用于燃料电池组件的配准排列
2020-01-15

用于燃料电池组件的配准排列

一种用于燃料电池堆组件的配准排列,引入配准柱(212)和配准孔或凹陷(210)。堆的燃料电池组件包括第一(202)和第二(206)流场盘,以及具有有源区的隔膜电极组件(MEA)(204)。配准孔在MEA、第一流场盘和第二流场盘的每一个中限定。当第一和第二流场盘以及MEA轴向对准时,各个配准孔位于MEA的非有源区内。配准柱配置为容纳在配准孔中。每一个配准柱具有与配准孔的内表面形状不同的外表面。配准孔的内表面在多个离散的压配合位置处接触配准柱的外表面。

催化剂油墨典型地包括在聚合物电解质的分散体中的催化剂粒子分散体。该油墨典型地包含5-30%的固体(即,聚合物和催化剂)以及更典型地10-20%的固体。电解质分散体典型地是含水的聚合体,其额外地包含乙醇、多元醇,例如丙三醇和乙烯乙二醇,或者其它溶剂例如N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基甲酰胺(DMF)。可以调节水、乙醇、和多元醇成分以改变该油墨的流变学特性。该油墨典型地包含0-50%的乙醇和0-20%的多元醇。此外,该油墨可包含0-2%的适宜分散剂。该油墨典型地由加热搅动然后稀释到可涂敷的浓度来制成。

根据本发明的原理,可以采用多种不同的燃料电池技术来构建UCA。例如,可以采用本发明的UCA封装技术来构建质子交换隔膜

图24说明包括燃料供给单元1105、燃料电池功率部分1106以及功率调节器1108的燃料电池功率供给1100。燃料供给单元1105包括容纳供给到燃料电池功率部分1106的氢燃料的蓄水池。在功率部分1106内,氢燃料以及空气或氧被引入包含在功率部分1106中的一个或多个燃料电池堆的UCA中。

第一流场盘的配准柱对准并穿过在第二燃料电池组件的第二

可以通过任何适宜的装置将催化剂施用到PEM或FTL,包括手工和机械装置,包括手持刷、切口试片(notchbar)涂敷、液态轴承管芯(fluidbearingdie)涂敷、绕线棒(wire-woundrod)涂敷、液态轴承涂敷、槽供刀具(slot-fedknife)涂敷、三辊(three-roll)涂敷或贴花转移(deedtransfer)。可以在一个应用或多个应用中获得涂敷。

MEA中设置的配准孔。由第二燃料电池组件的第二流场盘的配准凹陷容纳配准柱。流场盘可以配置为单极或双极盘,取决于燃料电池堆的期望结构。模制的配准柱可以具有与配准凹陷相同或不同的形状,以分别提供其间的连续或不连续的压配合接触界面。根据该实施例的模制的配准柱和凹陷提供燃料电池堆的燃料电池组件和子组件的电池中和电池间配准。

配准。图2示出第一流场盘202、第二流场盘206以及位于其间的MEA204。假设第一和第二流场盘202、206和MEA204的外围拐角是配准孔210。通常,配准孔210位于第一和第二流场盘202、204以及MEA204上,使得MEA204的有源区不被配准排列所冲击。在图2中,示出两个这种配准孔210。应理解可以提供多于两个的配准孔210,并且在沿着第一和第二流场盘202、206和MEA204的外围边缘的不同于外围拐角的位置上提供配准孔210。

图lc说明UCA50,其通过釆用一个或多个双极流场盘56引入多MEA25。在图lc所示的结构中,UCA50引入两个MEA25a和25b以及单极流场盘56。MEA25a包括夹在FTL66a和64a之间的阴极62a/隔膜61a/阳极60a的分层结构。FTL66a位于相邻于流场端盘52,其配置为单极流场盘。FTL64a位于相邻于双极流场盘56的第一流场表面56a。

图7和8说明由具有三角形状的配准孔210和具有圆形形状的配准柱212限定的配准排列。该配准排列在配准孔210和柱212之间提供三个离散的压配合位置。在图7中,配准柱212是空心的,其提供配准孔210内的配准柱212的更大压縮。使用空心的配准柱212还提供减小的制造容差要求。在一个特定结构中,实心或者坚硬的配件可以插入图7的空心配准柱212,以增强在UCA内和之间的位置对准。

图18和19说明本发明的配准排列的另一实施例。在该排列中,设置在第一和第二流场盘202、206以及MEA204内的配准孔210尺寸限定为容纳包括空心的配准插入物240和配准柱212的多部配准柱排列。配准插入物240具有与配准孔210不同的截面形状。