专利名称：边缘保护的涂覆催化剂的膜电极组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及在燃料电池中有用的部件，特别是膜、阳极、阴极和低透层(reduced-permeability)，以及组装所述部件的布置方案和方法。
背景技术：
燃料电池正作为电动车辆和其他应用的能源被开发。众所周知，燃料电池含多种部件，包括质子交换膜、阳极、阴极和气体分布元件。
燃料电池通常含质子交换或聚合物电解质膜(PEM)，所述膜夹在阴极催化剂层和阳极层之间形成膜电极组件(MEA)。气体扩散介质(GDM)与阴极催化剂层和阳极催化剂层两者接合。催化剂层可涂覆在GDM上，这样的结构被称为涂覆催化剂的扩散介质(CC-DM)。或者，催化剂可涂覆在PEM上，这样的结构被称为涂覆催化剂的膜(CCM)。
目前，使用密封垫(subgasket)的边缘保护已应用于CC-DM和CCM燃料电池中。
图1示意了现有技术的CC-DM 30，其具有其上涂覆阳极催化剂层14的第一GDM 17。也具有其上涂覆阴极催化剂层16的第二GDM 18。具有质子交换膜12，并安置有第一密封垫20沿膜12的周边盖住膜12的部分上表面。安置有第二密封垫22沿膜12的周边盖住膜12的部分下表面。质子交换膜12、第一密封垫20和第二密封垫插在阳极CC-DM和阴极CC-DM之间。
图2示意了现有技术的CCM 10，其包括质子交换膜12，膜12的上表面上涂覆阳极催化剂层14，膜12的下表面上涂覆阴极催化剂层16。安置有第一密封垫20沿膜12和阳极催化剂层14的周边盖住膜12和阳极催化剂层14的一部分。同样，安置有第二密封垫22沿膜12和阴极催化剂层16的周边盖住膜12和阴极催化剂层16的一部分。可形成隆起区24，隆起区24分别由GDM 17或18与阳极14或阴极16之间的小空隙限定。
耐用性实验(在图3中以图形示意)已经表明现有技术CCM(如图2中所示)较CC-DM的耐用性要短得多。在苛刻的条件如95℃、300kPa(绝对压力)和75/50％的相对湿度下，CC-DM一般较CCM经用。如图3所示，在现有技术的CCM中，边缘保护的有益效果相当微小(边缘保护的CCM为125小时，无边缘保护的CCM为100小时)。但就现有技术的CC-DM而论，有保护的CC-DM相对无保护的CC-DM其MEA的寿命增长了3倍，从300小时增长到900小时。
本发明提供了现有技术的替代物。
发明简述本发明的一个实施方案涉及一种产品，所述产品包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；在阳极面和阴极面的至少一个上的第一低透层，其中所述低透层含窗口内缘所限定的通孔；其中所述第一低透层的渗透性低于离子传导膜的渗透性；具有多条侧边的第一层，所述第一层有接收入第一低透层的通孔中的中心部分，其中所述第一层的中心部分包含催化剂，且沿所述第一层的任何侧边以及所述第一低透层的窗口内缘的任何地方均无大于500微米的间隙。
本发明的一个实施方案涉及一种方法，所述方法包括提供具有阳极面和阴极面的离子传导膜；在阳极面上放置阳极侧低透层，其中所述阳极侧低透层含通孔；放置包含阳极催化剂层的阳极催化剂贴膜(decal)，所述贴膜至少含中心部分和背衬，所述放置使阳极催化剂层的中心部分与阳极侧低透层的通孔对齐；在阴极面上放置阴极侧低透层，其中所述阴极侧低透层含通孔；放置包含阴极催化剂层的阴极催化剂贴膜，所述贴膜至少含中心部分和背衬，所述放置使阴极催化剂层的中心部分与阴极侧低透层的通孔对齐；热压阳极催化剂贴膜、阳极侧低透层、膜、阴极催化剂贴膜、阴极侧低透层于一起，使阳极催化剂层的中心部分接受入阳极侧低透层的通孔中并使阴极催化剂层的中心部分接受入阴极侧低透层的通孔中；从阳极催化剂贴膜和阴极催化剂贴膜除去背衬；其中所述阳极侧低透层和阴极侧低透层的渗透性均低于离子传导膜的渗透性。优选覆盖的催化剂层与低透层粘附良好。
本发明的另一个实施方案涉及一种方法，所述方法包括提供具有阳极面和阴极面的离子传导膜；在阳极面上放置阳极侧低透层，其中所述阳极侧低透层含通孔；放置基本由阳极催化剂层的中心部分和背衬组成的阳极催化剂贴膜，使阳极催化剂层的中心部分与阳极侧低透层的通孔对齐；在阴极面上放置阴极侧低透层，其中所述阴极侧低透层含通孔；放置基本由阴极催化剂层的中心部分和背衬组成的阴极催化剂贴膜，使阴极催化剂层的中心部分与阴极侧低透层的通孔对齐；热压阳极催化剂贴膜、阳极侧低透层、膜、阴极催化剂贴膜、阴极侧低透层于一起，使阳极催化剂层的中心部分接受入阳极侧低透层的通孔中并使阴极催化剂层的中心部分接受入阴极侧低透层的通孔中；从阳极催化剂贴膜和阴极催化剂贴膜除去背衬；其中所述阳极催化剂层的中心部分含至少一条与阳极侧低透层隔开一段距离以便阳极催化剂层的中心部分与阳极侧低透层间存在阳极侧间隙的侧边，并还包括使包含第一种填料和第一种挥发性载体的第一种物质至少流进阳极侧间隙中以填充阳极侧间隙并使第一种载体挥发；其中所述阴极催化剂层的中心部分含至少一条与阴极侧低透层隔开一段距离以便阴极侧催化剂层的中心部分与阴极侧低透层间存在阴极侧间隙的侧边，并还包括使包含第二种填料和第二种挥发性载体的第二种物质至少流进阴极侧间隙中以填充阴极侧间隙并使第二种挥发性载体挥发；其中所述阳极侧低透层和阴极侧低透层的渗透性均低于离子传导膜的渗透性。
本发明的另一个实施方案涉及一种产品，所述产品包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；阳极面上的阳极侧低透层，且所述阳极侧低透层含通孔；至少具有中心部分的阳极催化剂层，且所述阳极催化剂层的中心部分接受入阳极侧低透层的通孔中；阴极面上的阴极侧低透层，且所述阴极侧低透层含通孔；至少具有中心部分的阴极催化剂层，且所述阴极催化剂层的中心部分接受入阴极侧低透层的通孔中；所述阳极侧低透层和阴极侧低透层的渗透性均低于离子传导膜的渗透性；具有向着阳极催化剂层的第一表面的阳极侧气体扩散介质，和具有向着阴极催化剂层的第二表面的阴极侧气体扩散介质，且其中至少一个阳极催化剂层没有延伸到第一表面的整个长度上；阴极催化剂没有延伸到第二表面的整个长度上。
本发明的另一个实施方案涉及一种产品，所述产品包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；阳极面上的阳极侧低透层，且所述阳极侧低透层含通孔；至少具有中心部分的阳极催化剂层，且所述阳极催化剂层的中心部分接受入阳极侧低透层的通孔中；阴极面上的阴极侧低透层，且所述阴极侧低透层含通孔；至少具有中心部分的阴极催化剂层，且所述阴极催化剂层的中心部分接受入阴极侧低透层的通孔中；所述阳极侧低透层和阴极侧低透层的渗透性均低于离子传导膜的渗透性；具有向着阳极催化剂层的第一表面的阳极侧气体扩散介质，和具有向着阴极催化剂层的第二表面的阴极侧气体扩散介质；阳极催化剂层的中心部分和阳极侧低透层均被粘结到膜上但没有被粘结到阳极侧气体扩散介质上，阴极催化剂层的中心部分和阴极侧低透层均被粘结到膜上但没有被粘结到阴极侧气体扩散介质上。
通过下面的附图简述、示例性实施方案详述以及附随的权利要求和附图，本发明的这些以及其他实施方案将是显而易见的。
附图简述通过详述和附图，本发明将得到更好的理解，在附图中图1为现有技术的CC-DM的剖视图；图2为现有技术的CCM的剖视图；图3为现有技术边缘保护的CCM相对于CC-DM燃料电池相关性能改进的图示；图4A-B示意了制作本发明的一个实施方案的边缘保护的CCM的方法；图5为本发明的一个实施方案的CCM的剖视图；图6为本发明的一个实施方案的CCM的剖视图；图7为本发明的一个实施方案的CCM的剖视图；图8为本发明的一个实施方案的CCM的平面图，图中示意了低透层相对于彼此的几何比例和相对位置；图9为本发明的一个实施方案的CCM的平面图，图中示意了阳极和阴极催化剂层相对于彼此的几何比例和相对位置；图10为本发明的一个实施方案的燃料电池堆的剖视图，其中部分被分解开；图11为本发明的一个实施方案的具边缘保护的CCM其耐用性改进的图示；图12为本发明的一个实施方案的产品除去部分后的剖视图，图中示意了向着质子导电膜的低透层的各面上的氢/氧复合催化剂薄涂层；图13为本发明的一个实施方案的产品除去部分后的剖视图，图中示意了仅在一个低透层的面上的氢/氧复合催化剂薄涂层，且所述氢/氧复合催化剂薄涂层与另一个低透层的一部分交叠；图14示意了本发明的方法的一个实施方案，所述方法包括提供含贴膜背衬的贴膜(贴膜背衬上有催化剂层)和与催化剂层的一部分交叠的低透层，并热压到膜上；和图15为本发明的一个实施方案的产品的平面图，图中示意了在沿催化剂层侧边多个可能位置中的一个处低透层的窗口与催化剂层间的间隙。
