[发明专利]构造成最优化的阳极水管理的低成本燃料电池扩散层

权利要求书

1.一种燃料电池，包括：

阴极气体扩散层；

阴极催化剂层；

阳极气体扩散层；

阳极催化剂层；以及

与所述阳极催化剂层和所述阴极催化剂层协作以促进其之间的质子流动的电解质；

其中当随用于阳极输入流的阳极燃料运行时，所述阳极气体扩散层的扩散阻力显著大于所述阴极气体扩散层的扩散阻力。

2.如权利要求1所述的燃料电池，其中，当随用于阳极输入流的阳极燃料运行时，所述阳极气体扩散层的扩散阻力比所述阴极气体扩散层的扩散阻力大至少5倍。

3.如权利要求1所述的燃料电池，其中，所述阴极气体扩散层的热阻和所述阳极气体扩散层的热阻在另一个的6cm²K/W内。

4.如权利要求1所述的燃料电池，其中，所述阴极气体扩散层的热阻和所述阳极气体扩散层的热阻中每个在大约5cm²K/W至大约10cm²K/W的范围。

5.如权利要求1所述的燃料电池，其中，所述阴极气体扩散层的电阻和所述阳极气体扩散层的电导率中每个在0.6MPa的压缩下小于35mOhm cm²。

6.如权利要求1所述的燃料电池，其中，所述阴极气体扩散层和所述阳极气体扩散层的可压度参数在2.07MPa的应力下具有在另一个的25％内的应变。

7.如权利要求1所述的燃料电池，其中，所述阳极气体扩散层包括碳纤维衬底。

8.如权利要求7所述的燃料电池，其中，所述碳纤维衬底的碳化温度低于1000℃。

9.如权利要求7所述的燃料电池，其中，所述碳纤维衬底包含质量上少于25％的碳纤维。

10.一种燃料电池，包括：

阳极气体流场，其具有用于将第—气体引入所述燃料电池的一个或多个管道；

与所述阳极气体流场协作的阳极气体扩散层；

与所述阳极气体扩散层协作的阳极催化剂层；

与所述阳极催化剂层协作的聚合离子传导膜；

与所述聚合离子传导膜协作的阴极催化剂层；

与所述阴极催化剂层协作的阴极气体扩散层；

阴极气体流场，其具有用于将第二气体引入所述燃料电池的一个或多个阴极平面管道，所述阴极流场与所述阴极扩散层协作；

其中，当随用于阳极输入流的阳极燃料运行时，所述阳极气体扩散层的扩散阻力显著大于所述阴极气体扩散层的扩散阻力，阴极气体扩散层的热阻和阳极气体扩散层的热阻中每一个在大约5cm²K/W至大约10cm²K/W的范围，阴极气体扩散层的电阻和阳极气体扩散层的电阻中每个在0.6MPa的压缩下小于35mOhm cm²，并且所述阳极气体扩散层包括碳纤维衬底，所述碳纤维衬底包含具有平面薄片几何结构的填料颗粒。