聚合物膜燃料電池堆的製作方法

2023-05-20 22:03:36

專利名稱：聚合物膜燃料電池堆的製作方法
背景技術：
本發明涉及聚合物膜堆疊燃料電池。燃料電池是直接的電化學電能發生器；換句話說，它們轉化燃料(例如含氫氣的氣態混合物，或輕醇如甲醇或乙醇)與氧化劑(例如空氣或氧氣)反應的自由能，而不使該自由能完全退化為熱能，並因此避免受到卡諾循環的限制。這樣的轉化是通過燃料在電池的陰極上發生電化學氧化而實現的，陰極上的電化學氧化反應釋放出H+離子，同時氧化劑在陽極被還原，該還原反應消耗H+離子；所述離子從電池的陰極區通過合適的電解質遷移到電池的陽極區。在聚合物膜電池中，這樣的電解質是由陽離子交換膜構成，它同時起到氣態反應物的物理隔離物的作用，並用作陽離子導體，同時表現出基本上為零的電子傳導，使得電發生器的電動勢最大化。上述的燃料氧化的半反應和氧化劑還原的半反應通常是在與聚合物膜的兩邊緊密接觸的催化劑的幫助下進行的。
燃料電池被認為是傳統發電系統的優異替代者，最主要是由於其極其有利的對環境的影響(沒有有毒的排放物和噪音，釋放出水作為副產物)；它們既用於各種規模的固定的發電領域(電廠，連續性或應急發電機等)，也用於移動應用領域(電動汽車應用，用於空間、水下和海洋應用的推動能量或輔助能量的產生)。
與其它燃料電池相比，聚合物膜燃料電池具有更進一步的優勢，因為其起動快速，並實現了最佳操作條件、高的能量密度、內在的可靠性(因為其沒有移動的部件，並且從材料的觀點看沒有腐蝕現象和大的熱循環)；事實上，在現有技術的所有燃料電池中，聚合物電解質燃料電池表現出絕對最低的操作溫度(通常為70～100℃)。
然而，在這樣的條件下進行操作帶來好處的同時，也帶來一些局限性，例如催化劑在低溫下活性較低，催化劑極易受到一氧化碳的影響(在來自一般的工業方法的氫氣基燃料混合物中不可避免地存在的一氧化碳)，不能通過熱電聯合系統利用產生的熱量。
為此，在該技術領域中，最近的趨勢之一是開發能夠在略高的溫度下(100～150℃)操作的聚合物膜，以顯著減少上述缺點，同時不會引起嚴重得多的那些缺點，即在熱循環、侵蝕現象、構造材料的物理性質等方面，這些缺點妨礙了高溫燃料電池(200～800℃)用於低和中等規模的應用。
另一個流行趨勢是開發能夠在同樣電池電壓下，即在同樣水平的系統電效率下，在更高的電流密度下工作的膜。電流密度的增加可以在實際上提高燃料電池堆的動力和能量密度，從而降低每裝機功率的材料成本。這對於該應用的工業化成功是極為重要的一點，該應用目前仍然受制於成本，其成本與競爭技術的成本相比不總是有競爭力。
最近人們開始考慮的一個趨勢涉及開發在近大氣壓力下使用氣態反應物的燃料電池堆，通過使用環境空氣或略微壓縮的空氣來降低操作成本。就燃料電池的水和熱的管理而言，所有上述列舉的因素導致對系統越來越苛刻的要求，這已經成為這類裝置設計中最棘手和重要的方面中的兩個。眾所周知，前一方面，即燃料電池的水的管理是複雜的，因為存在兩個與系統的兩個至關重要的元件相關的相反要求事實上，離子交換膜必須保持在充分水合的狀態以建立足夠的離子傳導性，由此防止發生過分的阻抗，而過分的阻抗將嚴重影響電效率，甚至在最壞的情況下完全終止發電機的運轉。另一方面，必須連續地向發生兩個半反應的催化劑位點供給氣態反應物以維持整個過程的持續進行。只有在催化劑位點沒有被能夠隔絕氣體的過量液態水層覆蓋的情況下，這種向催化劑位點的氣體供給才能夠恰當地實現，因為氣體擴散通過這樣的水層速度太慢，以至於會引起擴散障礙(diffusive penalties)，這又會嚴重影響整個系統的電效率。
