[发明专利]燃料电池

说明书

一种燃料电池组件，该燃料电池组装件包括CCM层，该CCM层具有围绕其的子垫片框架，以设置气体歧管和密封层。将流路(20)集成在入口歧管和出口歧管附近的子垫片上，该流路为去往/来自活动区域的气体提供通道。该流路提供刚性路径而不使通道变形或堵塞。

对应申请

本申请要求在2018年7月5日以EH GROUP Engineering AG的名义提交的在先瑞士申请No.00838/18的优先权，该在先申请的内容通过引用被全部并入本申请中。

本发明的背景技术

本发明涉及燃料电池模块以及制造该燃料电池模块的方法。

本发明的现有技术和发明内容

专利申请No.JP2015-133269A和US2018026291A1均开发了一种气体入口/出口歧管的新构思，其中，围绕膜电极组装件(MEA)使用树脂框架以便将主气体歧管连接至电池活动区域。然后，利用合适密封材料将MEA夹在两个板或隔离件之间。还如专利申请JP2018018582A中所述，该结构的缺点在于，在压缩和疲劳之后，气流通道很可能变形，并因此堵塞气体通道。

结果，专利申请JP2018018582A提出了一种稍微改善这种情形的不同设计。它们还使用一些树脂型材料，以便在气体主歧管与电池活动区域之间创建连接，这改善了设计。然而，这种方法的一些局限性是：a)由于两种树脂在膜的两侧和彼此顶部横向穿过，因此不可避免地阻塞气流通道，并且在长时间运行、几次热循环以及疲劳之后，通道变形和阻塞的可能性很高，如作者还指出的；b)通道的堵塞增加组装件内的压降；c)MEA和气体扩散层(MEGA)是利用各种材料以多个步骤组装成的。它们在不同步骤和位置处以高于140℃的温度结合在一起。其在膜变形、可靠性、可制造性方面引入了某些额外的复杂性并且限制了生产速度。

还存在具有所提出的多种设计的其它专利申请，诸如US6174616B1、EP1630892A2或JP2012248472A—在所有情况下都需要对板进行冲压/压花或机械加工，从而在组装件内产生大压降并使生产变复杂。在专利申请JPH0935726A或US6017648A中，在子组装件中引入了单独构件；为了集成该构件，因设计的性质而需要在板上进行一些机械加工或压花，在长时间操作中预期通道的变形，并且对于大量生产，这也会带来局限性。在专利申请US5514487A中，由于将板分成三个构件，因此设计更加复杂，这可能会带来类似的堵塞和泄漏问题。在专利申请US2008131755A1中，该设计主要用于具有比金属板更厚的石墨板的电池中-大压降是不可避免的。

结果，本发明的目的是提出一种新的解决方案，该解决方案使跨通道的压降最小化并且可以消除流路的堵塞。尤其是对于大体积，所提出的设计比已知产品更简单、更可靠并且更容易生产。所述设计可以集成在MEA上或者直接集成在电池上，而无需对板进行任何机械加工或压花(embossing)。

在实施方式中，本发明提出了一种燃料电池组装件，该燃料电池组装件包括CCM层，该CCM层具有围绕其的子垫片框架，以设置气体歧管和密封层。将流路“FP”集成在入口歧管和出口歧管附近的子垫片上，该流路FP为去往/来自活动区域的气体提供通道。该FP提供刚性路径而不使通道变形或堵塞。

在实施方式中，本发明涉及燃料电池的流路，其中，所述电池可以至少包括底板、顶板、由所述板之间的膜电极组件形成的活动区域、以及在所述膜电极组件的每一侧上的垫片，其中，所述燃料电池还包括供气体在所述电池中通过的歧管，流路被置于所述歧管与所述活动区域之间，其中，流路包括确保气体以最小压力损失通过的装置。

在实施方式中，确保气体通过的装置可以至少包括第一组多根线材。

在实施方式中，线材可以是笔直的或弯曲的，从而形成笔直通路或倾斜通路或者弯曲通路。

在实施方式中，流路可以包括附接有线材的平坦构件。