本发明专利技术涉及一种用于互连电化学电池的布置，该电化学电池具有如此类型，即，具有置入阳极气体扩散层（２０８）和阴极气体扩散层（２１０）之间的膜电极组件（ＭＥＡ），和分别地被耦接到阳极和阴极气体扩散层（ＧＤＬ）的第一和第二集电器，其中第一集电器从一个电池的阳极侧延伸到相邻电池的阴极侧，并且其中电池部件被夹持到一起。与第一电化学电池（２００ａ）的阳极气体扩散层（ＧＤＬ；２０８）接触的第一集电器（２０６）被配置为经由惰性和导电构件（２０４ｂ）而被连接到第二、相邻电化学电池（２００ｂ）的阴极侧，而不与所述相邻电池的电化学活性部件电化学接触。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及电化学电池，并且具体地涉及燃料电池，其中在MEA接触区域中的腐蚀和/或毒化得以减轻，从而延长了服务寿命。
技术介绍
在国际专利申请PCT SE2007/050222中和在PCT SE2005/001514中公开了本专利技术所考虑的燃料电池的类型。 具有这种类型的燃料电池通常包括以下设计特征/功能 1)形成阳极气体腔室的密封功能。这是通过使用粘结剂而实现的，该粘结剂由此将膜电极组件(MEA)密封到阳极集电器(currentcollector)箔(foil)。 2)用于将氢气分布到燃料电池装置中的不同电池的气体分布功能。这是通过形成带有用于氢气的气体通道的支撑板而实现的。利用粘结剂和/或夹持器将燃料电池联结到支撑板。从该支撑板，存在导向每一个电池的阳极气体腔室的孔。 3)从一个电池收集电流并且优选地以最小电阻并且以使得在电池的活性区域(active area)之上获得均匀电流密度的这种方式将其分布到相邻电池的电互连功能。 4)夹持特征。通过使得燃料电池经受夹持力，在电池内的内电阻即在不同材料之间的接触电阻和材料内侧的比电阻降低(例如通过压縮气体扩散层(GDL)，它的纤维间连接得以改进)。类似于电接触，还通过夹持改进了导热性并且由此能够从反应层(即电极)耗散更多热量。夹持特征紧密地与电互连功能相关联。 —起应用的所有这些设计特征/功能形成了燃料电池装置。 在根据以上引用的专利申请的现有技术装置中，利用从一个电池的阳极GDL导向相邻电池的阴极GDL的导电集电器箔获得了多电池燃料电池装置的互连功能。在相邻电池的GDL处，存在到夹持器(例如镀金金属网)的电接口 (接触区域)，该电接口在阴极GDL之上分布电流。GDL因此作为可压縮元件工作，当电池被夹持到一起时，朝着所述的网推压该箔。 利用这种设计的一个缺点在于，集电器箔应该部分地覆盖相邻电池的阴极GDL(即在箔和网之间的互连区域下面)，由此阻碍空气到达GDL的那个部分和位于它下面的MEA。 这种设计的另一缺点在于，集电器箔能够与相邻电池的MEA的阴极形成电化学接触。当在电化学阴极反应(2H++2e-+7202 — H20)中产生的水在集电器箔和阴极GDL与MEA之间形成电化学电解质时，这能够发生。阴极的电化学势引起离子(例如Cu-离子)从导电箔并且可能还从它的粘结剂溶解。离子然后被输送到MEA中，在此处它们将毒化催化剂和传导离聚物的质子。以此方式产生的水还能够在镀金网和导电箔之间形成原电池(galvanic cell)，由此从箔溶解离子。 关于根据本申请中的图1设计的现有技术燃料电池装置的寿命试验已经表明，在500个工作小时之后，性能降低程度大于45%。关于这种电池膜的测试后分析(利用能量色散X射线光谱法)已经表明，该膜包含有可能来自在阴极侧处的导电带的Cu-离子。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种用于串联地互连电化学电池特别是燃料电池的、改进的布置，由此腐蚀问题得以消除或者至少被显著地减轻，并且有效使用寿命得以延长。本专利技术的第二个目的是改进在燃料电池的部件之间的导热性从而热量被更加容易地耗散并且从而燃料电池在操作期间保持更加均匀的温度。这还将改进燃料电池的寿命。 利用如在权利要求1中限定的专利技术实现了这些目的。 通过将阳极集电器与相邻电池的阴极分离同时仍然提供电接触，有效地阻碍了对于MEA的腐蚀和离子释放。 在本专利技术的另外的方面中，还提供一种制造包括如在权利要求1中限定的布置的燃料电池组件的方法。 本专利技术还涉及一种结合了如在权利要求1中限定的布置的燃料电池组件。 现在将参考附图描述本专利技术。附图仅仅是概略示意而且并未按照比例绘制。在说明书中对于"上"或者"下"的引用应该被解释为在图中的定向，同时记住燃料电池在使用中能够具有任何定向。