改进的燃料电池组件制造技术

在此公开了一种燃料电池组件，其把多个个体的燃料电池排布成一个阵列。这些燃料电池设置到框架中形成的开口中。把这些开口例如以行或列的方式排布在阵列中。后盖密封地附着到框架上，由此在框架和后盖的基座之间限定腔室，其中腔室用作歧管。选用的支撑物从基座延伸到燃料电池。该空腔形成了流体歧管用于把燃料电池的燃料从燃料存储盒分配到燃料电池。作为另一选择，后盖把后盖和框架之间的间隙隔断成了隔间，这些隔间由通道流体性互相连接。该阵列还可以包括电连接到燃料电池上的功能元件以输送电力给电子设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及改进的燃料电池系统，更具体地涉及包含基本上成平面的燃料电池阵列或具有相对均匀的阳极侧面氢气源的膜电极组件(MEA)的燃料电池组件。
技术介绍
燃料电池是将反应剂，即燃料和氧化物的化学能直接转换成直流(DC )电的设备。对于越来越多的应用场合来说，燃料电池比常规的发电方式如矿物燃料的燃烧以及便携式的电力存贮装置如锂离子电池具有更高的效率。一般来讲，燃料电池技术中包括有多种不同类型的燃料电池，如碱性燃料电池、聚合物电解型燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池以及酶燃料电池。现今更重要的燃料电池可划分为几个总的类型，即(i)釆用压缩的氢(H2)作为燃料的燃料电池；(ii)质子交换膜(PEM)燃料电池，其采用的是醇类如曱醇(CH3OH)、金属氬化物如硼氢化钠(NaBH4)、碳氢化合物或者是能转化成氢燃料的其它燃料；(iii)能够直接消耗非氢燃料的PEM燃料电池或者是直接氧化燃料电池；以及(iv)在高温下直接将碳氢化合物燃料转换成电的固体氧化物燃料电池(SOFC)。压缩的氢通常保持在高压状态下，因此其操作困难。此外，其通常需要大型贮存槽，因此对于消费类电子设备而言无法制作得足够小。常规的转化型燃料电池需要转化器以及其它的蒸发和辅助系统来将燃料转换成氢从而与燃料电池中的氧化剂反应。最新的进展使转化器或转换型燃料电池有望用于消费类电子设备。最常用的直接氧化燃料电池是直接甲醇燃料电池或DMFC 。其它的直接氧化燃料电池包括直接原碳酸四甲酯燃料电池。曱醇与燃料电池中的氧化剂直接反应的DMFC是最筒单并且可能是最小型的燃料电池，其也有望作为消费类电子设备的电力应用。固体氧化物燃料电池(SOFC)在高热下转换碳氢化合物燃料如丁烷而产生电。SOFC需要在1000°C范围内的相对高温来使燃料电池反应发生。用来产生电的化学反应对每一类燃料电池来说都是不同的。对于DMFC来说，每一个电极处的化学-电学反应以及直接曱醇燃料电池的整体反应可4苗述^口下阳极处的半反应CH3OH + H20 — C02 + 61^ + 6e-阴极处的半反应1.502 + 6H"" + 6e- —3H20整个燃料电池的反应CH3OH + 1.502 — C02 + 2H20整个燃料电池的反应CH3OH + 1.502 — C02 + 2H20由于氢离子(tT)穿过PEM从阳极迁移到阴极，并且由于自由电子(e—)不能穿过PEM,因此电子流过外部电路，从而产生通过外部电^^的电流。该外部电路可用来给许多有用的消费类电子设备提供电，如移动电话或蜂窝电话、便携式音乐播放器、计算器、个人数字助理、膝上电脑以及电动工具等。美国专利4,390,603和4,828,941中论述了 DMFC，这两篇专利以引用的方式全文并入这里。通常来讲，PEM由聚合物制成，如可从DuPont公司得到的Nafioi^或者是其它合适的膜，前者是厚度在约0.05mm到约0.5mm范围内的全氟磺酸聚合物。阳极通常由用聚四氟乙烯(特氟隆)处理的碳纸支撑物制成，该支撑物上沉积有催化剂如铂-钌的薄层。阴极通常是气体扩散电极，其中有铂粒子粘接到该膜的一侧。在化学金属氬化物燃料电池中，硼氢化钠被转化并且反应如下NaBH4 + 2H20 —(热或催化剂)—4(H2) + (NaB02)阳极处的半反应H2 — 2tf + 2e-阴极处的半反应2(2tf + 2e-) + 02 — 2H20适合于该反应的催化剂包括铂和钌以及其它的金属。硼氢化钠转化中产生的氢燃料在燃料电池中与氧化剂如02进行反应，产生电(或者是电子流)和副产物水。该转化过程中还会产生副产物硼砂(NaB02)。硼氢化钠燃料电池在美国专利4,261,956中进行了论述，其以引用的方式全文并入这里。