔性燃料電池層被配置為使得當其自支撐時是可運行的，以及其中所述流體歧管被配置為將所述封閉區(qū)域各處的燃料維持在均勻壓力。
[0031]在一個優(yōu)選實施方案中，所述襯底包括燃料電池系統(tǒng)結構性構件、流控部件、流體壓力調節(jié)器設備、流體儲存室、電子設備的一部分、或其組合。
[0032]在一個優(yōu)選實施方案中，所述一個或多個內部支撐件包括聯(lián)結構件，其中該聯(lián)結構件適于將所述二維層的至少一部分聯(lián)結至所述襯底的至少一部分。
[0033]在一個優(yōu)選實施方案中，所述聯(lián)結構件的至少一部分是導電的，以及其中所述聯(lián)結構件與該襯底的一個或多個導電部分接觸。
[0034]在一個優(yōu)選實施方案中，所述一個或多個內部支撐件響應于所述二維層或所述襯底中的運動而坍縮或膨脹。
[0035]在一個優(yōu)選實施方案中，所述一個或多個內部支撐件包括粘合構件、焊接構件、軟焊構件、銅焊構件、和機械緊固件中的至少一種。
[0036]在一個優(yōu)選實施方案中，進一步包括外部支撐結構，該外部支撐結構被布置為限制所述二維層或所述襯底相互遠離地向外變形。
[0037]在一個優(yōu)選實施方案中，所述外部支撐結構包括便攜式電子設備的外殼的一部分。
[0038]在一個優(yōu)選實施方案中，所述二維層包括燃料電池陣列。
[0039]在一個優(yōu)選實施方案中，所述柔性燃料電池層可被放置在非平面構型中以運行。
[0040]在一個優(yōu)選實施方案中，所述柔性燃料電池層可被放置在平面構型中以運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]在附圖中，各視圖中相同的標號表不相似的部件。具有不同字母下標的相同標號表示相似部件的不同實例。這些附圖通過例示而非限制的方式，概要地示出了在本說明書中討論的各種實施方案。
[0042]圖1根據一些實施方案，示出了一個燃料電池系統(tǒng)的分解圖，該燃料電池系統(tǒng)包括一個當加壓時可變形為流體增壓室的封閉區(qū)域。
[0043]圖2根據一些實施方案,不出了一個燃料電池系統(tǒng)的局部橫截面圖，該燃料電池系統(tǒng)包括一個流體歧管、一個聯(lián)結構件以及至少一個燃料電池。
[0044]圖3A-3E根據一些實施方案，示出了各種其他實施方案的簡化橫截面圖，其中當封閉區(qū)域被加壓時，燃料電池層或流體歧管或二者均變形以創(chuàng)建一個流體增壓室。[0045]圖4A根據一些實施方案，示出了一個由燃料電池系統(tǒng)驅動的便攜式電子設備的等距圖。
[0046]圖4B根據一些實施方案，示出了一個由燃料電池系統(tǒng)驅動的便攜式電子設備的、諸如沿圖4A中的線3B-3B截取的橫截面圖。
[0047]圖5根據一些實施方案，示出了一個流體壓力調節(jié)器設備陣列的橫截面圖。
[0048]圖6根據一些實施方案，示出了一種使用燃料電池系統(tǒng)的方法的方塊流程圖。
【具體實施方式】
[0049]【具體實施方式】包括對附圖——其構成該具體說明的一部分——的參考。這些附圖通過示例的方式，示出了本發(fā)明可以被實踐于的具體實施方案。這些實施方案在此也被稱為“實施例”。本文中提及的所有出版物、專利和專利文獻均以引用方式完全納入本文，如同以引用方式單獨地納入那樣。在本文與以引用方式納入的那些文獻之間出現不一致的用法(usage)的情況下，則所納入的引用文獻中的用法應被視為對本文中的用法的補充；對于不可調和的 矛盾，以本文中的用法為準。
[0050]在本文中，如專利文獻中普遍的那樣，術語“一”(〃a〃0r〃an〃)被用來包括一個或多于一個，獨立于如“至少一個”或“一個或多個”那樣的任何其他情況或用法。在本文中，除非另有指示，術語“或”被用來表示非排他的或，使得“A或B”包括“A而非B”、“B而非A”以及“A和B”。
[0051]在所附權利要求中，術語“包含”和“在……中”分別被用作術語“包括”和“其中”的直白英語等價物。而且，在所附權利要求中，術語“包含”和“包括”是開放性的，即，在一個權利要求中，包括了在這樣的術語之后列出的元素以外的元素的系統(tǒng)、設備、物品或方法仍被認為落在該權利要求的范圍內。此外，在下列權利要求中，術語“第一”、“第二”和“第三”等僅用于標注，并不旨在向其對象強加數目要求。
[0052]便攜式電子設備一諸如移動電話、膝上電腦、電腦附件、顯示器、個人音頻或視頻播放器、醫(yī)療設備、電視機、發(fā)射機、接收機、照明設備(包括戶外照明或閃光燈)、電子玩具、電動工具、或任何常規(guī)上使用電池的設備——在尺寸上趨于變小，同時對性能的要求在提高。因此，燃料電池系統(tǒng)可能需要僅占用電子設備總體積中的一小部分體積，同時仍然提供對燃料電池的燃料或其他反應流體的恰當的分配控制。盡管如此，現有的燃料電池系統(tǒng)要么過大而不適于用在電子設備中，要么不能提供允許該設備正確運行的必要的流體分配控制。舉例而言，現有的由燃料電池供電的便攜式電子設備通常是圍繞燃料電池和相關燃料存儲所需的空間來設計的，而不是將燃料電池系統(tǒng)設計為適合置于電子設備內。這樣的設計順序常常會導致過于龐大的設備。
[0053]本發(fā)明人已認識到，需要，但不限于，一種具有減小的容積需求、但能夠將燃料或其他反應流體以可接受的壓力水平并以均勻方式供應至燃料電池的陽極的流體供應系統(tǒng)。本發(fā)明人已進一步認識到，位于流控部件和燃料電池之間的可變形封閉區(qū)域允許燃料以可接受的壓力水平和輸送速度被供應至陽極，同時允許更緊湊的燃料電池系統(tǒng)。
