[发明专利]用于燃料电池的隔膜和包括隔膜的燃料电池

说明书

本申请涉及用于燃料电池的隔膜和包括隔膜的燃料电池。燃料电池包括隔膜。不管空气通道内的位置如何，恒定量的空气被供应至燃料电池，并且因此，防止燃料电池的劣化。隔膜包括：隔膜本体；和多孔结构，该多孔结构具有在其中限定的多个孔以提供流体流动通过的路径，其中，该隔膜本体包括：具有流体被引入其中的空间的流体入口部；反应区域，该反应区域被配置为接收流体；以及扩散部，该扩散部设置在流体入口部与反应区域之间，其中，多孔结构堆叠在反应区域的一个表面上，并且多孔结构的每单位体积的孔的数目在入口区域中变化。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年3月25日提交的韩国专利申请第10-2020-0036275号的优先权和权益，将其通过引用结合于此。

技术领域

示例性实施方式涉及一种用于燃料电池的隔膜以及包括该隔膜的燃料电池。

背景技术

由燃料(例如，氢)与空气之间的反应生成电的燃料电池通常包括：膜电极组件(MEA)，该膜电极组件包括膜、燃料电极和空气电极；气体扩散层，该燃料和空气在所述气体扩散层中扩散；以及隔膜。在上述组成中，隔膜被配置为面向燃料电极和空气电极中的每一个，并且具有在从外部供应燃料和空气并且提供使通过燃料电池内部反应生成的电流能够流动通过的路径的同时将燃料电池内部反应产生的水排出到外部的作用。

在此，在隔膜中，设置有用作使空气流动通过的路径的空气通道和用作使燃料流动通过的路径的燃料通道，并且设置有用于将外部燃料和空气分别供应至燃料通道和空气通道的歧管。

然而，根据相关技术，相对靠近歧管的空气通道的区域与相对远离歧管的空气通道的区域之间的空气供应量是不均匀的。在这种情况下，空气被更平稳地供应至相对靠近供应空气的歧管的空气通道的区域，并且由此，与其他区域相比，MEA的电化学反应更活跃地发生在该区域。因此，燃料电池的劣化在邻近于供应空气的歧管的区域中较早发生。具体地，该劣化在从歧管最直接向其供应空气的区域中发生得更为严重。例如，根据相关技术，燃料电池的劣化在空气通道的入口区域中最靠近歧管的区域中严重地发生。

发明内容

本公开的示例性实施方式不管空气通道内的位置如何，将恒定量的空气供应至燃料电池以防止燃料电池的劣化。

本公开的第一方面提供了一种用于燃料电池的隔膜，该隔膜包括：隔膜本体；以及多孔结构，该多孔结构堆叠在隔膜本体的一个表面上并且具有限定在其中的多个孔以提供使流体流动通过的路径，其中，隔膜本体包括：流体入口部，该流体入口部具有流体被引入其中的空间；反应区域，该反应区域被配置为接收流体；以及扩散部，该扩散部设置在流体入口部与反应区域之间并且具有通路以提供使流体入口部内的流体通过其被供应至反应区域的路径，其中，多孔结构堆叠在反应区域的一个表面上，并且在最靠近于面向扩散部的多孔结构的入口区域中的流体入口部的入口区域(A1，在下文中，称为“最靠近的入口区域(A1)”或第一入口区域)中的多孔结构的每单位体积的孔的数目小于除了面向扩散部的多孔结构的入口区域中的第一入口区域/最靠近的入口区域(A1)之外的第二入口区域中的多孔结构的每单位体积的孔的数目。

多孔结构的入口区域中的多孔结构的每单位体积的孔的数目可以小于除了多孔结构中的入口区域之外的其他区域中的多孔结构的每单位体积的孔的数目。

流体可以是空气。

反应区域可以包括第一反应区域和第二反应区域，并且多孔结构可以包括：堆叠在第一反应区域的一个表面上的第一多孔结构；以及堆叠在第二反应区域的一个表面上的第二多孔结构，其中，第一反应区域和第二反应区域被布置成使得第一反应区域与流体入口部之间的距离小于第二反应区域与流体入口部之间的距离，并且第一多孔结构的入口区域中的每单位体积的孔的数目小于第二多孔结构的入口区域中的每单位体积的孔的数目。