示例性实施方案详述下面对优选实施方案的描述仅是示例性的，而决非想限制本发明、其应用或用途。
图4A-B示意了制作本发明的膜电极组件的方法的一个实施方案。提供质子交换或聚合物电解质膜42。膜42具有阳极面110和阴极面112。提供阳极侧低透层50覆盖在阳极面110上。阳极侧低透层50具有由窗口内侧边缘51限定的通孔。同样，提供阴极侧低透层52在阴极面112之下。阴极侧低透层52具有由窗口内缘53限定的通孔。阳极侧和阴极侧低透层50、52可为膜、涂层、层、密封垫或任何其他结构，用于减少气体渗透。
在本发明的一个实施方案中，阳极侧低透层50的窗口内缘51不与阴极侧低透层52的窗口内缘53垂直对齐。在本发明的另一个实施方案中，阴极侧低透层52超出阳极侧低透层50一个长度(向通孔53的中心测量，用线段L表示)。在另一个实施方案中，长度L大于10微米，优选大于100微米，最优选大于1000微米。相应地，阳极催化剂层的有效面积可大于阴极催化剂层的有效面积。
在本发明的另一个实施方案中，阴极侧低透层52的窗口内缘53不与阳极侧低透层50的窗口内缘51垂直对齐。在本发明的另一个实施方案中，阳极侧低透层50超出阴极侧低透层52一个长度(向通孔51的中心测量，用线段L表示)。在另一个实施方案中，长度L大于10微米，优选大于100微米，最优选大于1000微米。这种结构特别对于较干的应用是优选的。相应地，阴极催化剂层的有效面积可大于阳极催化剂层的有效面积。
在本发明的一个实施方案中(可从图8得到最好的理解)，阳极侧低透层50中的通孔51的面积(沿平行于层50的纵向长度和宽度的线测定)大于阴极侧低透层52中的通孔53的面积(按同样的方法测定)。
再回到图4A，在本发明的一个实施方案中，提供了阳极催化剂贴膜58，贴膜58含阳极催化剂层44和可除去的背衬60。在本发明的一个实施方案中，阳极催化剂层44跨越通孔51并与阳极侧低透层50的一部分交叠。在另一个实施方案中，阳极催化剂层可如后文所述装在通孔51中并与窗口内缘51隔开一段距离。提供了阴极催化剂贴膜62，贴膜62含阴极催化剂层46和可除去的背衬64。在一个实施方案中，阴极催化剂层46跨越通孔53并与阴极侧低透层52的一部分交叠。在另一个实施方案中，阴极催化剂层46可如后文所述装在通孔53中并与窗口内缘53隔开一段距离。
如图4B中所示，在本发明的一个实施方案中，阳极催化剂贴膜58被热压到阳极侧低透层50上、通过通孔51并热压到膜42的阳极面110上，阴极催化剂贴膜62被热压到阴极侧低透层52上、通过通孔53并热压到膜42的阴极面112上。在本发明的一个实施方案中，热压在约120-约500、优选250-400的温度范围及约25psi-约1000psi、优选约100-500psi的压力范围内进行。背衬60和64是柔性的，分别从阳极催化剂44和阴极催化剂46上剥离开。取决于材料的表面性质，催化剂层44或46可转移到低透层。优选催化剂层44或46从中心区均匀地转移到外围区，在外围区，低透层与阳极和膜42的阴极面110、112重叠。低透层50、52或者应为催化剂层44、46能自然地良好粘附于其上的材料，或者应经处理以方便这样的粘附(例如等离子体处理、射频放电处理或用本领域熟练技术人员熟知的其他表面处理)。
现在看图5，本发明的一个实施方案包括含中心部分44a和外围部分44b的阳极催化剂层44，其中，中心部分44a与膜42的阳极面110接合，外围部分44b与阳极侧低透层50的一部分交叠。中心部分44a和外围部分44b部分由点线120限定。在一个实施方案中，中心部分44a与阳极侧低透层50的侧边51邻接，使隆起基本被消除。与之类似，阴极催化剂层46含中心部分46a和外围部分46b，其中，中心部分46a与膜42的阴极面112接合，外围部分46b与阴极侧低透层52的一部分交叠。中心部分46a和外围部分46b部分由点线122限定。
图9示意了本发明的一个实施方案中阳极催化剂层44的中心部分44a相对于阴极催化剂层46的中心部分46a的相对几何比例和定位。阳极催化剂层44与膜42接合的中心部分44a的面积大于阴极催化剂层46与膜42接合的中心部分46a的面积。在本发明的这个实施方案中，阳极催化剂层44超出阴极催化剂层46的边缘103。在另一个实施方案中，阳极催化剂层44沿阴极催化剂层46的边103超出阴极催化剂层的长度X大于10微米，优选大于100微米，最优选大于1000微米。
在本发明的另一个实施方案中，阳极催化剂层44与阴极催化剂层46的相对尺寸和位置与图9中所示相反。阴极催化剂层46的中心部分46a相对于阳极催化剂层44的中心部分44a的定位使阴极催化剂层46沿阳极催化剂层的边超出阳极催化剂层一段距离X。在另一个实施方案中，阴极催化剂层46沿阳极催化剂层44的边101超出阳极催化剂层44的长度X大于10微米，优选大于100微米，最优选大于1000微米。阴极催化剂层46与膜42接合的中心部分46a的面积大于阳极催化剂层44与膜42接合的中心部分44a的面积。在本发明的这个实施方案中，阴极催化剂层46超出阳极催化剂层44的边缘101。
现在看图6，本发明的另一个实施方案包括形成于阳极侧低透层50的通孔51中的阳极催化剂层44。阳极催化剂层44含侧边101，侧边101与阳极侧低透层50的窗口内缘51隔开一段距离(用线段G表示)以便阳极催化剂层44与窗口内缘51间存在间隙130。与之类似，阴极催化剂层46形成于阴极侧低透层52的通孔53中。阴极催化剂层46含侧边103，侧边103与阴极侧低透层52的窗口内缘53隔开一段距离(用线段G表示)以便阴极催化剂层46与窗口内缘53间存在间隙132。间隙130和132的尺寸可相等或不等。在本发明的一个实施方案中，各个间隙130和132的长度G大于紧接着相应的低透层50和52分别沉积催化剂层44和46的制造公差。在本发明的一个实施方案中，在分别沿催化剂层边缘101、103的整个周边上，各个间隙130、132的长度G必须小于500微米。更优选间隙130、132的长度G应小于100微米。最优选间隙130、132应小于10微米或根本没有间隙。对于本文中所描述的所有实施方案，阳极催化剂层44和阴极催化剂层46可用上述贴膜法或本领域技术人员熟知的任何其他方法(包括喷涂、涂覆、刷涂或丝网印刷催化剂材料)沉积到膜42上。
现在看图7，本发明的一个实施方案包括用贴膜法在膜42上沉积阳极和阴极催化剂层的中心部分44a和46a，但其中中心部分44a和46a的侧边101和103分别与阳极和阴极低透层50和52的窗口内缘51和53隔开一段距离。侧边101和103分别与窗口内缘51和53间隔的距离由沉积催化剂层44、46和低透层50、52的制造公差控制。其后，沉积外围部分44b、46b以至少填充间隙130、132，更优选分别沉积在低透层50、52的部分上并填充侧边101、103与窗口内缘51、53间的间隙并与中心部分44a、46a接合。外围部分44b、46b可用流动材料沉积。在本发明的一个实施方案中，所用材料可在约25-150℃的温度范围内流动。在本发明的一个实施方案中，外围部分44b、46b被刷涂、涂覆、喷涂或丝网印刷到上述表面上。外围部分44b、46b的催化剂担载量可分别基本等于或少于中心部分44a、46a，或外围部分44b、46b可具有催化剂浓度梯度或根本不含催化剂。用来填充间隙的材料中可任选含离聚物如全氟化磺酸聚合物。用于可流动材料的适合的挥发性载体可为低碳醇如甲醇、丙醇、丙醇或水。或者，所述可流动的材料可含低透填料。用于可流动材料的适合的低透材料包括聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体和聚硅氧烷中的至少一种。