[0054]在一個實施例中，一個燃料電池系統(tǒng)包括:流體歧管，其具有第一側和第二側、位于該第一側的至少一個歧管出口、以及歧管入口一其經由該流體歧管內的流體引導槽流體連通至該歧管出口 ；燃料電池層，其包括至少一個燃料電池，其中該燃料電池層的一部分被聯(lián)結(例如外圍地(peripherally)聯(lián)結)至該流體歧管的第一側；以及封閉區(qū)域，其由該燃料電池層與該流體歧管聯(lián)結而成。
[0055]初始(例如，在剛剛被制成時)，封閉區(qū)域可以基本上不占體積，此時燃料電池層鄰近于襯底(諸如流體歧管)的第一主要側(majorside)。然而，燃料電池層、流體歧管或二者可以整體地或部分地是柔性的(flexible)，因此可以在適度的壓力下變形，或者可以包括使這些部件能夠適于響應所施加的應力的、固有的材料屬性，諸如彈性(elasticity)。因此，當來自歧管出口的流體(例如，燃料)使封閉區(qū)域加壓時，燃料電池層或流體歧管的一個或多個部分可以相互遠離地變形。這使得封閉區(qū)域從基本上不占體積轉變?yōu)榫哂凶阋杂米饔糜谌剂想姵貙拥牧黧w分配增壓室的體積的區(qū)域。或者，通過加壓流體的引入而施加的應力可以導致燃料電池層、其一部分、或流體歧管產生足以使封閉區(qū)域化學地或物理地轉變
為流體增壓室-諸如燃料增壓室-的適應(adaptation)或更改(modification)。如
果流體壓力被再次降低(例如，在延時關閉(prolonged shutdown)之后),增壓室可以根據部件的柔性而整體地或部分地坍縮。然而，應流體壓力的重新施加，封閉區(qū)域可以再次膨脹或以其他方式充分地轉變以用作流體增壓室。
[0056]因此，所描述的燃料電池系統(tǒng)和方法具有減小的體積需求(volumetricrequirement)。進一步，盡管該燃料電池系統(tǒng)可以額外地采用外部支撐件或固定件(fixture)以支撐在燃料電池層和流體歧管之間形成的流體增壓室，但外部支撐件和固定件不是必需的。因此，該柔性燃料電池層和/或柔性流體歧管是“自支撐的”部件，也即，它們的功能的實現不需要外部支撐件或固定件。這種“自支撐的”柔性燃料電池層不僅在初始沒有流體增壓室的系統(tǒng)的制造中是有用的，而且它們在其他系統(tǒng)中也可以是有用的。
[0057]在一個實施例中，流體歧管出口側和燃料電池層之間的距離在封閉區(qū)域未加壓狀態(tài)下大約等于聯(lián)結構件的橫截面厚度。在另一個實施例中，流體歧管和燃料電池層的組合橫截面厚度在封閉區(qū)域未加壓狀態(tài)下為約5mm或更小、約Imm或更小、或約0.6mm或更小。
[0058]本系統(tǒng)和方法使得，但不限于，燃料電池系統(tǒng)占據電子部件或安裝有該燃料電池系統(tǒng)的設備的更少體積或更小覆蓋區(qū)，同時仍然滿足該部件或設備的電源要求。本燃料電池系統(tǒng)和方法包括從基本上不占體積的封閉區(qū)域可轉變而成的空間節(jié)約型流體增壓室，并且以這種方式允許創(chuàng)建可裝配在現有電子設備內的更小的、更緊湊的燃料電池系統(tǒng)。該封閉區(qū)域可以位于襯底(也即，流體歧管)和至少一個燃料電池層之間。在一個實施例中，封閉區(qū)域可以通過流體歧管的出口側與燃料電池層經由合適的聯(lián)結裝置(例如，聯(lián)結構件)進行外圍型結合而形成。在不同的實施例中，當從流體歧管排出的流體對封閉區(qū)域加壓從而引起燃料電池層和/或流體歧管的一個或多個部分相互遠離地變形時，該封閉區(qū)域轉變?yōu)榱黧w增壓室。在一個實施例中，流體歧管的出口側和燃料電池層之間的距離在封閉區(qū)域未加壓狀態(tài)下大約等于聯(lián)結構件的橫截面厚度。在另一個實施例中，該聯(lián)結構件的橫截面厚度為約0.05mm或更小。在另一個實施例中，該聯(lián)結構件的橫截面厚度為約Imm或更小、或約0.2mm或更小。如下文將要討論的，該空間節(jié)約型流體增壓室可以與其他燃料電池部件一起使用，以創(chuàng)建緊湊的燃料電池系統(tǒng)，所述其他燃料電池部件諸如:流體儲存室、流體壓力調節(jié)器設備、流體歧管、聯(lián)結構件、燃料電池、以及可選的外部支撐結構。
[0059]定義
[0060]用在此，“柔性電氣化學層”(或其變型)是指包括了整體地或部分地柔性的電氣化學層，從而包涵了，例如，由一個或多個剛性部件與一個或多個柔性部件集成的電氣化學層。“柔性燃料電池層”是指如下的層，其包含一個或多個被集成進該層的燃料電池。
[0061]用在此，“柔性二維(2-D)燃料電池陣列”是指在一維平面內薄、且支撐數個燃料電池的柔性片材(sheet)。柔性二維燃料電池陣列可以是柔性燃料電池層的一個實施例。該燃料電池具有可以從該片材的一面介入的、一種類型的有效區(qū)(active area)(例如，陰極)，以及可以從該片材的對立一面介入的、另一種類型的有效區(qū)(例如，陽極)。所述有效區(qū)可以被布置為位于該片材相應面上的面積內(例如，有效區(qū)并不必須覆蓋整個片材，然而，通過增大有效區(qū)可以提高燃料電池的性能)。
[0062]用在此，“自支撐的”是指如下的電氣化學層，如果其被結合至襯底，則在使用中不需要外部固定件來創(chuàng)建和/或維持燃料增壓室的整體性。
[0063]用在此，“鄰近”或“鄰近地”，當用在燃料電池層鄰近燃料歧管的語境中時，是指燃料電池層足夠靠近流體歧管，使得封閉區(qū)域太小而不能有效地用作流體分配增壓室。
[0064]用在此，“聯(lián)結構件”是指便于兩個物體結合的內在(implicit)或外在(explicit)部件。在一個實施例中，內在聯(lián)結構件可以包括粘合劑或焊接點。外在聯(lián)結構件可以包括，例如，機械緊固件(fastener )。