水的管理必須考慮在陽極通過陰極半反應產生的水，所述的水通過擴散作用從陽極區遷移到陰極區的部分，在水合殼通過氫離子輸送的水，和通過氣態廢氣出口從系統中帶出的水。因此，為了補償總帶出量與產生量間的差值，必須與反應物一起向電池的各區供給足量的水。特別地，在操作條件和產生的電流密度方面(後者是局部加熱的又一來源，並且增加了水從離子交換膜的蒸發)採用更嚴苛的工藝條件要求增加向系統供給的水量，而這是不容易實現的，尤其是在低壓下，其中增加的氣體膨脹增大了其在給定摩爾流速下的體積流速，由此也提高了氣流從電池中帶走水的能力。
燃料電池的整體熱平衡不太複雜，然而它與並不更簡單的技術問題相關。在高電流密度下運轉的燃料電池內產生的熱量是相當大的，並且該熱量必須被有效地排出以實現穩定的操作溫度，否則它也會影響系統的水管理，二者間有協同效應，其一旦開始後就不容易反轉。另外，當達到高溫時，即使是局部的並且持續有限的時間，也容易發生膜的結構性失效，而膜屬於整個裝置中最昂貴的組件，並且在不損壞電池堆的其它組件的條件下很難更換膜。因此，必須提供一種對排熱來說有效的系統，而且該系統不能有太大的質量和體積約束，這種約束將妨礙系統的競爭力，特別是對於某些應用(例如在電動汽車領域)。
緩和在排熱方面存在的問題的一種有效手段是選擇具有足夠高熱交換係數的材料用於燃料電池的製造。例如，U.S.P.5,482,792公開了採用雙極板、端板和集電體的燃料電池堆，其表面用於進行維持熱交換，並由各種金屬材料(鋁和鎳合金、鋼等)製成。高表面網狀材料(金屬泡沫體、燒結材料、網或網眼片的重疊)作為集電體的應用，也同時具有兩種功能，即使氣態反應物潤溼和排出產生的熱量，如專利申請PCT/EP00/03171中所述，其中公開了燃料電池堆，該燃料電池堆具有一個專用迴路用於將水注射進裝配有這種集電體的單電池內。這樣，通過發生在具有高比表面積材料上的部分蒸發排出熱量，利用未蒸發的剩餘部分的水來使膜潤溼。這樣一種裝置允許燃料電池堆以比傳統系統高的電流密度進行操作，例如其包括將反應物在適當的加壓槽內鼓泡來使反應物預先潤溼，同時在獨立迴路中供給一個分開的水流，使水流通過設置在各雙極板內部的合適的凹槽。這樣的水流使得可以通過所述雙極板的表面排出熱量。儘管通過公開於專利申請PCT/EP 00/03171的設計可以簡化生產過程，但是後一裝置在操作方便性方面明顯受到限制，因為膜的潤溼只能用純水(至少是軟化水)來實現，並且同一流體被用於排熱。因此很明顯，按照該設計的電發生器在臨界條件下的溫度、壓力和電流密度的操作，將因不能利用具有更好性能的冷卻流體而受到影響。