现在看图10，本发明的一个实施方案涉及燃料电池堆，所述燃料电池堆可含多个图5-7的实施方案中任一个的CCM，并进一步含阳极侧GDM 150和阴极侧GDM 152。阳极侧GDM 150含向着阳极催化剂层44的表面200。在本发明的一个实施方案中，阳极催化剂层44没有延伸到表面200的整个长度上。与之类似，阴极侧GDM 152含向着阴极催化剂层46的表面202。在本发明的一个实施方案中，阴极催化剂层46没有延伸到表面202的整个长度上。任选阳极侧微孔层162可被插在阳极催化剂层44和阳极侧GDM 150之间，同样，阴极侧微孔层164可被插在阴极催化剂层46和阴极侧GDM 152之间。在本发明的一个实施方案中，阳极催化剂层44的中心部分44a和阳极侧低透层50均被粘结到膜42上但没有粘结到阳极侧气体扩散介质150上，阴极催化剂层46的中心部分46a和阴极侧低透层52均被粘结到膜42上但没有粘结到阴极侧气体扩散介质152上。其中限定了多个气体流道156的第一双极板154与阳极侧GDM 150接合，其中限定了多个气体流道160的第二双极板158与阴极侧GDM 152接合。本发明的一个实施方案涉及燃料电池堆，所述燃料电池堆包含多个燃料电池，所述多个燃料电池中的每一个包含组件，所述组件包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；在阳极面和阴极面的至少一个上的第一低透层，其中所述低透层含窗口内缘所限定的通孔；其中所述第一低透层的渗透性低于离子传导膜的渗透性；具有多条侧边的第一层，所述第一层有接收入第一低透层的通孔中的中心部分，所述第一层的中心部分包含催化剂；且对于燃料电池堆的基本每一个燃料电池，沿所述第一层的任何侧边以及所述第一低透层的窗口内缘的任何地方均无大于500微米、100微米、10微米的间隙，最优选根本没有间隙。
图11的曲线图示意了图2中常规的现有技术的CCM 30与图5中所示本发明的一个实施方案的具边缘保护的CCM 40在95℃和300kPa(绝对压力)、70/50％RH、化学计量比为2/2的H2/空气的耐用性实验条件下的耐用性比较。在密封垫边缘发生膜针孔之前，现有技术的CCM 30持续了95-100小时。相比之下，本发明的一个实施方案的CCM 40是坚固的，没有针孔，即便经过225小时的实验后。图4A-B、6-10中所示其他实施方案的CCM也具有类似的改进的耐用性。
也已经发现，对于在高于50％的相对湿度(在低透层附近)下工作的燃料电池，其中阳极催化剂层44大于阴极催化剂层46的实施方案可提供改进的耐用性。图5-7和10示意了其中阳极催化剂层44大于阴极催化剂层46的实施方案。
膜42优选固体聚合物电解质膜，并优选质子交换膜(PEM)。优选膜42的厚度在约10微米-100微米的范围内，最优选约25微米的厚度。适合这类膜电解质的聚合物是本领域内众所周知的，见述于美国专利5,272,017和3,134,697以及专利和非专利文献中的其他地方。但应该指出，膜42的组成可包含任何本领域内常用的质子导电性聚合物。优选使用全氟化磺酸聚合物如NAFION。
膜42为阳离子可透过的质子导电膜，以H+作为流动离子；燃料气体为氢气(或重整油)，氧化剂为氧气或空气。整个电池反应为氢氧化成水，阳极和阴极上的反应分别为H2＝2H++2e-(阳极)和1/2O2+2H++2e-＝H2O(阴极)。
阳极催化剂层44和阴极催化剂层46的组成优选包含分散于聚合物粘合剂中具有电化学活性的物质，所述聚合物粘合剂(像膜42)为质子导电性材料如NAFION。所述电化学活性物质优选包含涂覆催化剂的碳或石墨颗粒。阳极催化剂层44和阴极催化剂层46优选含铂或铂合金作为催化剂。尽管图中所示的阳极催化剂层44和阴极催化剂层46具有不同的尺寸，但44和46可以有相同的尺寸。另外，阴极可比阳极大。阳极和阴极的优选厚度在约2-30微米的范围内，最优选约10微米。
选定用作低透层50、52的材料其对氧气和氢气的渗透性可低于离子传导膜42对氧气和氢气的渗透性。当低透层50、52的渗透性低于离子传导膜42的渗透性时，反应物燃料电池气体的穿过速率在膜电极组件的边缘处显著降低，与之类似，膜中氧气和氢气的浓度显著降低。这是有利的，因为膜中氧气和氢气的同时存在以及气体穿过膜42(即或氢气从阳极到阴极或氧气从阴极到阳极)均会引起膜和电极中电解质的化学降解，因此，不透层50、52能缓解化学降解。
更具体地讲，在燃料电池的正常工作中，氢气和氧气可透过膜42分别到达阴极46和阳极44，从而使氢气燃料中存在有氧气。当这些反应性气体与阳极44和阴极46的电化学活性物质接触时，氧气被还原并与自氢气燃料气体氧化产生的H+离子反应。结果，被还原的氧与H+离子间发生如下副反应产生H2O2O2+2H++2e-＝H2O2已经知道，这样产生的H2O2会引起膜42的降解，并因此缩短燃料电池的寿命、降低燃料电池的性能。此外，应理解膜和电极中电解质化学降解的其他可能机理可通过阻止或至少抑制气体穿过膜42而得到缓解。这些气体更易于从因制造公差造成的燃料电池元件间的间隙处膜42的边缘透过膜42。因此，反应性气体的浓缩流可在阳极44和阴极46的边缘处聚集。膜42的降解因此通常发生在阳极44和阴极46的边缘处。
为抑制化学降解和消除H2O2的产生，由对氧气和氢气的渗透性低于膜42的材料形成低透层50、52。例如，当用NAFION膜如N112作为膜42时，低透层50、52在77/100％RH下对氧气的渗透性应低于3500cc·mil/(100in2·24hr·atm)。优选低透层50、52在77/100％RH下对氧气的渗透性应低于或等于200cc·mil/(100in2·24hr·atm)。为获得这样的渗透性，优选的材料为例如乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)，其在77/100％RH下对氧气的渗透性为184cc·mil/(100in2·24hr·atm)。最优选低透层50、52在77/100％RH下对氧气的渗透性应低于或等于25cc·mil/(100in2·24hr·atm)。为获得最优选的氧气渗透性，适合的材料为例如聚酰亚胺(以商品名Kapton出售，在77/100％RH下为25cc·mil/(100in2·24hr·atm)或聚偏二氟乙烯(PVDF，在77/100％RH下为3.4cc·mil/(100in2·24hr·atm)。
低透层50、52在80℃、270kPa、100％RH下对氢气的渗透性应低于1.5×10-8ml(STP)-cm厚度/(s-cm2-cmHg)；优选在80℃、270kPa、100％RH下低于或等于1×10-9ml(STP)-cm厚度/(s-cm2-cmHg)；最优选在80℃、270kPa、100％RH下低于或等于5×10-10ml(STP)-cm厚度/(s-cm2-cmHg)。为获得上述氢气渗透性，适合的材料为例如Kapton(在80℃、270kPa、100％RH下为4.7×10-10ml(STP)-cm厚度/(s-cm2-cmHg)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN，在80℃、270kPa、100％RH下为2×10-10ml(STP)-cm厚度/(s-cm2-cmHg)。
此外，尽管将ETFE、Kapton、PVDF和PEN作为获得上述氧气和氢气渗透性的优选材料进行了讨论，但应理解的是可以选择其他材料用作低透层50、52，只要该材料对氧气和氢气的渗透性低于膜42的即可。其他材料的实例包括聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚硅氧烷和其他热塑性弹性体。通过降低阳极44和阴极46的边缘处反应性气体的渗透性，可能引起膜42降解的反应性气体的穿过可被减少和/或阻止。
如上文所述，低透层50、52也保护膜42的边缘使之免于因气体穿过而急剧生热，并保护膜使之免于与双极板及其他密封面接触。
在选择适宜的材料用作低透层50、52以阻止反应性气体穿过MEA 40的膜42时，应理解可选择第一种材料用作阳极侧低透层50，可选择第二种材料用作阴极侧低透层52。更具体地讲，由于氢燃料被用在MEA 40的阳极侧，因此可能优选选择对氢具有较低渗透性的材料用作阳极侧低透层50。相反，由于氧或空气被用在MEA 40的阴极侧，因此可能优选选择对氧具有较低渗透性的材料用作阴极侧低透层52。这样，反应性气体的穿过可被进一步阻止，MEA 40可获得更长的寿命。
也应理解除根据其对空气和氢气的渗透性外，用作低透层50、52的材料还可根据其在MEA加工温度(由例如其玻璃化转变温度或其熔化温度决定)下的柔软度来选择。也就是说，低透层50、52可由在MEA加工温度下柔软易挠的材料形成。在这点上，低透层50、52的优选材料为但不限于聚偏二氟乙烯(PVDF)。其他材料包括聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚酰亚胺。任选可提供另外的密封元件(未示出)并覆盖住低透层50、52的至少一部分。
