本发明专利技术涉及一种燃料电池，该燃料电池包括至少两个电流收集器（４、５），电绝缘隔板元件（２）和固体电解质（６）。每个电流收集器（４、５）包括至少一个从第一表面（４ａ、５ａ）到第二表面（４ｂ、５ｂ）穿过该电流收集器的横向通道（４ｃ、５ｃ），而具有相对的第一和第二面的隔板元件（２）被设置在所述电流收集器（４、５）之间。若干横向槽（２ｃ）从第一面到第二面穿过所述隔板元件（２），而离子导电固体电解质（６）占据由隔板元件的槽（２ｃ）和电流连接器（４、５）的横向通道（４ｃ、５ｃ）所限定的体积。所述隔板元件（２）由热塑性聚合物材料形成而硬颗粒（８）被放置在横向槽（２ｃ）中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃料电池，更具体地说，涉及一种燃料微电解池，至少包括-两个分别为阳极和阴极的电流收集器，每个包括至少一个从第一表面 到第二表面穿过所述对应电流收集器的横向通道，-电绝缘隔板元件，该隔板元件设置在所述阳极和阴极电流收集器之间 并包括分别与阳极的第 一表面和阴极电流收集器接触的相对第 一和第二面， 以及若干从第一面到第二面穿过所述隔板元件的横向通道，-离子导电固体电解质，该离子导电固体电解质与两个电流收集器接触 并占据由所述隔板元件的通道和所述电流收集器的通道所限定的体积本专利技术还涉及一种制造这种燃料电池的工艺。
技术介绍
为了减少离子导电固体电解质燃料电池的尺寸同时保持电流收集器的 效率，已经提出直接在电解质薄膜的表面上形成电流收集器。例如，文献EP-A-1562243提出了 一种能够使得电流收集器被转移到电 解质薄膜上。电流收集器因此由电镀金属沉积在模具中产生，所述模具设置 有通孔开口以便电镀金属的沉积以珠粒的形式从所述开口溢出。接着它被转 移到粘着于支撑板的电解质薄膜上。然后通过按压包含所述收集器的组件和 包含互相抵靠的薄膜的组件完成所述转移。所施加压力使得所述收集器的至 少一部分珠粒在所述薄膜中结壳。两个组件然后被移开以便所述电流收集器 从其组件断开并保持固定到所述薄膜上。所述支撑板然后从所述薄膜分离。 在另一实施例中，也可以通过在组装分别包含所述收集器和所述薄膜的两个 组件之前向所述收集器的珠粒敷延緩凝固的胶水并使得胶水在移动两个组 件分开之前凝固完成转移。这种制造方法被证明很复杂并且执行起来不太实际。其需要薄膜和电流 收集器在互相组装之前被分别制造并且该两个电流收集器被连续转移到所薄膜的厚度小，当电极被安装在包括所述电流收集器 和所迷薄膜的组件时可能发生短路。为了减小燃料电池尺寸，美国专利申请2005/0250004提出了 一种离子交 换薄膜，该薄膜除了包含离子导电材料之外，还包括由基底形成的非导电元 件。所述基底设置有一个或者多个开口，该开口穿过所述基底并且所述离子 导电材料填充所述开口 。两个电流收集器可以分别设置在所述基底的两个相 对面上。每个电流收集器包括也可由离子导电材料填充的横向通道。这种基 底给予所述离子交换薄膜一定的机械强度，这使得其与通常的薄膜相比厚度 能够被减小。例如，所述基底由印刷电路、高分子膜比如聚酰胺、聚酰亚胺、 聚乙烯或者特氟纶薄膜以及例如由玻璃纤维加强的符合材料形成。在其它的 应用场合，所述基底可以用柔性材料制成。但是，使用这种基底并不总是满意的以制造出某种可靠的燃料电池，特 别是在由以前制造所述电流收集器产生的电池的情况下，例如以栅或者刷的 形式，以及通过在所述固体电解质薄膜上组装所述电流收集器的情况下。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种燃料电池和克服现有技术缺陷的制造工艺。 根据本专利技术，这个目的通过所附权利要求实现。更具体地说，这个目的是通过所述隔板元件由热塑性聚合物材料形成而由电绝缘硬颗粒形成的隔片设置在所述隔板元件的横向通道中实现的。这个目的也可由所述事实实现，即用于制造此种燃料电池的工艺包括下述步骤-把由电绝缘硬颗粒形成的隔片插入所述隔板元件的横向通道中， -组装阳极和阴极电流收集器，使它们的第 一表面和分别在第 一和第二 隔板元件上，-由所述固体电解质填充槽和通道。附图说明其它优势和特征将从对本专利技术特定实施例的描述中变得更清晰明确，其 中所述实施例仅仅作为 一一 限制性实例给出并在附图中示出，其中图1和2分别示出了栅形式的电流收集器的顶视图和沿着A - A的放大5图3示出了刷形式的电流收集器的顶视图。 图4示出了栅形式的隔板元件的截面图。骤，所述燃料电池包括根据图1的两个电流收集器和才艮据图4的隔板元件。具体实施方式燃料电池，更具体地说，根据本专利技术的燃料微电解池包括至少两个电流 收集器，分别为阳极和阴极，集成在固体电解质中。