[发明专利]管状聚合物电解质燃料电池组件及其制造方法

权利要求书

1．一种燃料电池，其特征在于包括：

由流体可渗透材料制成的管状衬底；

多个细长的柔软的聚合物电解质燃料电池，把它们按并排的关系缠绕在所述衬底上，每个所述电池包括中心质子交换膜、设置在所述膜一侧的阴极单元和设置在所述膜的另一侧的阳极单元；以及

用于以电接触方式连接第一个所述细长的柔软的燃料电池的所述阳极单元和下一个相邻的所述电池的所述阴极单元的装置。

2．如权利要求1所述的组件，其特征在于，每个所述电池的所述阴极单元和所述阳极单元是由包含炭层的催化剂形成的，它沿长度延伸，并且与每个所述电池的所述质子交换膜接触。

3．如权利要求1所述的组件，其特征在于，每个所述电池的设置的所述阴极和阳极单元包含疏水的覆盖物，它沿所述单元的不与所述质子交换膜接触的一侧涂覆。

4．如权利要求1所述的组件，其特征在于，包括对每个所述阴极单元设置的柔软的阴极电荷集电器以及对每个所述阳极单元设置的阳极电荷集电器，其中，把所述阴极、所述阳极和所述膜夹在所述集电器之间。

5．如权利要求4所述的组件，其特征在于，每个所述电荷集电器由柔软的，能缠绕在所述管状衬底上的导电材料制成。

6．如权利要求4所述的组件，其特征在于，一个缠绕电池的所述阳极集电器放置得与下一个相邻电池的所述阴极电荷集电器电接触。

7．如权利要求4所述的组件，其特征在于，每个所述电荷集电器由多股中空的管子制成，并且还包括使流体通过所述管子以从所述电池回收热量的装置。

8．如权利要求1所述的组件，其特征在于，它还包括装在所述管状衬底上的相对的端帽，一个所述端帽包含流体入口，而另一个所述端帽包含流体出口。

9．如权利要求1所述的组件，其特征在于，它还包括多孔的外覆盖层，它设置在每个所述电池的外电荷集电器之上，所述外覆盖层由柔软的塑料材料制成。

10．如权利要求9所述的组件，其特征在于，每个所述缠绕电池的所述阳极面对所述多孔的衬底，并且还包括使所述反应物流体通过所述多孔衬底的装置。

11．如权利要求4所述的组件，其特征在于，所述阴极电荷集电器向反应流体暴露。

12．一种制造燃料电池组件的方法，其特征在于包括下述步骤：

提供允许气体经其扩散的管状衬底；

在所述管状衬底上缠绕第一个柔软的细长的燃料电池，该电池包括中心质子交换膜、设置在所述膜一侧的阴极单元以及设置在所述膜的相对侧的阳极单元；

以与所述第一个已缠绕的燃料电池对齐的方式在所述管状衬底上缠绕多个柔软的细长的燃料电池；以及

电气连接所述燃料电池。

13．如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括这样的步骤，即，形成阴极和阳极单元的多孔层，并且使所述层与导电材料接触。

14．如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括这样的步骤，即，把每个背对所述膜的所述单元的背侧用疏水性材料覆盖。

15．如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括这样的步骤，即，用多孔的导电集电器覆盖每个所述单元。

16．如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括这样的步骤，即，把覆盖至少一个所述燃料电池的所述阴极的所述集电器与覆盖相邻的所述燃料电池的所述阳极的所述集电器相连。

17．如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括这样的步骤，即，制作管网的集电器，并且使冷却流体流经所述管网。

18．如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括这样的步骤，即，用多孔外保护层卷绕最外面的集电器。

19．如权利要求18所述的方法，其特征在于，包括这样的步骤，即，使所述反应流体通过所述多孔的衬底的内部，并且把所述已卷绕的燃料电池的外部向所述反应流体暴露。