[0065]用在此，“可運行的”是指電氣化學電池層或個體電氣化學電池能夠產生電流或電壓。例如，燃料電池層可以處于可運行的位置，從而能夠產生電能，而不需要在位置和配置方面進一步的操作。
[0066]用在此，“襯底”是指一種結合至電氣化學電池層、足以創(chuàng)建封閉空間的部件。襯底可以包括，但不限于:流體歧管、燃料電池系統(tǒng)結構性構件、流控部件(fluidic controlcomponent)、流體儲存室、電子設備的一部分、或其組合。流控部件可以包括，例如，壓力調節(jié)器設備，諸如調節(jié)器陣列。
[0067]用在此，“使……變形”或“變形”大體上是指材料、部件、結構或復合層響應于所施加的應力的行為。變形可以是有意而為的結果，或者可以是非有意的副作用。變形可以大到裸眼清晰可見(例如，毫米數量級)，或者可以小到在顯微鏡的幫助下才能檢測到(例如，微米或納米數量級)。變形可以包括部件的“屈曲(flexing)”或“彎曲(bending)”，或者可以包括部件形狀的壓縮或其他這種變化。
[0068]現在參考附圖，具體參考圖1，其示出了燃料電池系統(tǒng)100的分解圖，該系統(tǒng)包括但不限于:流體儲存室102 ;可選的流體壓力調節(jié)器組件104，其包括多個流體壓力調節(jié)器設備126 ;歧管密封層106 ;歧管導管(conduit)層108 ;聯(lián)結構件110 ;燃料電池層112 ；以及外部支撐結構114。流體儲存室102為燃料電池系統(tǒng)100提供燃料或其他反應流體，且可以經由充注口(charge port) 116而被充注或補給。在一個實施例中，流體儲存室102可以包括蜂窩狀燃料箱(cellular fuel tank)，諸如在標題為“CELLULAR RESERVOIRAND METHODS RELATED THERETO” 的、Zimmermann 共有的美國專利申請第 11/621，501 號中討論的，或者其他流體封閉體，諸如在標題為“FLUID ENCLOSURE AND METHODS RELATEDTHERETO”的、Zimmermann共有的美國專利申請第11/473，591號中討論的。
[0069]流體歧管使得從流體 儲存室102向燃料電池層112分配、調節(jié)和轉移燃料，該流體歧管可以可選地包括流體壓力調節(jié)器組件104、歧管密封層106以及歧管導管層108中的一種或多種。在這一實施例中，流體壓力調節(jié)器組件104通過將流體儲存室102中存在的初級(較高的)流體壓力降低至用于運送至燃料電池層112的、更恒定的次級(較低的)流體壓力，來控制從流體儲存室102流出的燃料壓力。流體歧管——包括歧管密封層106、歧管導管層
108以及流體壓力調節(jié)器組件104-經由物質引導槽(material directing recess) 120
流體連通至燃料電池層112。流體歧管的物質引導槽120將燃料流從流體壓力調節(jié)器組件104引導至鄰近于燃料電池層112的區(qū)域，且可以通過例如在歧管導管層108中創(chuàng)建一個或多個通道而形成。在一個實施例中，流體歧管包括分層結構，其允許歧管的尺寸不必占用不必要的體積或不必要的大覆蓋區(qū)，又允許滿足用于燃料電池系統(tǒng)100的壓力、體積或溫度需求,如在標題為 “FLUID MANIFOLD AND METHODS THEREFOR” 的、Schrooten 等人共有的美國專利申請第12/053，366號中討論的。
[0070]燃料電池層112包括之間插有電解質的一些燃料電池層(也即，包括至少一個陽極和陰極)。在一個實施例中，用在系統(tǒng)100中的燃料電池層112可以是平面的，如在標題為 “ELECTROCHEMICAL CELLS HAVING CURRENT-CARRYING STRUCTURES UNDERLYINGELECTROCHEMICAL REACTION LAYERS” 的、McLean 等人共有的美國專利申請第 11/047,560號中討論的。在這樣的實施例中，有載流結構(current-carrying structure)位于(至少部分地位于)所述燃料電池層之一之下，其收集由燃料電池層112產生的電能。
[0071]在本發(fā)明中，燃料電池層或者流體歧管是柔性的，使得其在壓力下可以變形。在這樣的實施例中，一個或多個燃料電池基本上被集成在一個柔性電氣化學層內。該柔性電氣化學層可以可選地包括一個或多個剛性部件，因此可以并非整個都是柔性的。在燃料電池系統(tǒng)100的運行中，每個電池的陽極都從流體儲存室102接收燃料，且每個電池的陰極都，例如經由外部支撐結構114中的一個或多個空氣進入口(air access port) 118,接收含氧空氣以作為氧化劑。
[0072]圖2示出了燃料電池系統(tǒng)100的局部橫截面圖，該系統(tǒng)包括:流體歧管202、聯(lián)結構件110以及燃料電池層112。燃料電池層112經由聯(lián)結構件110與流體歧管202的一些部分結合，通過這種方式在其間創(chuàng)建了一個或多個封閉區(qū)域208。聯(lián)結構件110可以包括任何物理或化學裝置，諸如如粘合構件、焊接(weld)構件、軟焊(solder)構件、銅焊(braze)構件、或機械緊固件或突起物(protrusion)。例如,聯(lián)結構件110可以是結構性熱固性環(huán)氧樹脂粘合劑，其可以在適當的熱量、壓力或其組合條件下固化，以在流體歧管202和燃料電池層112之間創(chuàng)建聯(lián)結。加熱和壓迫可以同時地或相續(xù)地進行。在一個實施例中，封閉區(qū)域208的厚度大約等于聯(lián)結構件110的橫截面厚度，諸如約0.05mm或更小。在另一個實施例中，流體歧管202和燃料電池層112的組合橫截面厚度為約5mm或更小、Imm或更小、或者0.6mm或更小。
