[发明专利]改善水管理的显微结构化的燃料电池元件

权利要求书

1、一种制造燃料电池的方法，包括：

将隔板和气体扩散介质接触以形成被覆盖的反应物气体流场；

隔板包括限定出多个流道的多个槽脊，多个流道具有表面；以及

气体扩散介质包括接触隔板的多个槽脊的第一表面区域和与隔板的多个流道互补的第二表面区域；

其中至少部分：

隔板的多个流道的表面，

气体扩散介质的第二表面区域，或

隔板的多个流道的表面和气体扩散介质的第二表面区域

被显微结构化。

2、根据权利要求1所述的制造燃料电池的方法，其中隔板的多个流道的至少一部分、气体扩散介质的第二表面区域、或隔板的多个流道和气体扩散介质的第二表面区域被通过以下方法显微结构化：

聚焦激光脉冲以选择性熔蚀表面材料，由此产生包括多个表面材料突起的显微结构；

其中该表面材料包括隔板的多个流道的表面、气体扩散介质的第二表面区域、或隔板的多个流道的表面和气体扩散介质的第二表面区域。

3、根据权利要求2所述的制造燃料电池的方法，其中未熔蚀表面材料的突起的高度、长度和宽度中的每一个均为约1微米到约100微米。

4、根据权利要求1所述的制造燃料电池的方法，其中隔板的多个流道被通过以下方法显微结构化：

聚焦激光脉冲以选择性熔蚀表面材料从而产生多级粗糙度的显微结构，多级粗糙度包括高度、长度和宽度的每一个均为约0.1微米到约10微米的突起和凹陷；

其中该表面材料包括隔板的多个流道的表面，并且该隔板由金属制成。

5、根据权利要求1的制造燃料电池的方法，其中至少部分：隔板的多个流道的表面，气体扩散介质的第二表面区域，或隔板的多个流道的表面和气体扩散介质的第二表面区域被显微结构化的方法包括：

将显微结构化的冲模板按压到隔板的多个流道的表面、气体扩散介质的第二表面区域、或隔板的多个流道表面和气体扩散介质的第二表面区域上。

6、根据权利要求5所述的制造燃料电池的方法，其中该按压生成的显微结构包括：

深度、长度和宽度中的每一个均为约10微米到100微米的多个凹陷；或

包括高度、长度和宽度中的每一个均为约0.1微米到10微米的突起和凹陷的多级粗糙度。

7、根据权利要求5所述的制造燃料电池的方法，其中形成该显微结构化的冲模板的方法包括：

聚焦激光脉冲以选择性熔蚀冲模板的材料从而产生包括以下的显微结构：

该冲模板上的表面材料的多个突起；或

包括高度、长度和宽度中的每一个均为约0.1微米到约10微米的突起和凹陷的多级粗糙度。

8、根据权利要求7所述的制造燃料电池的方法，其中冲模板的表面材料的多个突起的高度、长度和宽度中的每一个均为约10到约100微米。

9、根据权利要求1所述的制造燃料电池的方法，其中

隔板的多个流道的表面被显微结构化以将接触角减少至少约30度，其中该隔板是金属；或

隔板的多个流道的表面被涂覆有被显微结构化的亲水聚合物以将接触角减少至少约30度。

10、根据权利要求1所述的制造燃料电池的方法，其中气体扩散介质的第二表面区域被涂覆有被显微结构化的憎水聚合物以将接触角增加至少约30度。

11、一种燃料电池，包括：

隔板，包括有限定出多个流道以形成反应物气体流场的多个槽脊，该多个流道具有表面；

气体扩散介质，包括与隔板的多个槽脊互补的第一表面区域和与隔板的多个流道互补的第二表面区域；

其中隔板的多个槽脊接触气体扩散介质的第一表面区域以形成被覆盖的反应物气体流场；并且

其中至少部分：

隔板的多个流道的表面，

气体扩散介质的第二表面区域，或

隔板的多个流道的表面和气体扩散介质的第二表面区域

被显微结构化。

12、根据权利要求11所述的燃料电池，其中显微结构包括高度、长度和宽度中的每一个均为约1到约100微米的突起。

13、根据权利要求11所述的燃料电池，其中显微结构包括深度、长度和宽度中的每一个均为约1到约100微米的凹陷。