通过使用较膜42更柔软、更具挠性、延展性和易弯的低透层50、52，当MEA 40的元件被压缩到一起以构成组件时，低透层50、52将压缩和变形。这样，低透层50、52将粘结到膜42上或与膜42层压到一起。MEA 40元件这样的粘结或层压产生一体化的结构，由于在MEA 40的整个表面上MEA 40的元件将受到均匀的压力，故这样的结构将增大MEA 40的坚固性。
气体扩散介质层可从材料如碳纤维纸和碳布(carbon cloth)制得，厚度可在100-500微米的范围内。微孔层162和164可从材料如炭黑和憎水组分如PTFE和PVDF制得，厚度可在2-100微米的范围内。
现在看图12，本发明的另一个实施方案包括在向着质子导电膜42的低透层50、52的面上增加氢/氧复合催化剂薄涂层300、302。通过用透过质子导电膜42的氢选择性地氧化透过的氧或扩散到阴极侧低透层52的周围或下面的氧，低透层52上的阴极侧氢/氧复合催化剂涂层302将进一步降低膜/低透层界面上的氧浓度，从而降低质子导电膜中的有效氧浓度，继而降低质子导电膜材料的化学降解速率。通过用透过质子导电膜42的氧选择性地氧化透过的氢或扩散到低透层50的周围或下面的氢，低透层50上的阳极侧氢/氧复合催化剂涂层300将进一步降低膜/低透层界面上的氢浓度，从而降低质子导电膜42中的有效氢浓度，继而降低质子导电膜材料的化学降解速率。
可被涂覆到低透层50、52上的适合的氢/氧复合催化剂优选铂、钌、铱、钯、铑、这些金属的混合物，以及上述中任意或多种金属的合金、铂金属与过渡金属(如钴、镍等)的合金的薄涂层。其他适合的氢/氧复合催化剂为Ag、Au、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和其组合，包括其氧化物(如适用)。所述氢/氧复合催化剂以＜10微米、优选＜100纳米、最优选＜20纳米的薄层沉积到低透层50、52上，因为薄层降低可能的贵金属组分的成本。在本发明的一个实施方案中，氢/氧复合催化剂的涂层300、302是无孔的以减少膜或涂层300、302中的气体扩散。
氢/氧复合催化剂的膜和涂层可通过例如物理蒸气沉积、化学蒸气沉积和本领域内熟知的其他薄膜涂覆法施加。上面列出的氢/氧复合催化剂可呈负载型催化剂(适合的载体材料为炭黑、石墨化炭黑、石墨和其他氧化物载体如TiO2、ZrO2等)的形式，所述负载型催化剂可用聚合物粘合剂(如PTFE、PFSA离聚物、kynar等)涂覆为薄层。但最优选使用未负载的氢/氧复合催化剂，这样的催化剂提供期望的较低的气孔并通常认为能产生较少有损质子导电膜的自由基。在另一个实施方案中，上面列出的氢/氧复合催化剂也可被结合到低透层中。
尽管氢/氧复合催化剂可被涂覆到整个低透层50、52上，但仅涂覆到具有较小的窗口51、53的低透层上也是足够的。如图13所示，氢/氧复合催化剂涂层302在具有小窗口的阴极侧低透层52上。但本发明的范围包括其中阳极侧低透层50具有较小的窗口51以及氢/氧复合催化剂涂层仅在阳极侧低透层50上的实施方案。如果是涂到具有较小窗口的低透层上，氢/氧复合催化剂可涂于整个低透层或仅涂于最多到膜的另一面上低透层开始处的区域或可使氢/氧复合层302超出另一个低透层50一段距离Z，所述距离Z至少为25微米，优选250微米，最优选1000微米。
从上文应理解，氢/氧复合催化剂也可被直接涂覆到质子导电膜42上其后将被覆以低透层50、52中的一者或二者的区域中。在这种情况下，氢/氧复合催化剂层300、302优选分别一直延伸到相应低透层50、52的窗口内缘51、53处，最优选延伸进相应低透层的内窗51、53内达500微米。
现在看图14，本发明的另一个实施方案涉及一种方法，所述方法包括提供在可除去的背衬60上有阳极催化剂层44的阳极催化剂贴膜58。提供与阳极催化剂层44的至少一部分交叠并固定于其上的阳极侧低透层50。任选低透层50可被粘到贴膜背衬60上。阳极侧氢/氧复合催化剂层300盖住低透层50的至少一部分。或者，阳极侧氢/氧复合催化剂层300可已被施加到膜42上。同样，提供的阴极催化剂贴膜62在可除去的背衬64上有阴极催化剂层46。提供与阴极催化剂层46部分交叠并固定于其上的阴极侧低透层52。任选低透层52可被粘到贴膜背衬64上。阴极侧氢/氧复合催化剂层302盖住低透层52的至少一部分。或者，阴极侧氢/氧复合催化剂层302可已被施加到膜42上。阳极贴膜58、膜42和阴极贴膜62可如先前所述被热压到一起。
图15示意了本发明的另一个实施方案，其中，阳极侧低透层50的窗口内缘51与阳极催化剂层44的侧边101之间的间隙130其沿催化剂层边缘的距离为G，G小于500微米。更优选间隙130的长度G应小于100微米，最优选小于10微米。如图15中所示，间隙130可沿催化剂层44的周边随机地发生在一个位置或多个位置。在一些位置处，催化剂层可随机地延伸到低透层50上或没有一直延伸到低透层50处。间隙130可不必延伸到阳极催化剂层44的侧边101的整个长度上。由于低透层50未与催化剂层44对齐和/或由于催化剂层44、46的侧边101、103可能不笔直，因此间隙130可发生在多个随机的位置上。本发明涉及这样的发现间隙130、132小于500微米、优选小于100微米、最优选小于10微米的组件具有改进的耐用性。在本发明最优选的实施方案中，分别沿催化剂层44、46的整条侧边101、103的任何地方均无间隙130、132。本发明的另一个实施方案涉及组装本文所述的膜42、低透层50、52和催化剂层44、46的方法，所述组装方法使间隙130、132始终小于500微米，优选小于100微米，最优选小于10微米。本发明的一个实施方案涉及连续组装2000多个组件，每个组件含本文所述的膜42、低透层50、52和催化剂层44、46，所述组装使间隙130、132始终小于500微米，优选小于100微米，最优选小于10微米。本发明的另一个实施方案涉及制作多个组件，所述制作包括对齐本文所述的膜42、低透层50、52和催化剂层44、46，将它们粘结到一起，重复对齐和粘结步骤，并定期检查至少一个被粘结的组件，如果间隙130、132大于500微米，优选如果间隙130、132大于100微米，最优选如果大于10微米，则调整各个催化剂层相对于相应低透层的定位。
本发明的描述仅是示例性的，因此，不偏离本发明主旨的变体包括在本发明的范围内。这样的变体不应认为是偏离了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种产品，所述产品包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；在阳极面和阴极面的至少一个上的第一低透层，其中所述低透层含窗口内缘所限定的通孔；其中所述第一低透层的渗透性低于离子传导膜的渗透性；具有多条侧边的第一层，所述第一层有接收入第一低透层的通孔中的中心部分，其中所述第一层的中心部分包含催化剂，且沿所述第一层的任何侧边以及所述第一低透层的窗口内缘的任何地方均无大于500微米的间隙。
2.权利要求1的产品，其中沿所述第一催化剂层的任何侧边以及所述第一低透层的窗口内缘的任何地方均无大于100微米的间隙。
3.权利要求1的产品，其中沿所述第一催化剂层的任何侧边以及所述第一低透层的窗口内缘的任何地方均无大于10微米的间隙。
4.权利要求1的产品，其中沿所述第一催化剂层的任何侧边以及所述第一低透层的窗口内缘的任何地方均无间隙。
5.权利要求1的产品，其中所述第一低透层在阳极面上，并还包含在膜的阴极面上的第二低透层，所述第二低透层含由低透层的窗口内缘所限定的通孔，具有多条侧边的第二层，所述第二层有接收入第二低透层的通孔中的中心部分，其中所述第二层的中心部分包含催化剂，且沿所述第二层的任何侧边以及所述第二低透层的窗口内缘的任何地方均无大于500微米的间隙；其中所述第二低透层的渗透性低于离子传导膜的渗透性。
6.权利要求5的产品，其中所述第一层的中心部分大于所述第二层的中心部分。
7.权利要求5的产品，其中所述第二层的中心部分大于所述第一层的中心部分。
8.权利要求5的产品，其中所述第一层的每条侧边超出所述第二层的相应侧边。
9.权利要求5的产品，其中所述第二层的每条侧边超出所述第一层的相应侧边。
10.权利要求5的产品，其中所述各个低透层包含至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚硅氧烷和热塑性弹性体的材料。