[0073]如所示，流體岐管202可以包括穿過其延伸的物質引導槽120。每個物質引導槽120都在入口 204接收來自流體儲存室102 (圖1)的燃料流220，且在出口 206向封閉區(qū)域208提供燃料流220。在一個實施例中，該燃料流包括氫、甲醇、蟻酸、丁烷、硼氫化物(borohydridecompounds)(包括硼氫化鈉和硼氫化鉀)、或者液體有機氫載體中的至少一種。封閉區(qū)域208對燃料流220的持續(xù)接收導致了燃料電池層112的一些部分從鄰近于流體歧管202的位置變形，由此形成流體增壓室210。流體增壓室210在尺寸上足以用作被納入燃料電池層112中的燃料電池所用的燃料分配增壓室。在運行中，燃料儲存室102(圖1)通過對充注口 116 (圖1)加壓而被填充燃料。流體壓力調節(jié)器組件104—包括流體壓力調節(jié)器設備126陣列(圖1)——可以被用來將流體增壓室210中的壓力降低至或維持在足以使燃料電池層112中的燃料電池運行或運動的水平，諸如到以虛線示出的位置。在一個實施例中，流體歧管202和燃料電池層112之間的距離在增壓室加壓狀態(tài)下為約5mm或更小。在一些實施方案中，流體歧管202和燃料電池層112之間的距離在增壓室加壓狀態(tài)下可以與在增壓室未加壓狀態(tài)下一此狀態(tài)下燃料電池層的變形可以非常小一基本上相同。在一些實施方案中，諸如當該系統(tǒng)包括內部支撐件時，燃料電池層的一些部分可以充分變形以將封閉空間轉變?yōu)榱黧w增壓室，而同時一些部分可以保持不變。
[0074]圖3A-3E示出了本發(fā)明的各種其他實施方案的橫截面圖，其中燃料電池層或流體歧管或二者變形，以在封閉區(qū)域被加壓時創(chuàng)建流體增壓室。在圖3A中，流體歧管4是柔性部件，而燃料電池層2是相對剛性的。當流體被容許進入二者之間的封閉區(qū)域時，創(chuàng)建了流體增壓室10。(比較這一實施方案與圖2中的實施方案——其中燃料電池層112是柔性的而流體歧管202是相對剛性的。)圖3B示出了又一個替代性方案，其中該系統(tǒng)包括兩個柔性部件。在圖3B中，有兩個柔性燃料電池層2a、2b聯(lián)結至流體歧管4。應其間的封閉區(qū)域加壓而形成了兩個流體增壓室10a、10b。
[0075]圖3C-3E示出了又一些替代性方案，這些方案包括內部支撐件諸如聯(lián)結構件、間隔件(spacers)、可坍縮柱(collapsibIe columns)或類似物,其旨在至少限制該組件中柔性層的向外擴張。原因是:在任何運動期間，柔性層可以改變位置或向外運動，從而增加破裂的風險。這種方法可以防止這種破裂。參考圖3C，示出了如下的實施方案的橫截面圖，該實施方案包括柔性燃料電池層2、相對剛性的燃料歧管4以及內部支撐件。一個或多個內部支撐件或聯(lián)結件(bond) 5a-5c可以是氣體管理系統(tǒng)的一部分，該氣體管理系統(tǒng)的功能部分地可以是在其任何運動期間結構性地支撐柔性燃料電池層2。(所述運動的一個實例可以是空間IOa-1Od中的增壓室加壓或減壓的結果。)如圖3C所示，燃料電池層2在支撐處(support sites) 5a_5c聯(lián)結至流體歧管4。具體而言,5a_5c位置的支撐處可以被配置為與燃料電池層的一個或多個集電體(current collector)對準,且可以采用導電性環(huán)氧粘合劑以將流體歧管4聯(lián)結至燃料電池層2。該導電性環(huán)氧粘合劑可以在適當的熱量、壓力或其組合條件下固化。加熱和壓迫可以同時地或相續(xù)地進行。該導電性環(huán)氧樹脂可以用作燃料電池中的集電系統(tǒng)(current collection system)的一部分,且可以與流體歧管4成整體，或者可以與流體歧管4的導電部分電接觸。結果是，隨著燃料電池層2的部分2a-2d被加壓流體充脹，形成了一系列增壓室10-10d。在一些實施方案中，燃料電池層的一些部分可以，例如借助于粘合構件，直接地聯(lián)結或附接至流體歧管。在諸如圖3C所示的實施方案中，燃料電池層的任何變形都可以極其微小，或幾乎覺察不到。例如，如果相繼的聯(lián)結構件之間的距離足夠小，則柔性燃料電池層的未支撐區(qū)也可以小，因此當該系統(tǒng)被用流體加壓時，該層可以不發(fā)生可被注意到的變形。
[0076]圖3D示出了一個基本等價于圖3C所示實施方案的實施方案，其與圖3C所示實施方案的區(qū)別在于:流體歧管4是柔性部件，而燃料電池層2是相對剛性的。再一次，在燃料電池層2和流體歧管4之間做出聯(lián)結件5a-5c，由此創(chuàng)建一系列封閉區(qū)域。如前文那樣，當流體壓力被容許進入這些封閉區(qū)域時，這些區(qū)域經由流體歧管4的部分4a-4d的變形而轉變?yōu)橐幌盗辛黧w增壓室10a-10d。
[0077]圖3E示出了又一個替代性方案，其帶有內部支撐件(聯(lián)結件)，其中該系統(tǒng)包括兩個柔性部件。在圖3E中，有兩個柔性燃料電池層2a、2b在外圍和幾個內部位置5a-5c聯(lián)結至流體歧管4。再一次，這形成了一系列封閉區(qū)域，而這些區(qū)域當被用流體加壓時轉變?yōu)槎鄠€流體增壓室。(注意:在圖3E中，為避免混亂，省略了之前附圖中出現過的特定標記。)
[0078]該系統(tǒng)的柔性允許將燃料電池布置和應用在從前不實用的空間和尺寸中。該燃料電池系統(tǒng)可以順應于由其供電的設備的結構。該燃料電池層或燃料電池可以被制造成平面構型(configuration),但是隨后被彎曲、扭曲(twisted)或以其他方式順應非平面構型以放置和/或使用。該層在運行期間可以移動或保持位置不變。該柔性燃料電池層可以被制造成平面形式，但是隨后被放置在非平面構型中。
