[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，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

本发明还涉及一种制造这种燃料电池的工艺。

背景技术

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缓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 述薄膜上。另外，由于薄膜的厚度小，当电极被安装在包括所述电流收集器和所述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。

发明内容

本发明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。

根据本发明，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件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件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发明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非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 截面图。

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。

图5到9以截面图示出了根据本发明的燃料电池的特定实施例的不同步骤，所述燃料电池包括根据图1的两个电流收集器和根据图4的隔板元件。

具体实施方式

燃料电池，更具体地说，根据本发明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件的存在便于使电流收集器集成在固体电解质中。