對於使供給給燃料電池堆的氣態反應物預先潤溼而言，專利申請PCT/EP 00/04476公開了一種有效的系統，該系統利用添裝有網格狀金屬材料的裝置，同時給入被潤溼的氣體和校準的液態水流。該系統比傳統的氣體鼓泡器更緊湊和有效，然而該系統不能同時冷卻電池，因為水流的部分蒸發發生在遠離電池的活性區的地方，而電池的活性區是釋放出熱量的地方。一旦將所述完全飽和的氣流供給給電池，其將阻止水從膜上蒸發，由此使膜保持良好的水合狀態，但是這時只有提供一個外在手段進行熱調節，才能維持電池溫度恆定。
用於燃料電池堆熱調節的常規裝置都帶來重量、體積和因製造複雜而成本增加的問題，儘管金屬材料的應用明顯改善了熱交換效率。一種用於排出反應熱的通常使用的系統是在雙極板內提供凹槽，合適的冷卻劑循環通過該凹槽。這意味著，為了容納所述凹槽，得到的板將相當厚，並且由於雙極板製造所需要的機加工，該板複雜而昂貴。更方便的技術方案則是在兩個平滑而薄的殼間在適當的墊片幫助下形成凹陷，用金屬插件保持薄片間的電接觸，這樣形成雙極板。所述凹陷可以方便地用來在其間循環冷卻劑，並且造成的機械方面的複雜性是有限的。但是，結構穩定性方面的明顯原因仍使每個雙極板的總厚度相當厚。歐洲專利申請0 896 379公開了冷卻燃料電池堆雙極板的方法，其製造工藝更簡單。該發明預言，可以通過在雙極板的周圍區域，即電池活性區外圍循環冷卻流體，從燃料電池堆的雙極板排熱。用該方法，板的厚度可以大大減小，因為不用在板的內部提供循環手段。該技術方案使得在工藝條件，特別是操作溫度和電流密度方面不太嚴苛時，可以獲得可接受的性能。事實上，通過板的周圍部分排熱意味著，在電池表面將建立起橫向的熱梯度換句話說，每個電池的最內部區域將比最外部區域更熱，並且這樣一種現象將反映在聚合物膜的穩定性上，聚合物膜將發生不規則的熱膨脹，並且可能造成局部脫水的現象，而這些現象又將造成離子傳導性和機械性能的直線下降。所有這些都對電池設計(在活性區的寬度方面)帶來不希望有的限制，因為電池的中心與邊緣間的距離越大，熱梯度將越陡。而且，為了保持膜的最內部區域的溫度在最高允許溫度之下，最外圍區域必須保持在非常低的溫度。而最後這一因素又造成兩個嚴重缺陷第一，兩個半反應中的相當大的部分將在對於催化劑活性和膜的離子傳導性來說不希望的低溫度下進行；第二，對於系統的整體經濟性來說，在太低的溫度下循環冷卻劑將是過分的要求，對於某些類型的應用(例如對於汽車牽引)甚至是無法實施的。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種具有由金屬材料製成的雙極板和端板的燃料電池堆，該燃料電池堆可以在寬的工藝條件下運轉。
本發明的另一個目的是提供一種具有由金屬材料製成的雙極板和端板(end plate)(其特徵在於低的重量和體積)的燃料電池堆，適於通過不需要昂貴的機械加工而製得。
本發明的又一個目的是提供一種適合寬活性表面的燃料電池堆的設計。
本發明的再一個目的是提供一種燃料電池堆的設計，其採用一種高效率的潤溼系統和雙冷卻系統，該冷卻系統部分整合到所述潤溼系統中，並可以利用多種流體進行熱量調節。
本發明包括一種電池堆，該電池堆包括燃料電池和潤溼池，以一種壓濾器型排列方式來堆疊，相互之間用金屬板隔離並通過該金屬板保持電串連。相鄰兩塊板間的液壓密封是通過框架形的適當設計的墊片來實現的，每個墊片在各個板的各表面上，分別限定了一個周邊區域(相應於框架)和一個中心區域(在墊片內)。所述板的邊緣區域有孔，在將上述組件堆疊起來時，這些孔形成多個支管，用來供應氣態反應物和水、排出廢氣組分和在邊緣區域的限定空間內循環冷卻流體。對於每個電池來說，按照已知的設計程序並根據壓濾器(filter press)型排列方式的概念，通過不同墊片的適當設計，可以決定這多個管中哪一個與各板的中心區域相通，哪一個在旁邊繞過。