附图说明 图1示意现有技术燃料电池装置； 图2a示意本专利技术的第一实施例； 图2b示意本专利技术的第二实施例； 图3示意本专利技术的第三实施例； 图4a示意本专利技术的第四实施例； 图4b是示意折叠的、图4a的概略截面(某些元件未示出)； 图5a概略地示意根据本专利技术的电池的制造； 图5b是通过从图5a中的过程获得的已组装电池在B_B处的截面视图(添加了夹持器)； 图6示意本专利技术的概略生产方案； 图7示出一种电池布置，其中阴极GDL大于阳极GDL ; 图8示出带有框架的一个实施例，其中在箔顶部上的粘结剂不是导电性的； 图9示出一个实施例，其中MEA在框架下面之中仅仅延伸至框架的部分宽度处； 图10示意能够在本专利技术中使用的夹持器； 图11示意四电池单元； 图12示意在图11的单元中使用的支撑板； 图13是示出不同的四电池单元的极化曲线的图表。具体实施例方式图1示出根据最接近现有技术的一种燃料电池装置。它包括串联地互连的多个燃5料电池(示出三个电池)。该堆被设于支撑板lll上，在支撑板lll上安装所有的电池。每一个电池包括阳极GDL 108和阴极GDL110，在它们之间置入MEA 109。利用集电器箔106'获得了在电池之间的电互连，集电器箔106'被连接到一个电池的阳极GDL 108和相邻电池的阴极GDL IIO，并且因此在一端处起到阳极集电器的作用，并且在另一端处起到阴极集电器的作用。因此，在支撑板lll上，箔被设于一个电池组件的底部处(在图中中间处)，它从那个电池组件延伸出来并且进一步延伸以部分地止靠在相邻电池的MEA上(在图中向左)，并且在与相邻电池的阴极GDL 110接触时终止。 在每一个电池的顶部上设置惰性、可透空气的夹持构件104，夹持构件104能够是镀金金属网或者穿孔钢板。最终，在整个电池阵列之上设置顶板118以将部件紧密地保持到一起并且降低内部电阻。在顶板中，存在气体进口 117。在支撑板下面优选地存在底板(在图l中未示出)。 如能够在图1中清楚地看到地，集电器箔105、 106' 、106〃将至少部分地与MEA109接触。在电池操作期间，这种接触能够引起在MEA和箔之间发生电化学反应。这些反应事实上将引起箔腐蚀，由此离子将被释放，并且离子将随后毒化MEA，由此使得电池组件的有效寿命縮短。对于在此处形成水的、具有高电化学势的阴极侧而言尤其是这种情形。对于阳极侧，导电粘结剂作为阻止腐蚀的保护层工作。 为了消除有害的腐蚀/毒化，本专利技术提供一种设计改进，即进行如此设置，用于防止来自 一个电池的集电器箔与该电池被连接到的相邻电池的阴极GDL和MEA的阴极侧形成接触。 因此，在本专利技术的最一般的方面，相反通过将从一个电池的阳极侧延伸的集电器箔连接到相邻电池的夹持器的导电部分而实现了到相邻电池的电接触，而不与那个电池的MEA或者阴极GDL形成任何直接物理接触。该夹持器的导电部分与阴极GDL接触，由此调和从该箔的电接触，由此避免MEA腐蚀和伴随的毒化。 表达"夹持器"包括压縮燃料电池并且将电流均匀地分配到燃料电池的一个或者几个部件。夹持器能够具有是惰性的并且呈现高导电性的可透空气的部件(夹持构件)，例如镀金不锈钢网或者具有用于气体渗透的孔隙的镀金板/箔。在其它实施例中，夹持器能够仅仅包括具有适当图案化的夹持板。 利用集电器箔的这种布置，电流被转移到相邻电池的阴极。这种设计的优点在于，导电箔部件(包括导电粘结剂)仅仅需要在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于互连电化学电池的布置，所述电化学电池具有如此类型，即，具有置入阳极气体扩散层（２０８）和阴极气体扩散层（２１０）之间的膜电极组件（ＭＥＡ），和分别地被耦接到所述阳极和阴极气体扩散层（ＧＤＬ）的第一和第二集电器，其中所述第一集电器从一个电池的阳极侧延伸到相邻电池的阴极侧，并且其中所述电池部件被夹持到一起；其特征在于，与第一电化学电池（２００ａ）的阳极气体扩散层（ＧＤＬ；２０８ａ）接触的第一集电器（２０６）被配置为经由惰性和导电构件（２０４ｂ；５０４；９０４；１１１０）而被连接到第二、相邻电化学电池（２００ｂ）的阴极侧，而不与所述相邻电池的电化学活性部件电化学接触。
【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：A伦德布拉德，H埃克斯特伦，E琼森，
申请(专利权)人：myFC股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]
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