[0079]本發(fā)明的燃料電池可以被納入任何部分地或完全地由燃料電池系統(tǒng)供電的設備的結構中。因此，本發(fā)明減小了燃料電池在被供電的設備的封殼內占據的空間。這容許將便攜式電動設備制造得更為緊湊，并且/或者容許將便攜式電子設備的殼體內的、原本會被電池或其他電源占據的容積用于其它目的。
[0080]柔性燃料電池可以包括一些柔性層，諸如第一和第二柔性層。這些柔性層可以通過一個或多個聯(lián)結構件相接觸，且其間可以有空間。該燃料電池層可以結合至襯底以創(chuàng)建封閉空間。該燃料電池層可被放置在平面或非平面構型中，且以這種自支撐放置是可運行的。
[0081]這些柔性層包括一個或多個燃料電池，所述燃料電池可以是，例如，成二維陣列的薄層燃料電池或平面燃料電池。所述燃料電池可以被基本上集成在該層中，使得，例如，所述燃料電池幾乎或完全位于該層的尺度內。該柔性燃料電池層也可以包括額外的燃料電池部件，諸如集電部件(current collection component)。該集電部件可以與位于所述層中的兩個或更多個燃料電池接觸。例如，該集電部件可以被集成在該層內。另外，流控部件一諸如壓力調節(jié)器設備一也可以被集成在該層內。一個或多個流體壓力調節(jié)器設備可以被集成且包括共面的流體壓力調節(jié)器設備陣列，每個流體壓力調節(jié)器設備彼此獨立地動作。
[0082]所述一個或多個燃料電池可以形成一個陣列，該陣列由以任何合適方式二維布置在該陣列所覆蓋區(qū)域上的個體燃料電池構成。例如，個體燃料電池的陰極區(qū)域可以被布置為提供以下一種或多種:一列、兩列或更多列基本上平行的條紋(stripe);分布在二維柵格(lattice)構型(其可以是例如長方形、正方形、三角形或六邊形的柵格，且不必是完全規(guī)則的)的結點處的形狀；分布在由例如該陣列所覆蓋區(qū)域的寬度和長度上的式樣或形狀(這種式樣可以比柵格式樣更不規(guī)則)。
[0083]薄層燃料電池可以被布置成由非常薄的層構建的雙極或單極陣列。在這樣的陣列內，個體單元燃料電池(individual unit fuel cells)可以被連接成串聯(lián)布置或串聯(lián)-并聯(lián)布置。將燃料電池連接成這樣的布置容許以增大的電壓和減小的電流從燃料電池陣列輸送電能。因此，轉而容許具有更小橫截面積的電導體被用來收集電流。
[0084]例如，在一些實施方案中，每個個體單元燃料電池在小于I伏特(通常為約0.6伏特)的電壓產生電流，且足夠的個體燃料電池被串聯(lián)連接在該燃料電池陣列內以產生超過6伏特、12伏特、48伏特或更大的輸出電壓。提供在更高電壓的輸出可以是重要的，因為由燃料電池陣列產生的電功率與該陣列的面積近似成比例。因此，為了在固定的電壓進行輸出，燃料電池陣列在輸送其額定輸出功率時供應的電流隨著燃料電池陣列的尺度而快速地增大。為了在由常規(guī)的單元燃料電池提供的低輸出電壓輸送相當量的電功率，將需要大且重的導體。
[0085]一些薄層燃料電池的又一個特征是，這些薄層燃料電池可以包括嵌入這些燃料電池層自身內的集電導體(current colleting conductor)。這減少或避免了提供薄層燃料電池之外的集電導體的需要。
[0086]常規(guī)的燃料電池堆(stack)可能需要內部管路(plumbing)以將空氣和氧化劑輸送至每個單元燃料電池，但薄層燃料電池可以提供如下的單元燃料電池陣列，其不需要任何專門的管路來允許空氣接觸燃料電池的陰極。這些單元燃料電池被布置為使得來自該燃料電池陣列一側的環(huán)境空氣中的氧氣可以容易地接觸這些單元電池的陰極。薄層燃料電池可以包括在2D表面上組織成幾何布置的個體單元燃料電池陣列。在該表面的一側，這些單元燃料電池的陰極暴露在該表面的不同位置，以與氧化劑諸如空氣接觸。
[0087]這些薄層通過允許燃料電池與由其供電的設備的結構集成，提供了靈活的設計。本發(fā)明降低了燃料電池的內部空間需求，從而使可用于燃料存儲或其他系統(tǒng)部件的容積最大化。
[0088]在本發(fā)明的一些實施方案中，燃料電池被提供成厚度小于約5mm(有可能不包括增壓室，如果存在的話)的陣列。這些燃料電池的厚度可以在，例如，約0.1mm至約2mm的范圍內。一些燃料電池構造可以提供甚至比這更薄的燃料電池層。這些層可以自立或被支撐。這些層可以提供有用的電流和電壓水平，從而導致可以為便攜式設備所用的功率輸出。
[0089]可以適用于本發(fā)明的柔性燃料電池層的實例可以在標題為“FLEXIBLE FUEL CELLSTRUCTURES HAVING EXTERNAL SUPPORT”的McLean等人共有的美國專利申請第 11/327，516號中找到，該專利申請的公開內容全文納入本說明書。
[0090]圖4A示出了由燃料電池供電的電子設備的一個實施例，更具體地，示出了包括燃料電池系統(tǒng)100的移動電話300。如前所述，本燃料電池系統(tǒng)100包括從基本上不占體積的封閉區(qū)域208 (圖2)可轉變而成的空間節(jié)約型流體增壓室210 (圖2)。通過這種方式，燃料電池系統(tǒng)100可以被制成緊湊構型，以裝配在現有的電子設備諸如移動電話300內。盡管圖4A中示出的是移動電話300，但本燃料電池系統(tǒng)100可以被配置成小且緊湊的體積以用于其他便攜式電子設備，諸如膝上電腦、電腦附件、顯示器、個人音頻或視頻播放器、醫(yī)療設備、電視機、發(fā)射機、接收機、照明設備(包括戶外照明或閃光燈)、電子玩具、電動工具或任何常規(guī)上使用電池的設備。