由各墊片所限定的中心區域填充具有高孔隙率，優選不低於50％的網狀金屬材料，例如金屬泡沫體、燒結材料或重疊的網或網眼片。
現在參考附圖闡述本發明，其中

圖1顯示了構成本發明裝置一部分的燃料電池的橫截面。
圖2顯示了構成本發明裝置一部分的燃料電池的墊片。
圖3顯示了構成本發明裝置一部分的潤溼池的剖視圖。
圖4顯示了構成本發明裝置一部分的潤溼池的墊片。
圖5顯示了本發明裝置的一個可能實施方案的示意圖，該裝置通過按照壓濾器型幾何形狀堆疊起燃料電池和潤溼池而得到。
圖6顯示了一種可能的設計方案，該設計將本發明裝置整合進帶有用於熱調節和使反應物潤溼的輔助迴路的裝置中。
參考圖1，每個燃料電池(1)限定在兩個金屬板(2)之間，並且包括一對墊片(3)和膜(5)，墊片的中心區域填充有前述的網狀金屬材料(4)，膜(5)的表面至少部分用催化材料活化。如圖所示，所述網狀金屬材料(4)的一側與鄰近相應的墊片(3)的金屬板(2)的表面接觸，其另一側與活化膜(5)的一面接觸。
參考圖2，相對於燃料電池(1)，提供各墊片(3)，在其周邊區域，有用於從相應的燃料電池輸入支管(7′)給入氣態反應物和用於將廢氣排放入相應的輸出支管(7)的通道(6)，並有至少一個孔限定出至少一個區域(8)，在區域(8)中有冷卻流體在適當的迴路中循環以從臨近的金屬板排出熱量。優選地，至少存在兩個冷卻區域(8)，布置在墊片(3)的相對的兩邊。用具有良好熱交換特性的高孔隙率的材料填充其中有冷卻流體循環的區域(8)是有利的，並且優選使用在墊片(3)的中心區域所使用的相同材料(4)。
參考圖3，每個潤溼池(9)被限定在兩個金屬板(2)之間，並且包括一個墊片(3′)，墊片內的區域填充網狀的金屬材料(4)，該金屬材料使兩個金屬板保持電接觸。
參考圖4，各墊片(3′)，在其周邊區域，提供有用於從相應的輸入支管(10)給入將被潤溼的反應物和水，及用於將已潤溼的氣體供給相關的燃料電池輸入支管(7′)的通道(6′)；還顯示了用於排放廢氣的輸出支管(7)。每個潤溼池僅用來使一種反應物潤溼；在燃料和氧化劑都需要被潤溼的情況下，必須給兩種反應物提供分開的潤溼池。
圖5顯示了根據本發明的包括燃料電池(1)和潤溼池(9)的堆疊物的一種可能排列。即使在圖5的特定例子中，潤溼池限定在電池堆的一端，以至於形成與電流產生區(13)隔離的潤溼區(12)，但是有利的是，按照不同的方式分布潤溼池，例如再分為在電池堆兩端的兩個區，或者夾在小的燃料電池組之間，或者在電池堆的內部聚集。雖然如此，對於壓濾器型電池堆領域的技術人員來說，很明顯，為了更容易設計支管(7)和(7′)，將潤溼池(9)分布在電池堆的一端提供了一個特別優選的技術方案。僅僅作為一個例子，圖6顯示了一種可能的設計方案，將按照前面圖5所示的特定幾何形狀裝配的發電機整合進一個具有用於其操作的輔助迴路的裝置。