缓解腐蚀的设计策略制造技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池，其至少部分地抗腐蚀，包括使用由至少部分地抗腐蚀的材料构成的组件。该燃料电池包括副垫圈材料和设计，涉及副垫圈的几何设置，这种设置减少了氧气从隔膜的阴极渗透到阳极侧和／或氢气从隔膜的阳极渗透到阴极侧。除了与传导质子的并具有高Ｏ↓［２］渗透率的离聚物副垫圈相比，使用具有低氧气和／或氢气渗透性的不传导质子的副垫圈材料，消除直接位于渗透性副垫圈材料下面的多孔层（例如，覆盖在扩散介质上的）的将减少腐蚀性物质的产生。双极板材料表面和ＰＦＳＡ离聚物隔膜材料之间的直接接触的消除也防止了对双极板的腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
缓解腐蚀的设计策略专利技术背景专利
本专利技术一般性地涉及一种燃料电池系统，更具体地涉及一种新的并改进的燃料电池系统的膜电极组件。相关技术燃料电池已经被用作许多设备的电源。例如，已经计划在电动汽车动力装置中使用燃料电池以取代内部燃料发动机。在PEM型燃料电池中，氢被提供给燃料电池的阳极，并提供氧气作为用于阴极的氧化剂。PEM燃料电池包括膜电极组件(MEA)，其包括薄的、可传输质子的、非导电性固体聚合物电解质膜，在电解质膜的一个面上具有阳极催化剂，并且在相对的面上具有阴极催化剂。MEA被夹在一对，有时被称为气体扩散介质组件的导电元件之间，这些导电元件：(1)用作阳极和阴极的集流体；(2)包含用于在各自阳极和阴极催化剂的表面上分布燃料电池气体反应物的合适开口；(3)将产物水蒸气或液体从电极移除到流场通道；(4)是导热的，用于散热；和(5)具有机械强度。根据上下文，该燃料电池通常典型地用来指单个电池或多个电池(例如，堆叠体)。多个单独的电池通常被捆在一起以形成燃料电池堆叠体，并且通常是串联设置的。堆叠体中的每个电池包括以上描述的MEA，并且每个这样的MEA提供它们的电压增量。在PEM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，包括：　　　　具有不流动区域的导电元件；　　　　与所述的导电元件相邻的扩散介质层；　　　　隔膜层；　　　　与所述的隔膜层相邻的至少一个催化剂层，其中该至少一个催化剂层与所述的扩散介质层相邻，其中该至少一个催化剂层远离所述的不流动区域；　　　　与所述的隔膜层相邻的至少一个副垫圈层，其中所述的至少一个副垫圈层与所述的扩散介质层相邻，其中所述的至少一个副垫圈层接近所述的不流动区域，其中所述的至少一个催化剂层和所述的至少一个副垫圈层彼此远离。

【技术特征摘要】
US 2005-9-15 11/2277711、一种燃料电池，包括：具有不流动区域的导电元件；与所述的导电元件相邻的扩散介质层；隔膜层；与所述的隔膜层相邻的至少一个催化剂层，其中该至少一个催化剂层与所述的扩散介质层相邻，其中该至少一个催化剂层远离所述的不流动区域；与所述的隔膜层相邻的至少一个副垫圈层，其中所述的至少一个副垫圈层与所述的扩散介质层相邻，其中所述的至少一个副垫圈层接近所述的不流动区域，其中所述的至少一个催化剂层和所述的至少一个副垫圈层彼此远离。2、根据权利要求1的燃料电池，其中所述的导电元件是双极板。3、根据权利要求1的燃料电池，其中所述的导电元件由金属材料构成。4、根据权利要求1的燃料电池，其中所述的导电元件由不锈钢构成。5、根据权利要求1的燃料电池，其中所述的副垫圈层由不导电的材料构成。6、根据权利要求1的燃料电池，其中所述的副垫圈层由不传导质子的材料构成。7、根据权利要求1的燃料电池，其中所述的副垫圈层由具有实际上低的氧气渗透性的材料构成。8、根据权利要求1的燃料电池，其中所述的副垫圈层由具有实质上低的氢气渗透性的材料构成。9、根据权利要求1的燃料电池，其中所述的副垫圈层由选自聚合物材料、不锈金属材料及其组合的材料构成。10、根据权利要求1的燃料电池，还包括一对催化剂层。11、根据权利要求1的燃料电池，还包括一对副垫圈层。12、根据权利要求1的燃料电池，其中所述的不流动区域包括选自在所述的导电元件上形成的凹陷区域、位于膜电极组件的周边处的宽平台及其组合的区域。13、根据权利要求1的燃料电池，还包括设置在所述的扩散介质层与所述-->的催化剂层和所述的副垫圈层中的至少一个之间的多孔层。14、根据权利要求1的燃料电池，其中所述的导电元件不与所述的隔膜层接触。15、一种燃料电池，包括：具有不流动区域的导电元件；与所述的导电元件相邻的扩散介质层；隔膜层；设置在所述隔膜层的周围的一对催化剂层，其中所述催化剂层中的一个与所述的扩散介质层相邻，其中这一对催化剂层远离所述的不流动区域；和设置在所述隔膜层的周围的一对副垫圈层，其中所述副垫圈层中的一个与所述的扩散介质层相邻，其中这一对副垫圈层接近不流动区域，其中所述的一对催化剂层和所述的一对副垫圈层彼此远离。16、根据权利要求15的燃料电池，其中所述的导电元件是双极板。17、根据权利要求15的燃料电池，其中所述的导电元件由金属材料构成。18、根据权利要求15的燃料电池，其中所述的导电元件由不锈钢构成。19、根据权利要求15的燃料电池，其中所述的副垫圈层由不导电的材料构成。20、根据权利要求15的燃料电池，其中所述的副垫圈层由不传导质子的材料构成。21、根据权利要求15的燃料电池，...

【专利技术属性】
技术研发人员：MK布丁斯基，BK布拉蒂，HA加斯泰格，KE纽曼，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技动作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]