[0091]圖4B示出了移動電話300的、諸如沿圖4A的線3B-3B截取的橫截面圖。由于移動電話300內的的空間非常有限，任何內置的電源在尺寸和形狀上必須是小且緊湊的。有益的是，包括從基本上不占體積的封閉區(qū)域208 (圖2)可轉變?yōu)榱黧w增壓室210 (圖2)的本燃料電池系統(tǒng)100可以滿足這樣的尺寸和形狀要求。在一個實施例中，移動電話300的電池蓋302包括約0.6mm深的匣(pocket) 304，以容納緊湊的燃料電池系統(tǒng)100的一些部分，諸如流體歧管202 (圖2)和燃料電池層112 (圖2)，它們通過聯(lián)結構件110 (圖2)相結合。在另一個實施例中，電池蓋302提供了外部支撐結構，以限制燃料電池層112在為移動電話300供電期間遠離流體歧管202向外變形，在這一實施例中，電池蓋302包括多個空氣進入口 118，以允許燃料電池層112的陰極接收空氣以用作氧化劑。
[0092]除了移動電話300 (圖4A-4B)，本燃料電池系統(tǒng)可以被用來為其他電子設備——諸如膝上電腦一適當地供電。該燃料電池系統(tǒng)位于膝上顯示器部的外殼內。該外殼可以包括一個或多個空氣進入口，以允許該燃料電池系統(tǒng)與環(huán)境空氣接觸。
[0093]如上所述，燃料電池系統(tǒng)100可以包括一個或多個流體壓力調節(jié)器設備126，以通過將流體儲存室102 (圖1)中的初級(較高)流體壓力降低至用于向燃料電池層112 (圖1)輸送的、更恒定的次級(較低)流體壓力，來控制從流體儲存室102流出的燃料流的壓力。
[0094]與燃料電池系統(tǒng)100 (圖1) 一起使用的可以是單個流體壓力調節(jié)器設備126，或者可以設想包括多個調節(jié)器126的流體壓力調節(jié)器組件104。本發(fā)明人已認識到，在一些實施例中，可以是有益的是，流向封閉區(qū)域且最終被燃料電池層112的陽極消耗的燃料分配是均勻的。因此，代替了依賴從流體儲存室102的單點流體壓力調節(jié)控制以及到流體歧管202的單個入口的是，流體壓力調節(jié)器組件104可以被用來向施加至以及貫通(經由物質引導槽120)流體歧管202的燃料壓力和流提供主動(active)、本地(local)和均勻的控制。在一個實施例中，所述多個流體調節(jié)器設備126可以形成在同一層上，從而形成共面的流體調節(jié)器設備。進一步，可以采用多個入口和/或出口以將流體引導至流體歧管202以及引導來自流體歧管202的流體。更進一步，所述入口可以位于流體歧管202的主要側(majorside)或次要側(minor side)。
[0095]圖5示出了根據一個實施例構建的流體壓力調節(jié)器組件104的流體壓力調節(jié)器設備126陣列的橫截面圖。如圖5所示，流體壓力調節(jié)器設備126陣列可以在空間上分布為，使得每個調節(jié)器將燃料或其他反應流體分配至封閉區(qū)域208的不同部分。在一個實施例中，封閉區(qū)域208被劃分成數個離散的區(qū)域702A、702B、702C等，如圖所示，其中每個區(qū)域被一個或多個流體壓力調節(jié)器設備126服務。在另一個實施例中，每個流體壓力調節(jié)器設備126都相互獨立地動作，以在封閉區(qū)域208的各區(qū)域中維持適當的燃料壓力，從而將燃料穩(wěn)定地輸送給所述至少一個燃料電池112 (圖1)的陽極。
[0096]流體歧管202包括至少一個導管層(conduit layer)，其可選地，例如，相對于長度和寬度而言較薄。在一個實施例中，導管層108的厚度大體上小于約1mm。在另一個實施例中，導管層108的厚度為約50μπι至1mm。在另一個實施例中，導管層108的寬度和長度分別為約Imm和100mm。所述寬度、長度或厚度可以因安裝有該歧管的燃料電池系統(tǒng)100的幾何形狀而異。
[0097]導管層108進一步包括位于其內的至少一個物質引導槽120。可選地，物質引導槽120延伸穿過導管層108，從一側到另一側。導管層108可選地由金屬、塑料、彈性體或組合物制成。物質引導槽120可以被蝕刻、壓印(stamp)或以其他方式創(chuàng)建在導管層108內或穿過導管層108而創(chuàng)建。另行可選地，物質引導槽120可以是在導管層108內或穿過導管層108鉆成的、用激光形成的、在該層內模塑而成的、經由沖切(diecutting)形成的、或以其他方式在層中制成的。在一個實施例中，物質引導槽120的寬度為其深度的約5至50倍。在另一個實施例中，物質引導槽120的寬度為約Imm至2mm。在又一個實施例中，物質弓丨導槽120的寬度為約50μπι至ΙΟΟμπι。
[0098]流體歧管202進一步可選地包括至少一個密封層106，且可以在導管層108的對立側包括第一和第二密封層。這允許物質引導槽120被封閉，從而形成可以運送物質的導管。所述密封層可以與導管層120結合，例如但不限于使用粘合劑、聯(lián)結技術、激光焊接或各種其他常規(guī)方法。[0099]圖6示出了使用包括空間節(jié)約型流體增壓室的燃料電池系統(tǒng)的方法的方塊流程圖600。流體可以被引入602到燃料電池系統(tǒng)的封閉區(qū)域中，足以增加該封閉區(qū)域內的壓力。應力可以被施加604至該燃料電池層或該流體歧管的一個或多個部分，足以將該封閉區(qū)域轉變?yōu)榱黧w增壓室。該應力可以引起該燃料電池層、該燃料歧管或二者的變形，從而導致它們相互遠離。流體的引入602可以發(fā)生在，例如，小于流體儲存室壓力的壓力下。該燃料電池層中的一個或多個燃料電池可以應流體的引入602而被激活。變形604可以包括迫使該燃料電池層的一些部分遠離該流體歧管約5_或更小。