當選擇不同的技術方案以沿構成電池堆的模塊布置分布潤溼池(9)時，這樣的整合將要進行有關的修改，而這樣的修改是本領域專家的普通常識。在圖6所示的電池堆中，向潤溼區(12)供給氧化劑，例如空氣，並通過設置在潤溼墊片(3′)內的相應通道(10)供給水。空氣進料(未示出)可以通過壓縮機、風扇或其他相當的手段完成。按照該設計方案，通過相應的支管(7)離開發電機的用過的空氣，由一個外部管線(15)進料到分離器(16)中；然後液體組分被輸送到換熱器(17)併到達收集罐(18)，如果需要，在整個循環中損失的水的補充也在收集罐中實現；將水從收集罐(18)，通過管線(14)泵入到潤溼區(12)。
還可以提供一個類似的迴路用於燃料的潤溼。
具有換熱器(20)和收集罐(21)的單獨的冷卻迴路(19)，通過可以進行熱交換的墊片(3)內的孔，向燃料電池區(13)供給選擇的冷卻流體，同時優選用高表面積的金屬材料填充冷卻區域(圖2中的(8))。
如上述附圖中所示，按照本發明，通過相關的通道(6′)向潤溼池(9)供給需要潤溼的氣體和水流，所述水流的量超過使供給的氣體飽和所需的水量。氣體和水同時存在於高表面的網狀材料(4)上，確保了氣體的完全飽和，同時過量的水通過輸出通道(6′)呈液態排出。然後，飽和的氣體和水的混合物通過相應的支管(7′)供給給燃料電池(1)。該系統可以用於潤溼兩種反應物或僅潤溼一種；例如，對於採用純氫氣和空氣進料的燃料電池，可以便利地僅潤溼空氣，而不用潤溼氫氣。通過循環適當的冷卻流體(該冷卻流體在相應的冷卻區(圖2中的(8))吸取熱量)部分地冷卻燃料電池(1)。很明顯，合適流體的選擇依工藝條件而變，特別是依工作溫度而變。例如，可以利用水、油、醇、二元醇或本領域已知的其它物質。
在相應的冷卻區域(8)排熱僅對相當接近周邊區域的部分活性區有效；如前所述，將建立起橫向的溫度分布，其中電池的最內部的區域容易過熱。然而，令人驚奇的是，本發明人已發現，從潤溼池(9)呈液態排入到燃料電池(1)的水在到達填充材料(4)的最內部並較熱的區域後，發生局部蒸發，吸收了相應的潛熱，冷卻了該最內部區域，並使該處的氣流保持飽和。這種通過兩種不同的流體，在最內部和近周邊區域實現的雙重冷卻機制，顯示了令人驚喜的自調節特性，其原因可能在於，無論哪的熱梯度例如由於產生的電流密度的增加而傾向於加劇，在電池的最內部區域蒸發的水量也傾向於增加，由此吸收更多的熱量。當採用可變電負荷時，如用於汽車應用中的燃料電池的情況(在汽車應用中，要求電池能夠對有時的對動力的特別顯著的需求，例如相應於加速或陡坡時做出峰值響應)，甚至更需要該特性。上述自調節冷卻系統使得在非常苛刻的條件下也可以實現穩定的操作，前提是供給到潤溼池(9)的過量的水，不僅在整體上是足夠的，並且在局部上對於每個單燃料電池(1)也是足夠的。為了確保適當地實現這一點，重要的是防止在燃料電池輸入支管(7′)內的局部冷凝現象，因此優選將輸入支管(7′)維持在均勻的溫度。並置金屬板(2)的孔所得到的燃料電池輸入支管(7′)存在缺點，即具有金屬壁，因此會發生嚴重的熱交換。特別有利的是，用合適的材料如塑料材料，在所述板的整個厚度內將這樣的孔隔離起來，這樣防止了使部分燃料電池(1)缺水的任何局部冷凝現象的發生。實現所要求的絕熱的最容易和最便宜的方法，是在輸入支管(7)內插入帶有合適的孔的塑料材料管或者其它的絕熱材料管，以完全覆蓋支管(7)的內壁。採用這種簡單的便宜之計，上述整合的潤溼和冷卻系統使燃料電池堆即使在極嚴苛的工藝條件下也能夠運轉，使單電池間及大尺寸的模塊的性能差別最小，如下面的實施例所更好地闡述的那樣。
