[发明专利]燃料电池电解质管理装置

说明书

说明性的示例燃料电池电解质管理装置包括：第一部件，其具有第一密度；第二部件，其具有比第一密度低的第二密度。第一部件具有包括凹穴的第一侧和与第一侧相对的第二侧。第一部件的第二侧包括第一多个流体流动通道。第二部件具有被配置成将电解质存储在第二部件中的孔隙率。第二部件安装在凹穴内。第二部件具有直接抵靠第一部件的第一侧以被容纳的第一侧。第二部件具有包括第二多个流体流动通道的第二侧。

技术领域

本公开涉及将诸如磷酸的电解质储存在燃料电池中。

背景技术

燃料电池用于基于涉及氢和氧的电化学反应来产生电能。存在数种类型的燃料电池，包括聚合物电解质膜(PEM)燃料电池和磷酸燃料电池(PAFC)。提供并保持足量的用作液体电解质的磷酸是关于PAFC的问题之一。一旦磷酸蒸发，PAFC就会失效，所以延长PAFC具有足够磷酸的时间可增加PAFC的使用寿命。

一些已知的PAFC在阴极和阳极基底上包括可以捕获蒸发的磷酸的未催化的冷凝区域。虽然这种冷凝区域在这方面具有一些用处，但它们减少了电极基板上可用于电化学反应的面积，并因此降低了PAFC的电输出容量。

一些提出的燃料电池结构包括具有可以存储一些磷酸的多孔层的双极板。这种布置通常包括抵靠多孔层的固体隔板以防止酸在电池之间迁移。虽然这种隔板可用于此目的，但它们引入了其它问题。例如，应当使燃料电池堆组件的电池之间的热传输和电传输最大化，但固体隔板却倾向于降低热导率和电导率。另一限制因素是用于制造这种隔板的现有技术较高昂。将这种隔板添加到每一个电池中增加了包括许多电池的电池堆组件或发电厂的成本。

有必要改进磷酸在PAFC中的保持方式。

发明内容

说明性的示例燃料电池电解质管理装置包括：第一部件，其具有第一密度；第二部件，其具有比第一密度低的第二密度。第一部件具有包括凹穴的第一侧和与第一侧相对的第二侧。第一部件的第二侧包括第一多个流体流动通道。第二部件具有被构造成将电解质存储在第二部件中的孔隙率。第二部件安装在凹穴内。第二部件具有直接抵靠第一部件的第一侧以被容纳的第一侧。第二部件具有包括第二多个流体流动通道的第二侧。

在具有前述段落中的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一部件包括第一类石墨和第一类树脂，并且第二部分包括不同于第一类石墨的第二类石墨和不同于第一类树脂的第二类树脂。

在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一类石墨至少包括石墨片，并且第二类石墨至少包括非片状石墨。

在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一树脂包括含氟聚合物树脂，并且第二树脂包括热固性聚合物树脂。

在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，含氟聚合物树脂为第一部件的以重量计的10％至50％之间。

在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第二部件通过在环境温度或室温以上的温度下分解的粘合剂至少暂时地结合到凹穴。

在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第二部件通过沿凹穴的边界设置的粘合剂至少暂时结合到凹穴。

在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一密度为至少2gm/cm³。

在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，第一密度是防止酸通过第一部件迁移的有效屏障。

在具有前述段落中的任一段的装置的一个或多个特征的装置的示例性实施例中，装置在约100psi轴向负载和100ASF下具有小于0.0017mVmill的贯通平面电阻率；以及在约140psi下具有大于7W/mK且小于12W/mK的贯通平面热导率。