[发明专利]与固体电解质结合的电流收集器的燃料电池及其制造工艺

权利要求书

1.一种制造燃料电池的工艺，该燃料电池至少包括：

-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)通过所述相应电流收集器的横向通道(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)的横向槽(2c)和由所述电流收集器(4、5)的横向通道(4c、5c)限定的体积，

所述隔板元件(2)由热塑性聚合物材料形成；

其特征在于该工艺连续包括下述步骤：

-将由电绝缘硬颗粒(3)形成的隔件插入所述隔板元件(2)的横向槽中，

-通过挤压来组装阳极(5)和阴极(4)电流收集器，使它们的第一表面(4a、5a)分别在所述隔板元件(2)的第一和第二面(2a、2b)上且在挤压过程中隔板元件(2)变形，以使得电流收集器(4，5)能够在隔板元件(2)中结壳和固定，

-用所述固体电解质(6)填充所述横向槽(2c)和横向通道(4c、5c)。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于将所述电流收集器(4、5)安装在所述隔板元件(2)的第一和第二面(2a、2b)上由热层压完成。

3.根据权利要求1和2之一所述的工艺，其特征在于由所述固体电解质(6)填充所述横向槽(2c)和横向通道(4c、5c)的步骤是通过使装有阳极(5)和阴极(4)电流收集器的隔板元件(2)被充满所述固体电解质(6)的前体材料和通过该前体材料的交联以便获得该固体电解质(6)来完成。

4.根据权利要求1和2之一所述的工艺，其特征在于由所述固体电解质(6)填充所述横向槽(2c)和横向通道(4c、5c)的步骤是通过将装有阳极(5)和阴极(4)电流收集器的隔板元件(2)浸入包含至少一种溶剂 和电解质的溶液中并通过所述溶液的蒸发完成。

5.根据权利要求1和2之一所述的工艺，其特征在于所述横向槽(2c)和横向通道(4c、5c)的填充步骤包括平面化步骤以清理所述电流收集器的第二表面。

6.根据权利要求1和2之一所述的工艺，其特征在于所述横向槽(2c)和横向通道(4c、5c)的填充步骤之后是把阳极(8)和阴极(7)组装在相应电流收集器(4、5)的第二表面(4b、5b))上的步骤。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述热塑性聚合物由碳氟树脂形成。

8.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于所述碳氟树脂从改性的乙烯与四氟乙烯的共聚物、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯与六氟化丙稀的共聚物中选择。

9.根据权利要求1、7和8中任意一项所述的工艺，其特征在于所述颗粒(3)从陶瓷、玻璃、和聚合物颗粒中选择。

10.根据权利要求1、7和8中任意一项所述的工艺，其特征在于每个电流收集器(4、5)包括若干从第一表面(4a、5a)到第二表面(4b、5b)穿过该电流收集器的横向通道(4c、5c)。

11.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于每个电流收集器(4、5)包括在其第二表面上的未被覆盖的横向区域(4d、5d)，该区域充当电连接。

12.根据权利要求1、7和8中任意一项所述的工艺，其特征在于至少一个电流收集器(4、5)是栅、刷、或者网纹材料或多孔材料薄层的形式。

13.根据权利要求1、7和8中任意一项所述的工艺，其特征在于所述隔板元件(2)是穿孔薄膜、栅、或者网纹材料或多孔材料薄层的形式。