[发明专利]用于电化学池的盖及相关方法

说明书

发明优先权

根据35U.S.C.§119(e)，本非临时申请要求于2008年1月17日提交的美国临时专利申请序列61/021,822的优先权，该美国临时专利申请序列通过引用结合在本文中。

背景

电化学池系统比如燃料电池系统，已经被认定为用于许多应用的引人注目的电源。系统周围和接近系统的环境条件都可以影响电化学池的运转和性能。接近电化学池的有利环境可以改善池性能。作为实例，湿度、温度、反应物的传质、以及在电化学池中存在的污染物质或污染物水平可以影响池的性能。

目前，可以将子系统整合到电化学池系统中来控制电化学池的运转参数并提供在电化学池中所想要的条件。例如，在一些燃料电池系统中，存在用于调节燃料电池内部条件的外部增湿系统，加热器和冷却回路(cooling loops)，以及反应物输送泵和流场。备选地，已设计了这样的燃料电池系统，其通过整合用于被动(passive)控制内部条件的特征而使辅助组件的使用最小化。例如，已经开发了具有用于燃料电池的平面结构的燃料电池，其提供用于接收反应物的被动供氧(passive breathing)表面。保水阻挡层可以用于控制燃料电池的水分蒸发。常规地，保水阻挡层包括被设置在活性区(active areas)上方的多孔材料和在燃料电池周界密封的非渗透性框架。

主动控制系统可能导致大量的寄生功率(parasitic power)损失和更大的总台面面积(footprint)。此外，试图被动控制内部条件的现存技术仍然表现出膜脱水和显著的性能损失。对于使用流场的燃料电池，虽然网状(net)自增湿环境是可能的，但是由于在整个燃料电池中的不均匀的水含量和局部的热点，总性能也可以是低的。对于平面燃料电池结构，被动供氧表面的水分蒸发仍然可能导致膜脱水，并且其性能仍然被膜中不足的水含量所限制。

附图简述

在不必要按比例绘制的附图中，相同标记在所有数幅图中都表示基本上相似的组件。具有不同字母后缀的相同标记表示基本相似组件的不同情况。所述附图主要通过实例而非限制的方式举例说明在本文中讨论的各种实施方案。

图1举例说明了现有技术电化学池系统的横截面视图。

图2举例说明了根据一些实施方案，包括可拆除盖(off-set cover)的电化学池系统的横截面视图。

图3举例说明了根据一些实施方案，包括具有任选多孔层的可拆除盖的电化学池的横截面视图。

图4举例说明了根据一些实施方案，包括具有任选多孔层的可拆除盖的电化学池系统的横截面视图。

图5举例说明了根据一些实施方案，通过使用可拆除盖的电化学池供电的电子设备的透视图。

图6举例说明了根据一些实施方案，使用可拆除盖的电子设备的透视图。

图7举例说明了根据一些实施方案，将反应物输送到电化学池阵列的方法的流程框图。

图8举例说明了根据一些实施方案，所计算的扩散长度相对于间隙高度的模拟结果的图解图。

发明概述

本发明的实施方案涉及电化学池系统。所述系统包括电化学池的阵列，所述电化学池阵列包括反应表面，该表面具有一个或多个活性区域和一个或多个低活性区域(less-active region)，所述一个或多个低活性区域与所述一个或多个活性区域接触。该系统还包括盖，所述盖包括传输层，该传输层具有一个或多个传输阻挡区域和一个或多个开口区域。所述传输阻挡区域接近于活性区域，而开口区域接近于低活性区域。

实施方案还涉及包括传输层的电化学池阵列盖，其包括传输层，所述传输层包括一个或多个传输阻挡区域和一个或多个开口区域。所述传输阻挡区域覆盖电化学阵列中的一个或多个电化学池的一个或多个活性区域。

实施方案还涉及用于操作电化学池阵列的方法，所述方法包括：通过盖中的开口区域使电化学池阵列的活性区域与反应物流体接触；和通过使用盖抑制产物流体从局部环境中被移除。

发明详述

以下详述包括对附图的引用，所述附图构成详述的一部分。所述附图通过举例说明的方式显示了其中可以实施本发明的具体实施方案。这些实施方案在此也称作“实施例”。在本文中提到的所有出版物，专利以及专利文件通过引用以全文形式结合在本文中，如同单独地通过引用结合。如果本文与通过引用结合的文件之间有不一致的用法，所结合的参考文件中的用法应该视为在本文中用法的补充；对于不能协调的不一致，对照本文中的用法。