[发明专利]包括空间节约型流体增压室的燃料电池系统

说明书

本申请是2008年9月25日提交的题为“包括空间节约型流体增压室的燃料电池系统以及相关方法”的PCT/CA2008/001713号发明专利的分案申请，原申请于2010年5月5日进入中国国家阶段，申请号为200880114733.0。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统，更具体地涉及包括空间节约型流体增压室的燃料电池系统。

背景技术

便携式电子设备在尺寸上趋于变小，同时对性能的要求在提高。随着电子部件被设计得在尺寸上越来越小并纳入精密且复杂的技术，对相关电源的要求也变得越来越高。例如，电源可能需要占据更少的体积或更小的覆盖区（footprint）以适应该部件的技术添加或总部件尺寸的减小。进一步，该添加的技术可能需要电源持续更长的时间，或以均匀的速率输送电能以使电子部件的性能平稳。

电源的一个实例是燃料电池系统。燃料电池系统可以包括一个或多个燃料电池层，每个层都包括阳极、阴极以及插在阳极和阴极之间的电解质膜。包括这样的层的燃料电池系统通常包括一种用于将空气供应至阴极的装置，以及一种用于以可接受的压力水平将燃料或其他反应流体（reactant fluid）供应至阳极的装置。

为了制造更小的燃料电池系统，仍须满足许多技术需求（例如，密封需求），同时力图适应减小的空间需求。例如，流体供应部件需要持续地从流体源向燃料电池的阳极供应燃料。此燃料供应应当以可接受的压力水平和输送速度进行，而不在燃料电池系统中占用总体上过大的体积，且不影响燃料电池系统的性能。

发明内容

本发明的实施方案涉及一种燃料电池系统。该系统包括：流体歧管，其具有第一侧和第二侧，位于该第一侧的至少一个歧管出口，以及歧管入口——其经由位于该流体歧管内的流体引导槽（fluid directing recess）流体连通至（fluidly coupled to）该歧管出口；燃料电池层，其包括至少一个燃料电池，其中该燃料电池层的至少一部分被联结至（bond to）该流体歧管的第一侧，使得该燃料电池层基本上邻近于该流体歧管的第一侧；以及封闭区域（enclosed region），其由该燃料电池层与该流体歧管联结而成。该燃料电池层或流体歧管的一个或多个部分适于，应所述封闭区域被经过歧管出口引入的流体加压（pressurize），而相互远离地变形。

实施方案也涉及一种运行燃料电池系统的方法，包括：经由流体歧管，将流体引入燃料电池系统的封闭区域，这足以增加封闭区域内的压力；以及向该燃料电池层或该流体歧管的一个或多个部分施加应力（stress），这足以将该封闭区域转变为流体增压室（fluid plenum）。

实施方案涉及一种柔性燃料电池层。该层包括：两个或多个燃料电池，其基本上被集成在一个二维层内；以及衬底，其结合至（couple to）该层，且在该衬底和该层之间形成封闭区域。该层可以被放置在平面或非平面构型中，且该层被配置为使得当其自支撑（self-supported）时其是可运行的。

本发明的实施方案还涉及一种燃料电池系统，包括：

柔性燃料电池层，该柔性燃料电池层包括两个或更多个燃料电池，该两个或更多个燃料电池基本上被集成在一个二维层内；

衬底，该衬底结合至该二维层，且在该衬底和该二维层之间形成封闭区域；以及

一个或多个内部支撑件，该一个或多个内部支撑件与该二维层接触，

其中该衬底包括流体歧管以将流体引入该封闭区域，以及

其中该流体歧管进一步包括歧管导管层和第一密封层，并且其中该歧管导管层和该第一密封层限定燃料能够通过其中的通道。

在一个优选实施方案中，所述柔性燃料电池层被配置为使得当其自支撑时是可运行的。

在一个优选实施方案中，所述柔性燃料电池层包括基本上被集成在该二维层内的集电部件。

在一个优选实施方案中，所述流体歧管通过外围密封被结合至所述柔性燃料电池层，以形成封闭区域。

在一个优选实施方案中，所述一个或多个内部支撑件结合至所述流体歧管。

在一个优选实施方案中，所述一个或多个内部支撑件被配置为限制所述柔性燃料电池层的向外扩张。

在一个优选实施方案中，所述流体歧管被配置为将所述封闭区域各处的燃料维持在均匀压力。

在一个优选实施方案中，所述柔性燃料电池层或流体歧管的一个或多个部分适于，应所述封闭区域的加压，而相互远离地变形。