11.权利要求5的产品，其中至少一个低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性低于1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的材料。
12.权利要求5的产品，其中至少一个低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性在1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)到2×10-10(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的范围内的材料。
13.权利要求5的产品，其中至少一个低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性低于3500cc·mil/(100in2·24hr·atm)的材料。
14.权利要求5的产品，其中至少一个低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性在3.4cc·mil/(100in2·24hr·atm)到200cc·mil/(100in2·24hr·atm)的范围内的材料。
15.权利要求5的产品，其中沿所述第二催化剂层的任何侧边以及所述第二低透层的窗口内缘的任何地方均无大于100微米的间隙。
16.权利要求5的产品，其中沿所述第二催化剂层的任何侧边以及所述第二低透层的窗口内缘的任何地方均无大于10微米的间隙。
17.权利要求5的产品，其中沿所述第二催化剂层的任何侧边以及所述第二低透层的窗口内缘的任何地方均无间隙。
18.权利要求1的产品，其中所述第一层还包含与中心部分连接的第一外围部分，其中所述第一层的每条侧边为所述第一外围部分的自由端，且其中所述第一外围部分包含催化剂和低透材料中的至少一者。
19.权利要求5的产品，其中所述第二层还包含与中心部分连接的第二外围部分，其中所述第二层的每条侧边为所述第二外围部分的自由端，且其中所述第二外围部分包含催化剂和低透材料中的至少一者。
20.一种产品，所述产品包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；在阳极面和阴极面的至少一个上的低透层，其中所述低透层含通孔；具有多条侧边的催化剂层，所述催化剂层有接收入低透层的通孔中的中心部分和与低透层交叠的外围部分，其中所述多条侧边中的每一条覆盖在低透层上；其中所述低透层的渗透性低于离子传导膜的渗透性。
21.权利要求20的产品，所述产品还包含插在低透层和离子传导膜之间的氢/氧复合层。
22.权利要求20的产品，其中所述氢/氧复合催化剂包含至少一种选自铂、钌、铱、钯、铑、Ag、Au、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和其组合、其氧化物及其合金的材料。
23.权利要求20的产品，其中所述低透层包含至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚硅氧烷和热塑性弹性体的材料。
24.权利要求20的产品，其中所述低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性低于1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的材料。
25.权利要求20的产品，其中所述低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性在1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)到2×10-10(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的范围内的材料。
26.权利要求20的产品，其中所述低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性低于3500cc·mil/(100in2·24hr·atm)的材料。
27.权利要求20的产品，其中所述低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性在3.4cc·mil/(100in2·24hr·atm)到200cc·mil/(100in2·24hr·atm)的范围内的材料。
28.一种产品，所述产品包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；在阳极面和阴极面的至少一个上的低透层；其中所述低透层的渗透性低于离子传导膜的渗透性；氢/氧复合催化剂，其中所述氢/氧复合催化剂被浸渍到低透层上和/或插在膜和低透层之间。
29.权利要求28的产品，其中所述氢/氧复合催化剂包含至少一种选自铂、钌、铱、钯、铑、Ag、Au、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和其组合、其氧化物及其合金的材料。
30.权利要求28的产品，其中所述低透层包含至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚硅氧烷和热塑性弹性体的材料。
31.权利要求28的产品，其中所述低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性低于1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的材料。
32.权利要求28的产品，所述产品还包含第二低透层，其中所述第二低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性在1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)到2×10-10(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的范围内的材料。
33.权利要求28的产品，所述产品还包含第二低透层，其中至少一个低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性低于3500cc·mil/(100in2·24hr·atm)的材料。
34.权利要求28的产品，所述产品还包含第二低透层，其中至少一个低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性在3.4cc·mil/(100in2·24hr·atm)到200cc·mil/(100in2·24hr·atm)的范围内的材料。
35.一种产品，所述产品包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；阳极面上的阳极侧低透层，其中所述阳极侧低透层含通孔；至少具有中心部分的阳极催化剂层，其中所述阳极催化剂层的中心部分接受入阳极侧低透层的通孔中；阴极面上的阴极侧低透层，其中所述阴极侧低透层含通孔；至少具有中心部分的阴极催化剂层，其中所述阴极催化剂层的中心部分接受入阴极侧低透层的通孔中；其中所述阳极侧低透层和阴极侧低透层的渗透性均低于离子传导膜的渗透性；第一氢/氧复合催化剂层，所述第一氢/氧复合催化剂层插在膜与阳极侧低透层和阴极侧低透层中的一个之间。
36.权利要求35的产品，所述产品还包含第二氢/氧复合催化剂层，其中所述第一氢/氧复合催化剂层插在膜和阳极侧低透层之间，所述第二氢/氧复合催化剂层插在膜和阴极侧低透层之间。
37.权利要求35的产品，其中所述第一氢/氧复合催化剂层与另一个低透层的一部分交叠，所述另一个低透层为其与膜之间未插所述复合催化剂层的那个低透层。
38.权利要求35的产品，其中所述第一氢/氧复合催化剂层超出另一个低透层一段距离，所述另一个低透层为其与膜之间未插所述复合催化剂层的那个低透层，所述距离在25-1000微米的范围内。
39.权利要求35的产品，其中所述第一氢/氧复合催化剂层延伸到其与膜之间插了所述复合催化剂层的低透层的通孔内。
40.权利要求35的产品，其中所述氢/氧复合催化剂包含至少一种选自铂、钌、铱、钯、铑、Ag、Au、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和其组合、其氧化物及其合金的材料。
