[发明专利]复合膜、燃料电池及复合膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池。更具体地说，本发明涉及一种其电池以平面布置设置的燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种从氢和氧产生电力从而获得高效率发电的装置。燃料电池的一个主要特点是其直接发电的能力，其不经历如在常规发电中的热能或动能的阶段。这呈现出如下优点，即尽管规模小但发电效率高、减少氮化合物等之类的排放、以及由于最小的噪音或振动而对环境友好。燃料电池能够有效地利用其燃料中的化学能，并因此，对环境友好。因此将燃料电池视为用于二十一世纪的能源供应系统，并作为一种很有前途的发电系统而获得巨大关注，可以在多种应用中使用，包括太空技术应用、汽车、移动设备以及大型和小型发电。人们正在付出艰苦的技术努力以研发实用的燃料电池。

特别地，聚合物电解质燃料电池特征在于比其他类型的燃料电池更低的操作温度和更高的输出密度(output density)。因此，近几年中，聚合物电解质燃料电池已经作为新兴的动力源用于移动设备，诸如手机、笔记本大小的个人电脑、掌上电脑、MP3播放器、数码相机、电子字典或电子书。众所周知，用于移动设备的聚合物电解质燃料电池是平面燃料电池，其具有布置在平面中的多个单电池。

在传统平面燃料电池中，使用铸造方法从电解质溶液中形成膜的过程主要用在电解质膜的形成中。当使用铸造方法形成电解质膜时有问题需要解决。如果电解质溶液的应用是不均匀的，在电解质膜中可能产生孔洞，并且可能存在根本没有形成电解质膜的一些区域。因此，需要解决燃料电池的可靠性降低的问题。

发明内容

考虑上述问题提出本发明，并且其目的是提供一种复合膜以提高平面阵列燃料电池的可靠性。其另一个目的是提供一种提高平面燃料电池的可靠性的技术。

本发明的一个实施方式涉及一种用于燃料电池的复合膜。复合膜的包括：多个膜电极组件，以平面布置设置，每个膜电极组件包括电解质膜、设置在电解质膜的一面上的阳极和设置在电解质膜的另一面上的阴极；和包含传导部件的多个内部连接器，每个内部连接器设置在电解质膜的在所述膜电极组件的相邻方向上彼此相对布置的侧面上，其中，所述内部连接包括朝向电解质膜的在电解质膜的阴极侧上的中部区域突出的支撑部，并且其中，支撑部接触电解质膜的边缘的阴极侧表面，并且电解质膜由支撑部保持。

本发明另一个实施方式涉及一种燃料电池。这种燃料电池具有根据以上述的实施方式的复合膜。

本发明另一个实施方式涉及一种复合膜的制作方法。这种方法包括：准备传导基材；在传导基材的第一主表面上形成多个凹槽；在形成在传导基材中的多个凹槽上沉积电解质溶液；充分固化电解质溶液以形成具有暴露的第一表面的电解质膜；选择性地移除传导基材的与传导基材的第一主表面相对的第二主表面，以足以暴露电解质膜的第二表面并且形成多个内部连接器；其中，内部连接器包括延伸的支撑部和凸起，所述凸起从支撑部突起并且部分地横跨电解质膜的第二表面延伸。

本发明还有一个实施方式涉及一种制造燃料电池层的方法。这种方法包括：根据上述方法准备复合膜；通过在电解质膜的第一表面上沉积催化剂材料形成阳极催化剂层；通过在电解质膜的第二表面上沉积催化剂材料形成阴极催化剂层；以及部分地移除阳极催化剂层和阴极催化剂层的预定区域，以足以分割所述催化剂层。

附图说明

现在将参照作为示例而非限制性的附图，仅以示例的方式说明实施方式，并且其中相同元件在各个附图中标注类似，其中：

图1是根据本发明第一实施方式的燃料的分解透视图；

图2A是沿图1的线A-A’获得的横截面视图；

图2B是沿图1的线B-B’获得的横截面视图；

图3A是用于根据第一实施方式的燃料电池的在阳极侧上的复合膜的平面视图；

图3B是用于根据第一实施方式的燃料电池的在阴极侧上的复合膜的平面视图；

图4是说明膜电极组件和内部连接器的结构的特征剖面图；

图5是从阴极侧看的内部连接器的平面视图；

图6A(i)至6B(ii)是显示用于根据第一实施方式的燃料电池的燃料电池的制备方法的工艺简图；

图7A(i)至7B(ii)是显示用于根据第一实施方式的燃料电池的复合膜的制备方法的工艺简图；

图8(i)至8(iv)是显示用于根据第一实施方式的燃料电池的复合膜的制备方法的工艺简图；

图9(i)至9B(iv)是显示用于根据第一实施方式的燃料电池的复合膜的制备方法的工艺简图；

图10(i)至10B(iv)是显示用于根据第一实施方式的燃料电池的复合膜的制备方法的工艺简图；