[0100]本燃料電池系統(tǒng)和方法包括從基本上不占體積的封閉區(qū)域可轉變而成的空間節(jié)約型流體增壓室，且通過這種方式，允許創(chuàng)建可裝配在現有電子設備內的更小、更緊湊的燃料電池系統(tǒng)，而同時仍然提供有效的結構以控制流體一諸如燃料一一向燃料電池的分配。該封閉區(qū)域位于流體歧管一其可以包括流體壓力調節(jié)器設備一和燃料電池層之間。該封閉區(qū)域可以通過流體歧管出口側與燃料電池層經由合適的聯(lián)結方法結合而成。該結合可以是鄰近聯(lián)結(adjacent bond),使得在未有應力通過流體加壓施加至燃料電池層、燃料歧管或二者時，所創(chuàng)建的封閉區(qū)域不能夠充當流體分配增壓室。在不同的實施例中，當從歧管排出的流體向封閉區(qū)域加壓，從而向燃料電池層和/或流體歧管的一個或多個部分施加應力——其可以導致該層和/或歧管的部分或全部相互遠離地變形——時，該封閉區(qū)域轉變?yōu)榱黧w增壓室。在一些實施方案中，所施加的應力可以導致足夠的變形，以提供使得燃料電池層能夠運行的燃料增壓室，但該變形可以是或不是可見的或可從外部察覺的。附圖中示出的燃料電池層和/或流體歧管的曲率僅出于示例目的，在一些實施方案中，燃料電池層和/或流體歧管可以是彎曲較輕微的，或可以是基本上平面的。
[0101]實施例1
[0102]在一個實施例中，根據共有的美國專利申請11/047，560構建的、被布置成大體平行形式的、帶有條紋狀燃料電池陣列的柔性燃料電池層，通過結構性的粘合構件聯(lián)結至大體剛性的流體歧管，以形成外圍密封(peripheral seal)。該燃料電池系統(tǒng)進一步包括被布置成平行構型的內部粘合支撐構件，使得該燃料電池陣列的集電結構直接地聯(lián)結至該流體歧管，使得該燃料電池陣列基本上鄰近于該流體歧管。當加壓流體(例如，氫)被引入到該系統(tǒng)中時，該燃料電池層沒有可見的變形，這表示尚未形成流體增壓室；然而，該燃料電池層運行以產生電能，這意味著實際上在燃料電池層和流體增壓室之間的封閉空間內確實形成了足以使燃料能夠與燃料電池層的陽極反應的燃料增壓室。此外，在這一實施例中，沒有采用使燃料電池系統(tǒng)能夠運行的外部支撐件，這本質上允許該燃料電池系統(tǒng)以“自支撐”構型運行。
[0103]實施例2
[0104]在第二實施例中，根據共有的美國專利申請11/047，560構建的、被布置成大體平行形式的、帶有條紋狀燃料電池陣列的柔性燃料電池層，通過結構性的粘合構件聯(lián)結至大體剛性的流體歧管，以形成外圍密封。沒有使用內部支撐件；然而，使用外部框架在尺度上限制了該系統(tǒng)，使得該燃料電池層被限制為基本上鄰近于該流體歧管。在這一實施方案中，當加壓流體(例如，氫)被引入到該系統(tǒng)中時，該燃料電池層有非常小、但在視覺上可察覺的變形(即，約0.5mm的總偏轉(deflection)),表示已形成了流體增壓室。再一次,該燃料電池層運行以產生電能，證實已形成了足以使燃料能夠與燃料電池層的陽極反應的燃料增壓室。
[0105] 上述說明旨在示例而非限制。例如，上述實施例(或其一個或多個特征)可以相互組合使用?？梢允褂闷渌麑嵤┓桨?，諸如本領域普通技術人員通過閱讀上述說明使用其他實施方案。而且，在上述詳細說明中，各種特征可以組合在一起以簡化本公開內容。這不應被解釋為旨在表明未申明的公開特征對于任何權利要求是不可或缺的。而是，發(fā)明主題可以立足于比具體公開的實施方案中的全部特征更少的特征。另外，雖然本專利文件的主題討論了基于燃料或反應物的流體應用，但本系統(tǒng)和方法可以以類似于在此討論方式用于其他流體轉移應用。因此，下列權利要求在此被納入本詳細說明中，其中每項權利要求都獨立地表示一個分立的實施方案。本發(fā)明的范圍應由所附的權利要求、連同這些權利要求的等價物的完整范圍來確定。
【權利要求】
1.一種燃料電池系統(tǒng)，包括: 柔性燃料電池層，該柔性燃料電池層包括兩個或更多個燃料電池，該兩個或更多個燃料電池基本上被集成在一個二維層內； 襯底，該襯底結合至該二維層，且在該襯底和該二維層之間形成封閉區(qū)域；以及 一個或多個內部支撐件，該一個或多個內部支撐件與該二維層接觸， 其中該襯底包括流體歧管以將流體引入該封閉區(qū)域，以及 其中該流體歧管進一步包括歧管導管層和第一密封層，并且其中該歧管導管層和該第一密封層限定燃料能夠通過其中的通道。
2.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述柔性燃料電池層被配置為使得當其自支撐時是可運行的。
3.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述柔性燃料電池層包括基本上被集成在該二維層內的集電部件。
4.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述流體歧管通過外圍密封被結合至所述柔性燃料電池層，以形成封閉區(qū)域。
5.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個或多個內部支撐件結合至所述流體歧管。
6.根據權利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個或多個內部支撐件被配置為限制所述柔性燃料電池層的向外擴張。
7.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述流體歧管被配置為將所述封閉區(qū)域各處的燃料維持在均勻壓力。