41.权利要求35的产品，其中至少一个低透层包含至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚硅氧烷和热塑性弹性体的材料。
42.权利要求35的产品，其中至少一个低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性低于1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的材料。
43.权利要求35的产品，其中至少一个低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性在1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)到2×10-10(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的范围内的材料。
44.权利要求35的产品，其中至少一个低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性低于3500cc·mil/(100in2·24hr·atm)的材料。
45.权利要求35的产品，其中至少一个低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性在3.4cc·mil/(100in2·24hr·atm)到200cc·mil/(100in2·24hr·atm)的范围内的材料。
46.一种产品，所述产品包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；阳极面上的阳极侧低透层，其中所述阳极侧低透层含通孔；至少具有中心部分的阳极催化剂层，其中所述阳极催化剂层的中心部分接受入阳极侧低透层的通孔中；阴极面上的阴极侧低透层，其中所述阴极侧低透层含通孔；至少具有中心部分的阴极催化剂层，其中所述阴极催化剂层的中心部分接受入阴极侧低透层的通孔中；其中所述阳极侧低透层和阴极侧低透层的渗透性均低于离子传导膜的渗透性；具有向着阳极催化剂层的第一表面的阳极侧气体扩散介质，和具有向着阴极催化剂层的第二表面的阴极侧气体扩散介质，且满足以下二者中的至少一个阳极催化剂层没有延伸到第一表面的整个长度上；阴极催化剂没有延伸到第二表面的整个长度上。
47.权利要求46的产品，其中所述阳极侧低透层的通孔的面积大于所述阴极侧低透层的通孔的面积。
48.权利要求46的产品，其中所述阳极催化剂层的中心部分的面积大于所述阴极催化剂层的中心部分的面积。
49.权利要求46的产品，其中所述阳极侧低透层的通孔的面积大于所述阴极侧低透层的通孔的面积。
50.权利要求46的产品，其中所述阴极侧低透层的通孔的面积大于所述阳极侧低透层的通孔的面积。
51.权利要求46的产品，其中所述阳极催化剂层还包含外围部分，所述外围部分与阳极侧低透层的至少一部分交叠。
52.权利要求46的产品，其中所述阴极催化剂层还包含外围部分，所述外围部分与阴极侧低透层的至少一部分交叠。
53.权利要求46的产品，其中所述阳极催化剂层仅由中心部分组成，且其中所述阳极催化剂层的中心部分含至少一条与阳极侧低透层的间隔距离不大于100微米的侧边。
54.权利要求46的产品，其中所述阴极催化剂层仅由中心部分组成，且其中所述阴极催化剂层的中心部分含至少一条与阴极侧低透层的间隔距离不大于100微米的侧边。
55.权利要求46的产品，其中所述阳极催化剂层的中心部分含至少一条与阳极侧低透层隔开一段距离以便阳极催化剂层的中心部分与阳极侧低透层间存在阳极侧间隙的侧边，所述产品还包含填充阳极侧间隙并与阳极催化剂的中心部分连接的阳极侧外围层部分。
56.权利要求55的产品，其中所述阳极侧外围层部分包含催化剂。
57.权利要求55的产品，其中所述阳极侧外围层部分包含至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体和聚硅氧烷的材料。
58.权利要求46的产品，其中所述阴极催化剂层的中心部分含至少一条与阴极侧低透层隔开一段距离以便阴极催化剂层的中心部分与阴极侧低透层间存在阴极侧间隙的侧边，所述产品还包含填充阴极侧间隙并与阴极催化剂的中心部分连接的阴极侧外围层部分。
59.权利要求58的产品，其中所述阴极侧外围层部分包含催化剂。
60.权利要求58的产品，其中所述阴极侧外围层部分包含至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体和聚硅氧烷的材料。
61.权利要求55的产品，其中所述阳极侧外围层部分延伸到阳极侧低透层的至少一部分上。
62.权利要求58的产品，其中所述阳极侧外围层部分延伸到阳极侧低透层的至少一部分上。
63.权利要求58的产品，其中各个低透层至少抑制反应性气体渗透通过所述离子传导构件。
64.权利要求58的产品，其中各个低透层至少抑制在所述周边处反应性气体从所述离子传导构件的一侧向另一侧的渗透。
65.权利要求58的产品，其中所述渗透性为氢气渗透性、氧气渗透性或二者。
66.权利要求46的产品，其中各个低透层包含至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚硅氧烷和热塑性弹性体的材料。
67.权利要求46的产品，其中至少一个低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性低于1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的材料。
68.权利要求46的产品，其中至少一个低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性在1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)到2×10-10(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的范围内的材料。
69.权利要求46的产品，其中至少一个低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性低于3500cc·mil/(100in2·24hr·atm)的材料。
70.权利要求46的产品，其中至少一个低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性在3.4cc·mil/(100in2·24hr·atm)到200cc·mil/(100in2·24hr·atm)的范围内的材料。
71.权利要求46的产品，所述产品还包含在阳极催化剂层上放置阳极侧气体扩散介质层和在阳极侧气体扩散介质层上放置第一双极板，以及在阴极催化剂层上放置阴极侧气体扩散介质层和在阳极侧气体扩散介质层上放置第一双极板。
72.一种产品，所述产品包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；阳极面上的阳极侧低透层，其中所述阳极侧低透层含通孔；至少具有中心部分的阳极催化剂层，其中所述阳极催化剂层的中心部分接受入阳极侧低透层的通孔中；阴极面上的阴极侧低透层，其中所述阴极侧低透层含通孔；至少具有中心部分的阴极催化剂层，其中所述阴极催化剂层的中心部分接受入阴极侧低透层的通孔中；其中所述阳极侧低透层和阴极侧低透层的渗透性均低于离子传导膜的渗透性；具有向着阳极催化剂层的第一表面的阳极侧气体扩散介质，和具有向着阴极催化剂层的第二表面的阴极侧气体扩散介质；阳极催化剂层的中心部分和阳极侧低透层均被粘结到膜上但没有被粘结到阳极侧气体扩散介质上，阴极催化剂层的中心部分和阴极侧低透层均被粘结到膜上但没有被粘结到阴极侧气体扩散介质上。
73.权利要求72的产品，所述产品还包含插在阳极侧气体扩散介质和阳极催化剂层的中心部分之间的阳极侧微孔层，但其中阳极催化剂层没有被粘结到阳极侧微孔层上。
74.权利要求72的产品，所述产品还包含插在阴极侧气体扩散介质和阴极催化剂层的中心部分之间的阴极侧微孔层，但其中阴极催化剂层没有被粘结到阴极侧微孔层上。
75.权利要求72的产品，其中阳极侧低透层和阴极侧低透层中的至少一个包含至少一种选自聚酰亚胺、聚对苯二甲酸酯、聚偏二氟乙烯的材料。
76.一种产品，所述产品包含包含催化剂层、低透层和背衬的贴膜组件，其中催化剂层和低透层中的至少一个粘附于背衬上。