电绝缘隔板元件的存在 和隔板便于使电流收集器集成在固体电解质中。每个电流收集器包括优选相对的第 一表面和第二表面。每个电流收集器 也包括至少一个横向通道和优选从所述第一表面到第二表面穿过所述电流 收集器的若干横向通道。因此，至少电流收集器中的一个可以是栅、刷、或 者网紋材料薄层或多孔材料的形式。所述两个电流收集器通常具有相同的形 状。它们可以用金属制成，例如用金或镍、石墨或者导电聚合物材料制成。为了举例的目的，图1和2示出了栅形式的电流收集器1，而在图3中， 所述电流收集器是刷的形式。栅或者刷形式的电流收集器1因此包括相对的 第一和第二表面la和lb和从第一表面la到第二表面lb穿过该电流收集器 的横向通道lc。在图1中，电流收集器1包括例如72个横向通道。所述隔板元件包括相对的第 一和第二面，该第 一和第二面分别被设计为 与阳极的第 一表面和阴极电流收集器接触。其包括若干从所述第一面到所述 第二面穿过的橫向槽。所述隔板元件可以是，例如穿孔薄膜、栅、或网紋材 料的薄层或多孔材料的形式。另外，所述隔板元件由热塑性聚合物材料形成， 并优选氟碳树脂。在所述炭氟树脂中，从改性乙烯和四氯乙烯(ETFE)共 聚物、聚乙二烯氟化物(PVDF)、聚乙二烯氟化物(PVDF)和丙稀六氟化 物共聚物(PVDF)选择的树脂可被引用。为了例子的目的，图4以截面图示出了能够-波用在根据本专利技术的燃料电 池中的隔板元件2。该隔板元件为栅的形式，其具有相对的第一和第二面2a 和2b和若干从第一面2a到第二面2b穿过的横向槽2c。电绝缘硬颗粒被设计为设置在所述隔板元件的特定对黄向通道中以便在 组装后形成隔片。所述硬塑料可以从例如陶覺、玻璃或者聚合物颗粒中选择。所述固体电解质由离子导电材料形成，即，阴离子或阳离子导电材泮+，体积。形成所述固体电解质的材料例如是氟化聚合物，例如Nafion。图5到9示出了根据本专利技术的燃料微电解池的特定实施例的不同步骤。 因此，如图5所示，硬颗粒3被引入图4中所示的隔板元件2的特定横 向槽2C。随后，两个电流收集器4和5，分别为用金或者镍制成的金属栅的 形式，如图1和2所示，组装在隔板元件2上。电流收集器4和5分别分别 为阴极和阳极以及隔板元件2例如为由ETFE制成的栅的形式。因此，每个 电流收集器4或5包括第一表面4a或5a和第二表面4b或5b，横向通道4c 或5c从第一表面4a或5a到第二表面4b或5b穿过所述收集器。在图6中， 隔板元件的第一面2a与阴极电流收集器4的第一表面接触，然而隔寺反2的 第二面2b与阳极电流收集器5的第一表面接触。把两个电流收集器4和5 组装在隔板元件2上可以通过挤压，更具体地说在形成隔板元件2的4册上热 层压形成电流收集器4和5的两个栅完成。如图6中所示，隔板元件2在挤压过程中变形，其使得电流收集器4和 5能够在隔板2中结壳和固定。隔板元件2的特定横向槽2c中硬颗粒3的存 在防止隔板2的大的破碎。隔板元件2的厚度，在组装步骤之后，因此优选 与硬颗粒的尺寸相对应，而更具体地说，如果是球形与它们的直径相对应。然后，如图7中所示，组装步骤随后是槽2c和通道4c和5c通过固体 电解质6的填充步骤。对于要被填充有固体电解质5的大多数横向通道2c, 电流收集器4和5优选被形成和/或设置为使得本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池，至少包括：－两个分别为阳极（５）和阴极（４）的电流收集器，该每个电流收集器包括至少一个从第一表面（４ａ、５ａ）到第二表面（４ｂ、５ｂ）通过所述相应电流限制器的横向通道（４ｃ、５ｃ），－电绝缘隔板元件（２），该电绝缘隔板元件（２）被设置在所述阳极（５）和阴极（４）电流收集器之间并包括分别和所述阳极（５）和阴极（４）电流收集器的第一表面（４ａ、５ａ）接触的相对的第一和第二面（２ａ、２ｂ），以及从所述第一面（２ａ）到第二面（２ｂ）穿过所述隔板元件的横向槽（２ｃ），－离子导电固体电解质（６），该离子导电固体电解质与所述两个电流收集器接触并占据由所述隔板元件（２）的槽（２ｃ）和由所述电流收集器（４、５）的通道限定的体积，其特征在于，所述隔板元件（２）由热塑性聚合物材料形成而由电绝缘硬颗粒（３）形成的隔板设置在所述隔板元件（２）的横向槽（２ｃ）中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：让伊薇斯劳伦特，菲利普凯普伦，奥德丽马蒂南特，丹尼斯洛卡特利，
申请(专利权)人：原子能委员会，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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