8.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述柔性燃料電池層或流體歧管的一個或多個部分適于，應所述封閉區(qū)域的加壓，而相互遠離地變形。
9.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述流體歧管進一步包括第二密封層，以及其中所述第一密封層結合至所述歧管導管層的第一側，所述第二密封層結合至所述歧管導管層的第二側，以及其中所述歧管導管層的第一側與所述歧管導管層的第二側相對。
10.根據權利要求9所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述流體歧管限定多個入口，每個入口被配置為將燃料引導進入所述流體歧管。
11.根據權利要求10所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述流體歧管限定多個出口，每個出口被配置為將燃料引導出所述流體歧管并且進入所述封閉區(qū)域。
12.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述流體歧管進一步包括流體壓力調節(jié)器組件，該流體壓力調節(jié)器組件被配置為在燃料通過所述流體歧管時降低燃料壓力。
13.根據權利要求12所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述流體壓力調節(jié)器組件限定共面流體調節(jié)器設備陣列。
14.根據權利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述柔性燃料電池層和所述流體歧管被配置為變形得相互遠離0.5mm。
15.根據權利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述柔性燃料電池層和所述流體歧管被配置為變形得足夠遠離，以允許裸眼察覺到變形。
16.根據權利要求8所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述柔性燃料電池層和所述流體歧管被配置為變形得相互遠離毫米數量級。
17.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)， 其中所述流體歧管通過外圍密封被結合至所述柔性燃料電池層，以形成所述流體歧管和所述柔性燃料電池層之間的封閉區(qū)域，以及其中所述內部支撐件結合至所述柔性燃料電池層和所述流體歧管二者，以及其中所述一個或多個內部支撐件被配置為限制所述柔性燃料電池層的向外擴張，以及其中所述流體歧管進一步包括第二密封層，以及其中所述第一密封層結合至所述歧管導管層的第一側，所述第二密封層結合至所述歧管導管層的第二偵牝以及其中所述歧管導管層的第一側與所述歧管導管層的第二側相對，以及 其中所述柔性燃料電池層被配置為使得當其自支撐時是可運行的，以及其中所述流體歧管被配置為將所述封閉區(qū)域各處的燃料維持在均勻壓力。
18.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述襯底包括燃料電池系統(tǒng)結構性構件、流控部件、流體壓力調節(jié)器設備、流體儲存室、電子設備的一部分、或其組合。
19.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個或多個內部支撐件包括聯(lián)結構件，其中該聯(lián)結構件適于將所述二維層的至少一部分聯(lián)結至所述襯底的至少一部分。
20.根據權利要求19所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述聯(lián)結構件的至少一部分是導電的，以及其中所述聯(lián)結構件與該襯底的一個或多個導電部分接觸。
21.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個或多個內部支撐件響應于所述二維層或所述襯底中的運動而坍縮或膨脹。
22.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述一個或多個內部支撐件包括粘合構件、焊接構件、軟焊構件、銅焊構件、和機械緊固件中的至少一種。
23.根據權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，進一步包括外部支撐結構，該外部支撐結構被布置為限制所述二維層或所述襯底相互遠離地向外變形。
24.根據權利要求23所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述外部支撐結構包括便攜式電子設備的外殼的一部分。
25.根據權利要求1至24中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述二維層包括燃料電池陣列。
26.根據權利要求1至24中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述柔性燃料電池層可被放置在非平面構型中以運行。
27.根據權利要求1至24中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述柔性燃料電池層可被放置在平面構型中以運行。
【文檔編號】H01M8/04GK103928694SQ201410160130
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2008年9月25日 優(yōu)先權日:2007年9月25日
【發(fā)明者】J·施魯特恩, P·索貝杰庫, G·F·麥克萊恩 申請人:法商Bic公司