77.权利要求76的产品，其中低透层的至少一部分与催化剂层的一部分交叠。
78.权利要求76的产品，所述产品还包含在低透层的至少一部分上的氢/氧复合层。
79.权利要求78的产品，其中所述氢/氧复合催化剂包含至少一种选自铂、钌、铱、钯、铑、Ag、Au、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和其组合、其氧化物及其合金的材料。
80.权利要求76的产品，其中低透层和催化剂层二者均粘附于背衬上。
81.一种产品，所述产品包含包含多个燃料电池的燃料电池堆，所述多个燃料电池中的每一个包含组件，所述组件包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；在阳极面和阴极面的至少一个上的第一低透层，其中所述低透层含窗口内缘所限定的通孔；其中所述第一低透层的渗透性低于离子传导膜的渗透性；具有多条侧边的第一层，所述第一层有接收入第一低透层的通孔中的中心部分，且其中所述第一层包含催化剂；且对于燃料电池堆的基本每一个燃料电池，沿所述第一层的任何侧边以及所述第一低透层的窗口内缘的任何地方均无大于500微米的间隙。
82.权利要求81的产品，其中，对于燃料电池堆的基本每一个燃料电池，沿所述第一催化剂层的任何侧边以及所述第一低透层的窗口内缘的任何地方均无大于100微米的间隙。
83.权利要求81的产品，其中，对于燃料电池堆的基本每一个燃料电池，沿所述第一催化剂层的任何侧边以及所述第一低透层的窗口内缘的任何地方均无大于10微米的间隙。
84.权利要求81的产品，其中，对于燃料电池堆的基本每一个燃料电池，沿所述第一催化剂层的任何侧边以及所述第一低透层的窗口内缘的任何地方均无间隙。
85.权利要求81的产品，其中所述低透层包含至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚硅氧烷和热塑性弹性体的材料。
86.权利要求81的产品，其中所述低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性低于1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的材料。
87.权利要求81的产品，其中所述低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性在1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)到2×10-10(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的范围内的材料。
88.权利要求81的产品，其中所述低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性低于3500cc·mil/(100in2·24hr·atm)的材料。
89.权利要求81的产品，其中所述低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性在3.4cc·mil/(100in2·24hr·atm)到200cc·mil/(100in2·24hr·atm)的范围内的材料。
90.一种方法，所述方法包括在质子导电膜上沉积低透层，所述低透层含窗口内缘所限定的通孔；在膜上沉积催化剂层，使催化剂层的中心部分接受入所述通孔中，所述催化剂层有至少一条侧边；低透层和催化剂层的布置使沿催化剂层侧边的整个长度上催化剂层的侧边与窗口内缘间均无大于500微米的间隙。
91.权利要求90的方法，其中，沿催化剂层侧边的整个长度上催化剂层的侧边与窗口内缘间均无大于100微米的间隙。
92.权利要求90的方法，其中，沿催化剂层侧边的整个长度上催化剂层的侧边与窗口内缘间均无大于10微米的间隙。
93.权利要求90的方法，其中所述低透层的沉积包括选自涂覆低透材料、喷涂低透材料、丝网印刷低透材料和施用包含低透材料的贴膜中的至少一者。
94.权利要求90的方法，所述方法还包括在膜上沉积低透层之前在膜上沉积粘合剂。
95.权利要求90的方法，其中所述催化剂层的沉积包括涂覆包含催化剂的材料、喷涂包含催化剂的材料、丝网印刷包含催化剂的材料和施用包含含催化剂的材料的贴膜中的至少一者。
96.一种方法，所述方法包括提供膜、膜上的低透层和催化剂层，其中所述低透层含窗口内缘所限定的通孔，所述催化剂层有接收入通孔中的中心部分且其中所述催化剂层含至少一条侧边；沿窗口内缘在低透层上和沿催化剂层的侧边在该催化剂层上放置第一层，其中所述第一层包含催化剂和低透材料中的至少一者。
97.权利要求96的方法，其中所述第一层的放置包括涂覆材料、喷涂材料、丝网印刷材料和施用其上有所述第一层的贴膜中的至少一者。
98.权利要求96的方法，所述方法还包括选择低透层以便所述第一层粘结或层压于其上。
99.权利要求96的方法，所述方法还包括预处理低透层以使低透层能更好地粘结或粘附于膜和催化剂层上。
100.权利要求96的方法，其中所述第一层的放置包括沿催化剂层的侧边涂可流动的材料。
101.一种方法，所述方法包括对齐膜、低透层和催化剂层，其中所述低透层含窗口内缘所限定的通孔，其中所述催化剂层含与低透层的通孔对齐的中心部分且所述催化剂层含侧边；粘结膜、低透层和催化剂层于一起以得到产品；重复对齐和粘结步骤以得到多个产品，并定期检查至少一个产品，如果在窗口内缘和侧边之间存在大于500微米的间隙，则调整催化剂层相对于低透层的定位。
102.权利要求101的方法，其中如果所述间隙大于100微米，则调整所述催化剂层相对于低透层的定位。
103.权利要求101的方法，其中如果所述间隙大于10微米，则调整所述催化剂层相对于低透层的定位。
104.权利要求101的方法，所述方法还包括氢/氧复合催化剂，所述氢/氧复合催化剂被浸渍到阳极低透层和阴极低透层中的至少一个上和/或涂覆到膜上和/或涂覆到阳极低透层和阴极低透层中的至少一个上。
105.一种方法，所述方法包括对齐膜、低透层和催化剂层，其中所述低透层含窗口内缘所限定的通孔，其中所述催化剂层含与低透层的通孔对齐的中心部分且所述催化剂层含侧边；粘结膜、低透层和催化剂层于一起以得到产品；连续地重复对齐和粘结步骤至少2000次以得到至少2000个产品，其中所述各个产品其窗口内缘和侧边间均无大于500微米的间隙。
106.权利要求105的方法，其中所述各个产品其窗口内缘和侧边间均无大于100微米的间隙。
107.权利要求105的方法，其中所述各个产品其窗口内缘和侧边间均无大于10微米的间隙。
108.权利要求105的方法，其中所述各个产品其窗口内缘和侧边间均无间隙。
109.一种方法，所述方法包括提供具有第一面和第二面的离子传导膜；放置贴膜组件于第一面和第二面中的一个上，所述贴膜组件包含至少具有中心部分的第一催化剂层、具有通孔的第一低透层和背衬，其中所述第一低透层的至少一部分与第一催化剂层的一部分交叠，所述放置使第一催化剂层的中心部分与第一低透层的通孔对齐；热压贴膜组件和膜于一起，使第一催化剂层的中心部分接受入第一低透层的通孔中；除去贴膜组件的背衬；其中所述第一低透层的渗透性低于离子传导膜的渗透性。
110.权利要求109的方法，所述方法还包括氢/氧复合催化剂，其中所述氢/氧复合催化剂被浸渍到第一低透层上和/或涂覆到第一低透层和膜中的至少一个上。
111.权利要求109的方法，所述方法还包括贴膜组件的第一低透层上的氢/氧复合催化剂涂层。
112.权利要求109的方法，所述方法还包括贴膜组件的第一低透层上的氢/氧复合催化剂涂层，其中所述氢/氧复合催化剂涂层延伸进第一低透层的通孔中。
113.权利要求112的方法，其中所述氢/氧复合催化剂包含至少一种选自铂、钌、铱、钯、铑、Ag、Au、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和其组合、其氧化物及其合金的材料。
114.一种方法，所述方法包括提供具有阳极面和阴极面的离子传导膜；放置阳极催化剂贴膜，所述贴膜包含至少具有中心部分的阳极催化剂层、具有通孔的阳极侧低透层和背衬，所述放置使阳极催化剂层的中心部分与阳极侧低透层的通孔对齐；放置阴极催化剂贴膜，所述贴膜包含至少具有中心部分的阴极催化剂层、具有通孔的阴极侧低透层和背衬，所述放置使阴极催化剂层的中心部分与阴极侧低透层的通孔对齐；热压阳极催化剂贴膜、阳极侧低透层、膜、阴极催化剂贴膜、阴极侧低透层于一起，使阳极催化剂层的中心部分接受入阳极侧低透层的通孔中，使阴极催化剂层的中心部分接受入阴极侧低透层的通孔中；除去阳极催化剂贴膜和阴极催化剂贴膜的背衬；其中所述阳极侧低透层和阴极侧低透层的渗透性均低于离子传导膜的渗透性。