燃料电池系统通常具有堆叠排列的多个燃料电池。这些堆叠往往效率较低，因为燃料难以均匀地流到燃料电池的阳极侧面。公开的专利文献试图改善堆叠中的燃料流。在一个示例中，美国专利6,887,611B2公开了 一种弹性外部燃料电池气体歧管，其被设计成允许该堆叠的翘曲和收缩而又保持气密性，并减小电介质绝缘体的破损。公开号为2005/0196666A1的美国专利申请公开了装配成基本上成平面排布的燃料电池。这些基本上成平面的燃料电池阵列能被轮廓模塑成所希望的形状或能构成柔韧的燃料电池或构成弹性连接起来的个体燃料电池的阵列且整体为曲线形状。然而，该公开文献并没有公开把燃料分配到燃料电池的方法，而是论述了 一种通过燃料渗透层蒸发的燃料凝胶。公开号为2005/0255349A1的美国专利也公开了 一种基本上成平面的燃料电池阵列。该参考文献公开了一种具有两个窄氢气通道和两个氢气端口的氢气歧管。因此，仍然需要改进气体歧管把燃料输送到燃料电池。
技术实现思路
本专利技术大体上针对改进的燃料电池系统，更具体地针对包含基本上成 的膜电才及组件。在一个实施例中，本专利技术针对燃料电池组件，其包括具有多个开口的 框架、设置在开口中的燃料电池、和带有至少一个燃料入口的后盖，该后 盖附着到该框架上以便在框架和后盖之间形成燃料室。形成的室可以打开 以使燃料进入并与所有的燃料电池自由地接触，或其可以具有设置在其中 的通道以调节燃料的流动。还可以在后盖中提供出口以使未反应的燃料或 废料排出。燃料电池优选为彼此电串联或电并联。框架和盖可以由弹性材 料制成或利用附着方式使燃料电池可构形在多个平面上。在另一实施例中，本专利技术针对一种包括至少一个电连接到功能元件上 的燃料电池的电力模块，其中功能元件能够把电从燃料电池传递到电子设备。功能元件优选为特定用途集成电路(ASIC)芯片。电力模块可以使用 这里所述的燃料电池组件或任意其它已知的燃料电池组件。在又一实施例中，本专利技术涉及一种向电子设备供电的方法。该方法包 括把燃料从燃料源传递到电连接到功能元件上的燃料电池，利用功能元件 把电流变换成可用电流，并且把可用电流传递到电子设备。附图说明当参照附图阅读下面的详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面 和优点将变得更好理解，其中在所有附图中，相同的附图标记表示相同的 部分，其中图l是本专利技术的燃料电池组件的部分透视图，其中为了清楚起见省略 了几个燃料电池；图2是图1的燃料电池组件的展开图；图3是示出了电连接的图1的完整燃料电池组件顶部吊起后的平面图4是图3的燃料电池组件沿着线4-4截断的放大截面图5是示出了氢存储盒的结构不同的本专利技术另 一燃料电池组件的透视图5a是本专利技术另 一燃料电池组件的透视图，其中燃料电池可移动到多 个平面；图5b是图5a的燃料电池组件沿着线5b-5b截断的放大截面图； 图6是用于图1的燃料电池组件的另一后盖的顶部吊起后的平面图； 图7是本专利技术以集成电路芯片为特征的另一燃料电池组件的透视图； 图8是图7的燃料电池组件的展开图9是示出了电连接的图7的燃料电池组件的顶部吊起后的平面以及图10a是示出了另外那些电连接的图1的燃料电池組件的一节顶部吊 起后的平面图；图10b是图10的燃料电池组件沿着线10a-10a截断的放大 截面图；图10c是经由导体粘结剂或焊接连接到框架上的单个燃料电池的 顶视图；图10d是示出了在没有电线的情况下电连接在一起的燃料电池的 截面图。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池组件，包括：　框架，具有在其中形成的多个开口以限定阵列；　燃料电池，具有密封地设置在每个开口内的阳极侧面；　后盖，密封地附着到燃料电池的阳极侧面上的框架上；　连接到后盖上的燃料入口，能够连接到燃料源上；和 　在框架和后盖之间形成的腔室，其中该腔室能够与燃料源流体性连接，并且其中每个燃料电池与腔室流体性接触，并且其中燃料从燃料源通过腔室分配以供给燃料电池的阳极侧面。

【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：艾伦娄森兹威格，库尔特莱斯，强依芙勒郎，布鲁诺瓦伦，安德鲁J库瑞罗，
申请(专利权)人：法商BIC公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]