[发明专利]质子交换膜燃料电池

权利要求书

1.一种设计包括气体扩散层的质子交换膜燃料电池的方法，该方法包括：

使用质子交换膜燃料电池的模型确定所述燃料电池的性能，其中所述模型基于燃料电池的多个参数，所述多个参数包括气体扩散层的各向异性性质中的至少一个，

调整所述多个参数中的至少一个；

确定所述调整步骤是否改善所述燃料电池的性能，以及

通过选择提供改善性能的所述参数设计所述燃料电池。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述模型通过确定燃料电池的温度分布、含水饱和度、和/或电流密度中的一个或多个确定性能。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过提供遍及气体扩散层的更均匀的温度分布改善所述性能。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述模型包括在所述燃料电池内界定的多个区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多个区域包括集电器、通道、气体扩散层、催化剂层和所述膜中的一个或多个。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述燃料电池包括阳极和阴极，并且其中将每个所述阳极和所述阴极界定为分离的区域。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述方法包括使燃料电池为所述设计从而用实验数据验证所述模型的性能。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述多个参数包括气体扩散层(GDL)的材料。

9.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述各向异性性质包括气体扩散层的导电率、热导率、和/或渗透性中的一个或多个。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述热导率包括平面热导率和/或贯通面热导率。

11.一种质子交换膜燃料电池，该质子交换膜燃料电池包括气体扩散层，所述质子交换膜燃料电池具有多个参数，其中，选择所述参数以提供遍及所述气体扩散层的基本上均匀的温度分布。

12.根据权利要求11所述的燃料电池，其中，所述参数包括气体扩散层的热导率，包括气体扩散层的平面热导率和/或贯通面热导率的所述气体扩散层的热导率为基本上各向同性。

13.根据权利要求12所述的燃料电池，其中，气体扩散具有至少10W/(m.K)，或者至少100W/(m.K)的平面热导率。

14.根据权利要求11或12所述的燃料电池，其中，气体扩散具有至少1W/(m.K)或者至少10W/(m.K)的气体扩散层的贯通面热导率。

15.根据权利要求11-14中任意一项所述的燃料电池，其中，所述气体扩散层具有至少10W/(m.K)的平面热导率和至少1W/(m.K)的贯通面热导率。

16.一种燃料电池，所述燃料电池包括具有气体扩散层的质子交换膜，其中，所述气体扩散层的热导率为基本上各向同性。

17.一种燃料电池，所述燃料电池包括具有气体扩散层的质子交换膜，其中，所述气体扩散层的平面热导率为基本上各向同性。

18.一种燃料电池，所述燃料电池包括具有气体扩散层的质子交换膜，其中，所述气体扩散层的贯通面热导率为基本上各向同性。

19.一种燃料电池，所述燃料电池包括具有气体扩散层的质子交换膜，其中，所述气体扩散层具有至少10W/(m.K)的平面热导率。

20.根据权利要求19所述的燃料电池，其中，所述气体扩散层的平面热导率为至少100W/(m.K)。

21.根据权利要求20所述的燃料电池，其中，所述气体扩散层的平面热导率为至少200W/(m.K)。

22.根据权利要求21所述的燃料电池，其中，所述气体扩散层的平面热导率为至少400W/(m.K)。

23.一种燃料电池，所述燃料电池包括具有气体扩散层的质子交换膜，其中，所述气体扩散层的贯通面热导率为至少1W/(m.K)。

24.一种燃料电池，所述燃料电池包括具有气体扩散层的质子交换膜，其中，所述气体扩散层的贯通面热导率为至少10W/(m.K)。