實施例1裝配相應於圖5的設計的裝置，該裝置包括活性面積為0.1m2的25個串聯的燃料電池，和位於壓濾器排列的一端構成一個單獨的潤溼區的5個潤溼池；建立起壓濾器排列，使所有的5個潤溼池被用於潤溼供給到所述裝置的同一種試劑。所述燃料電池包括2mm厚的如圖2所示的墊片，和由2mm厚的50％孔隙率的鎳-鉻泡沫體製成的填充材料。同樣的填充材料用於潤溼區的墊片，厚度也為2mm。
供給封閉端(dead-end)的純氫氣(即沒有任何再循環，其中通過壓力平衡連續補充反應所消耗的氫氣量；僅採用周期性的吹掃來排出運轉中累積的惰性氣體)和過濾並壓縮的環境空氣，運轉如上得到的電池堆。空氣流為2倍化學計量需要量，廢氣排放到大氣中。所述裝置如圖6所示連接到一個冷卻迴路，該冷卻迴路包括循環泵、收集罐和換熱器。但是與圖5所示相反，氣體供給旁通過潤溼池，代之的是，來自壓縮機的空氣在90℃的自動調溫的罐中鼓泡而飽和，空氣的壓力維持在燃料電池堆的陰極區壓力加上壓力降補償。在冷卻迴路，以恆定流速(4m3/h)循環50℃的軟化水。兩種反應物壓力都保持在2巴(絕壓)。採用可變電阻負荷來控制電流輸出；這樣逐漸提高電流密度，直到確定在單電池電壓不低於0.4V的條件穩定操作所能達到的最大電流密度。在這些條件下，該裝置以穩定方式所產生的電流的電流密度可高達650mA/cm2；在更高的電流密度下，某些電池的電壓可能急劇下降，這可能是局部過熱的結果。將冷卻水的流量提高到18m3/h仍無明顯的效果。在這種情況下，存在這樣一種危險，即一個或多個電池的電壓甚至改變符號，使得這樣的電池在鄰近電池所施加的電壓下作為水電解器來運轉，使氫氣有機會在空氣進料室中產生；而且，局部過熱現象可能導致重要的膜的結構快速崩潰，使兩種反應物有可能突然混合。這樣試驗會迅速停止。
實施例2將上面實施例的發電機連接到圖6所示的裝置上。改變兩個條件，重複上面實施例的實驗壓縮空氣沒有事先在鼓泡罐內飽和，而是與30l/h的水流一起供給到裝置的潤溼區。另外，不使用冷卻迴路。在這樣的條件下，該裝置能夠以穩定的方式產生200mA/cm2的電流密度；增加在潤溼區的水流，產生的電流密度也可以平行增加，最高達380mA/cm2，此時水流速為72l/h。超過這一電流密度水平，增加水流不再有明顯的效果，並且由於裝置的數個燃料電池電壓的急劇下降，試驗終止。
實施例3重複實施例3的試驗，唯一的改變是冷卻迴路投入運轉，使用4m3/h的恆定流速的50℃的軟化水。向潤溼區供給72l/h的水，在9小時的連續運轉中，可維持1050mA/cm2的穩定電流密度，平均電池電壓為0.42V，最小單電池電壓為0.4V。
實施例4在空氣輸入支管中插入有適當的孔的PTFE管，這樣有利地將空氣輸入支管絕熱，防止了水在其壁上的過度冷凝，這樣重複實施例3的試驗。在這些條件下，在9小時的連續運轉中，可維持1200mA/cm2的穩定電流密度，平均電池電壓為0.41V，最小單電池電壓為0.4V。
