[发明专利]燃料电池

说明书

本发明涉及包括堆叠的多个基本模块的燃料电池，至少一个基本模块具有：通过用氧化剂氧化燃料来产生电子的氧化单元；包括燃料输送器支撑件的阳极块，燃料输送器支撑件用于将含有所述燃料的阳极进料流输送到阳极室，在燃料输送器支撑件上固定有阳极电子收集器；包括氧化剂输送器支撑件的阴极块，氧化剂输送器支撑件用于将含有所述氧化剂的阴极进料流输送到阴极室，在氧化剂输送器支撑件上固定有阴极电子收集器，基本模块分别在氧化单元与燃料输送器支撑件之间限定所述阳极室、以及在氧化单元与氧化剂输送器支撑件之间限定所述阴极室，并且使得在组装所述多个基本模块内的该基本模块之前，将所述阳极块或所述阴极块与所述氧化单元彼此附接。

技术领域

本发明涉及燃料电池的基本模块，并且还涉及包括至少一个基本模块的燃料电池。

背景技术

已知的两种主要类型的燃料电池通过用氧化剂(通常为氧气)氧化燃料(通常为氢气)来产生电流。

第一组电池由如在FR 3 000 615 A1和WO 2011/079377 A1中描述的“平面”电池形成。这种燃料电池很薄，这种燃料电池的长度和宽度相对于它们各自的厚度都很大。这种燃料电池通常通过自然对流而被供给氧气并且这种燃料电池的功率很低，限于最大值100W(瓦)。

第二组电池由包括多个薄的基本模块的电池构成，每个基本模块沿纵向方向延伸、彼此堆叠并且串联电连接。每个基本模块包括由夹置电解质膜的阳极和阴极形成的氧化单元，所述氧化单元本身夹置在双极板之间，该双极板首先确保将含有氧化剂的流供给一基本模块的阴极以及将含有燃料的流供给连续的基本模块的阳极，其次，确保氧化单元的电连接、用作阳极电子收集器和阴极电子收集器。为了减小氧化单元和双极板之间的接触电阻并确保燃料密封性，将双极板压在氧化单元上，通常借助于连接到夹置所有基本模块的端板的压缩拉杆将双极板压在氧化单元上，例如，如US 2005/0095485 A1中所描述的。作为变型，WO 2013/134789 A1描述了一种包括压缩带的燃料电池，该压缩带围绕并压缩由夹置基本模块的堆叠体的两个端板构成的组件。WO 03/083977 A1描述了一种燃料电池，该燃料电池包括容纳在壳体中的基本模块的堆叠体，该壳体包括盒子和用于封闭盒子的盖子，壳体的高度小于在封闭壳体之前的堆叠体的高度。盒子和盖子具有互补的凹凸部，从而通过将盖子卡扣式紧固在盒子上，对堆叠体施加压缩。

然而，在现有技术的燃料电池中，为了确保压缩基本模块的堆叠体，已证明有必要使用重元件(诸如端板或壳体)，这从而降低了电池的单位质量的功率密度，该功率密度定义为能够由电池产生的功率与电池的质量的比率。此外，现有技术的电池中使用的双极板通常具有复杂的形状，这需要许多复杂且昂贵的制造步骤。

因此，需要一种能够克服上述缺点的燃料电池。

发明内容

为此，本发明根据其第一方面提出了一种用于燃料电池的基本模块，该基本模块包括：

-氧化单元，所述氧化单元被配置为通过用氧化剂(优选为氧气)氧化燃料(优选为氢气)来产生电子，所述氧化单元包括夹置电解质膜的阳极和阴极；

-阳极块，所述阳极块包括适于将含有所述燃料的阳极进料流输送到阳极室的燃料输送器支撑件以及附接到所述燃料输送器支撑件的阳极电子收集器；

-氧化剂输送器支撑件，所述氧化剂输送器支撑件适于将含有所述氧化剂的阴极进料流输送到阴极室，以及附接到所述氧化剂输送器支撑件的阴极电子收集器；

所述基本模块被配置为使得，在所述氧化单元与所述燃料输送器支撑件之间限定阳极室，在所述氧化单元与所述氧化剂输送器支撑件之间限定阴极室；

所述阳极电子收集器与所述氧化单元二者借助于包含导电粘合剂的阳极导电桥而彼此粘接地附接并且彼此电连接，所述阴极电子收集器与所述氧化单元二者借助于包含导电粘合剂的阴极导电桥而彼此粘接地附接并且彼此电连接。