[发明专利]具有微型结构元件的高功率密度燃料电池层设备

权利要求书

1.一种燃料电池层，其包括至少两个如下所述的连接的燃料电池，所述燃料电池包括：

a.含有燃料的燃料室；

b.含有氧化剂的氧化剂室；

c.与所述的燃料室和所述的氧化剂室相通的多孔基底，其还包括顶部、底部、第一侧和第二侧；

d.使用所述的多孔基底形成的通道，其中所述的通道包括第一通道壁和第二通道壁；

e.通过在所述第一通道壁的所述多孔基底上设置的第一催化剂层形成的阳极；

f.通过在所述第二通道壁的所述多孔基底上设置的第二催化剂层形成的阴极；

g.在所述通道的至少一部分中设置并与所述阳极和所述阴极接触的电解质，从而可防止燃料输送到所述阴极并可防止氧化剂输送到所述阳极；

h.设置在所述多孔基底至少一部分上的第一涂层，从而可防止燃料进入所述多孔基底的至少一部分中；

i.设置在所述多孔基底至少一部分上的第二涂层，从而可防止氧化剂进入所述多孔基底的至少一部分中；

j.在所述第一侧上设置的第一密封挡板，和在所述第二侧上设置的第二密封挡板；

k.设于所述第一侧上的正极电接头；及

l.设于所述第二侧的负极电接头；及

其中制得的燃料电池可产生电流以驱动外部负载。

2.如权利要求1所述的燃料电池层，其中从所述的第一催化剂层形成的所述阳极设于所述第一通道壁的所述多孔基底上；及从所述的第二催化剂层形成的所述阴极设于所述第二通道壁的所述多孔基底上。

3.如权利要求2所述的燃料电池层，其中所述第一催化剂层和所述第二催化剂层设置在所述多孔基底中至少为最小深度，从而产生催化活性。

4.如权利要求1所述的燃料电池层，其中所述的通道形成在所述的多孔基底中。

5.如权利要求4所述的燃料电池层，其中所述的通道通过选自切割、烧蚀、模压、蚀刻、挤压、压花、层压、镶嵌、熔化和其组合的技术来形成。

6.如权利要求1所述的燃料电池层，其中至少一个所述的通道是波浪形。

7.如权利要求1所述的燃料电池层，其中至少一个所述的通道是至少在三个平面中。

8.如权利要求1所述的燃料电池层，其中至少一个所述的燃料电池还包括：设于所述第一通道壁和所述第二通道壁之间的支撑件，所述的支撑件包括硅、石墨、石墨复合物、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、结晶聚合物、结晶共聚物、交联的聚合物、木材及其组合。

9.如权利要求1所述的燃料电池层，其中至少一个所述的燃料电池包括选自含有磺酸基的全氟聚合物、pH大于7的碱水溶液、pH至多为4的酸性水溶液及其组合的电解质。

10.如权利要求1所述的燃料电池层，其中至少一层所述的涂层包括聚合物涂层、环氧化合物、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、其共聚物、其交联的聚合物、导电金属及其组合。

11.如权利要求1所述的燃料电池层，其中至少一层所述的催化剂层是贵金属、含贵金属的合金、铂、铂合金、钌、钌合金及其组合。

12.如权利要求11所述的燃料电池层，其中至少一层所述的催化剂层包括含有至少一种贵金属的三元合金。

13.如权利要求11所述的燃料电池层，其中至少一层所述的催化剂层包括铂。

14.如权利要求11所述的燃料电池层，其中至少一层所述的催化剂层包括铂-钌合金。

15.如权利要求1所述的燃料电池层，其中至少一个所述的通道其高度为1纳米到10cm，宽度为1纳米到1mm，长度以为1纳米到100米。

16.如权利要求1所述的燃料电池层，其中所述的燃料电池层能够产生0.25伏到2500伏的电压。

17.如权利要求1所述的燃料电池层，中所述的燃料电池层包括1～5000个连接的燃料电池。

18.如权利要求17所述的燃料电池层，其中所述的燃料电池层包括75～150个连接的燃料电池。