上面公開的實施例和附圖所示的特定實施方案僅是用來舉例說明本發明的原則，而不是用來限定其範圍。本發明的範圍由附加的權利要求來限定。
權利要求
1.一種直流電發電機，由包括如下元件的排列構成由金屬板限定的供給氣態反應物的聚合物膜燃料電池，和由金屬板限定的用來潤溼至少一種氣態反應物的池，其中，燃料電池具有墊片，該墊片限定了至少一個電池活性區，該活性區內容納第一網狀金屬材料，其特徵在於，通過在至少一個冷卻迴路內循環至少一種流體，從限定所述燃料電池的金屬板的區域內吸取燃料電池所產生的一部分熱量，其餘部分的所述熱量通過來自潤溼池的液態水的蒸發來吸收。
2.權利要求1的發電機，其特徵在於，由其吸取所述部分熱量的所述至少一種循環流體通過的所述金屬板的所述區域鄰近所述的電池的活性區。
3.權利要求2的發電機，其特徵在於，由其吸取所述部分熱量的所述至少一種循環流體通過的所述金屬板的所述區域含有高孔隙率的第二網狀金屬材料。
4.前述權利要求任意一項的發電機，其特徵在於，用於潤溼至少一種氣態反應物的池具有墊片，該墊片容納了具有高孔隙率的第三網狀金屬材料。
5.權利要求4的發電機，其特徵在於，向其供給的水量超過了使所述至少一種氣態反應物飽和所需要的量。
6.權利要求4的發電機，其特徵在於，所述第一、第二和第三網狀金屬材料選自金屬泡沫體、燒結材料、網、網眼片及通過並置其至少兩種材料得到的任意組合。
7.權利要求4的發電機，其特徵在於，構成所述第一、第二和第三網狀金屬材料的材料包括鎳或至少一種其合金。
8.權利要求1的發電機，其特徵在於，用來使至少一種反應物潤溼的池是使含氧氣的氧化劑潤溼。
9.權利要求8的發電機，其特徵在於，所述含氧氣的氧化劑是環境空氣。
10.權利要求1的發電機，其特徵在於，用來使至少一種反應物潤溼的池是使含氫氣的燃料潤溼。
11.權利要求1的發電機，其特徵在於，屬於所述範圍的在池內潤溼的至少一種反應物隨後被供給到具有絕熱內壁的支管。
12.權利要求11的發電機，其特徵在於，所述支管是通過按照壓濾器型排列並置限定燃料電池的金屬板上的孔得到的，並且所述支管內壁的絕熱是通過插入一個由絕熱材料構成的管來實現的。
13.權利要求1的發電機，其特徵在於，通過一個具有絕熱內壁的支管向所述用於使至少一種氣態反應物潤溼的池供給所述反應物和水。
14.權利要求13的發電機，其特徵在於，所述支管是通過按照壓濾器型排列並置限定燃料電池的金屬板上的孔得到的，並且所述支管內壁的絕熱是通過插入一個由絕熱材料構成的管來實現的。
15.一種發電機，其特徵在於，它含有附圖和說明書中所述的獨特元件。
全文摘要
本發明公開了氣體進料的聚合物膜燃料電池堆的一種改進設計。該電池堆具有利用水流在高比表面積的金屬材料上的霧化作用的潤溼裝置，和通過在周邊區域，即單電池活性區外圍的熱交換來吸取電池產生的熱量的冷卻迴路。該裝置特別適合於高溫度和高電流密度的操作。
文檔編號H01M8/02GK1402892SQ00816355
公開日2003年3月12日 申請日期2000年12月1日 優先權日1999年12月3日
發明者M·布蘭比拉, G·馬祖切利, G·P·弗雷巴, A·馬吉奧爾 申請人:紐韋拉燃料電池歐洲有限責任公司