115.权利要求114的方法，所述方法还包括氢/氧复合催化剂，所述氢/氧复合催化剂被浸渍到阳极低透层和阴极低透层中的至少一个上和/或涂覆到膜上和/或涂覆到阳极低透层和阴极低透层中的至少一个上。
116.权利要求114的方法，所述方法还包括氢/氧复合催化剂，所述氢/氧复合催化剂被涂覆到阳极低透层和阴极低透层中的至少一个上。
117.权利要求114的方法，所述方法还包括氢/氧复合催化剂，所述氢/氧复合催化剂被浸渍到阳极低透层和阴极低透层中的至少一个上。
118.权利要求114的方法，所述方法还包括氢/氧复合催化剂，所述氢/氧复合催化剂被涂覆到膜上。
119.权利要求118的方法，其中所述氢/氧复合催化剂包含至少一种选自铂、钌、铱、钯、铑、Ag、Au、Sn、Si、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Nb、Ce和其组合、其氧化物及其合金的材料。
120.一种方法，所述方法包括提供具有阳极面和阴极面的离子传导膜；在阳极面上放置阳极侧低透层，其中所述阳极侧低透层含通孔；放置包含阳极催化剂层的阳极催化剂贴膜，所述贴膜至少含中心部分和背衬，所述放置使阳极催化剂层的中心部分与阳极侧低透层的通孔对齐；在阴极面上放置阴极侧低透层，其中所述阴极侧低透层含通孔；放置包含阴极催化剂层的阴极催化剂贴膜，所述贴膜至少含中心部分和背衬，所述放置使阴极催化剂层的中心部分与阴极侧低透层的通孔对齐；热压阳极催化剂贴膜、阳极侧低透层、膜、阴极催化剂贴膜、阴极侧低透层于一起，使阳极催化剂层的中心部分接受入阳极侧低透层的通孔中并使阴极催化剂层的中心部分接受入阴极侧低透层的通孔中；从阳极催化剂贴膜和阴极催化剂贴膜除去背衬；其中所述阳极侧低透层和阴极侧低透层的渗透性均低于离子传导膜的渗透性。
121.权利要求120的方法，其中所述阳极侧低透层的通孔的面积大于阴极侧低透层的通孔的面积。
122.权利要求120的方法，其中所述阳极催化剂层的中心部分沿着阴极侧低透层的通孔上的整个周边延伸。
123.权利要求120的方法，其中所述膜包含全氟化磺酸聚合物或其他质子导电膜。
124.权利要求120的方法，其中阴极侧低透层的通孔向内延伸并沿阳极侧低透层的整个周边与阳极侧低透层的通孔交叠。
125.权利要求120的方法，其中所述阳极催化剂层还包含外围部分，所述外围部分与阳极侧低透层的至少一部分交叠。
126.权利要求120的方法，其中所述阴极催化剂层还包含外围部分，所述外围部分与阴极侧低透层的至少一部分交叠。
127.权利要求120的方法，其中所述阳极催化剂层仅由中心部分组成，其中所述阳极催化剂层的中心部分含至少一条与阳极侧低透层的间隔距离不大于500微米的侧边。
128.权利要求120的方法，其中所述阴极催化剂层仅由中心部分组成，其中所述阴极催化剂层的中心部分含至少一条与阴极侧低透层的间隔距离不大于500微米的侧边。
129.权利要求120的方法，其中所述阳极催化剂层的中心部分含至少一条与阳极侧低透层隔开一段距离以便阳极催化剂层的中心部分与阳极侧低透层间存在阳极侧间隙的侧边，所述方法还包括使包含填料和挥发性载体的物质至少流进阳极侧间隙中以填充阳极侧间隙并使所述载体挥发。
130.权利要求129的方法，其中所述填料包括催化剂。
131.权利要求129的方法，其中所述填料包括至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体和聚硅氧烷的材料。
132.权利要求129的方法，其中所述阳极催化剂层的中心部分含至少一条与阳极侧低透层隔开一段距离以便阳极催化剂层的中心部分与阳极侧低透层间存在阳极侧间隙的侧边，所述方法还包括使包含填料和挥发性载体的物质流进阳极侧间隙中以填充阳极侧间隙并流到阳极侧低透层的至少一部分上，并使所述载体挥发以产生与阳极催化剂层的中心部分连接的阳极外围部分层。
133.权利要求132的方法，其中所述填料包括催化剂。
134.权利要求132的方法，其中所述填料包括至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体和聚硅氧烷的材料。
135.权利要求132的方法，其中所述阴极催化剂层的中心部分含至少一条与阴极侧低透层隔开一段距离以便阴极催化剂层的中心部分与阴极侧低透层间存在阴极侧间隙的侧边，所述方法还包括使包含填料和挥发性载体的物质至少流进阴极侧间隙中以填充阴极侧间隙并使所述载体挥发。
136.权利要求135的方法，其中所述填料包括催化剂。
137.权利要求135的方法，其中所述填料包括至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体和聚硅氧烷的材料。
138.权利要求135的方法，其中所述阴极催化剂层的中心部分含至少一条与阴极侧低透层隔开一段距离以便阴极催化剂层的中心部分与阴极侧低透层间存在阴极侧间隙的侧边，所述方法还包括使包含填料和挥发性载体的物质流进阴极侧间隙中以填充阴极侧间隙并流到阴极侧低透层的至少一部分上，并使所述载体挥发以产生与阴极催化剂层的中心部分连接的阴极外围部分层。
139.权利要求138的方法，其中所述填料包括催化剂。
140.权利要求138的方法，其中所述填料包括至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体和聚硅氧烷的材料。
141.权利要求120的方法，其中各个低透层至少抑制反应性气体渗透通过所述离子传导膜。
142.权利要求120的方法，其中各个低透层至少抑制在所述周边处反应性气体从所述离子传导膜的一侧向另一侧的渗透。
143.权利要求120的方法，其中所述渗透性为氢气渗透性、氧气渗透性或二者。
144.权利要求120的方法，其中各个低透层包含至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体、聚硅氧烷和热塑性弹性体的材料。
145.权利要求120的方法，其中至少一个低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性低于1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的材料。
146.权利要求120的方法，其中至少一个低透层包含在80℃和100％RH下所测氢气渗透性在1×10-9(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)到2×10-10(ml(STP)·cm厚度)/(s·cm2·cmHg)的范围内的材料。
147.权利要求120的方法，其中至少一个低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性低于3500cc·mil/(100in2·24hr·atm)的材料。
148.权利要求120的方法，其中至少一个低透层包含在77和100％RH下所测氧气渗透性在3.4cc·mil/(100in2·24hr·atm)到200cc·mil/(100in2·24hr·atm)的范围内的材料。
149.权利要求120的方法，所述方法还包括在阳极催化剂层上放置阳极侧气体扩散介质层和在阳极侧气体扩散介质层上放置第一双极板，以及在阴极催化剂层上放置阴极侧气体扩散介质层和在阳极侧气体扩散介质层上放置第一双极板。
150.权利要求120的方法，其中所述热压包括加热阳极催化剂贴膜、阳极侧低透层、膜、阴极侧低透层和阴极层到280-400的温度范围内并向其施加100psi-500psi范围内的压力。
151.权利要求120的方法，所述方法还包括氢/氧复合催化剂，其中所述氢/氧复合催化剂被浸渍到阳极侧低透层和阴极侧低透层中的至少一个上和/或被涂覆到阳极侧低透层、阴极侧低透层和膜中的至少一个。
152.权利要求120的方法，所述方法还包括阳极侧低透层和阴极侧低透层及膜上的氢/氧复合催化剂涂层。
153.权利要求120的方法，所述方法还包括在阳极侧低透层和阴极侧低透层及膜中的一个上的氢/氧复合催化剂涂层，其中所述氢/氧复合催化剂涂层与另一个低透层的一部分交叠。
154.权利要求120的方法，所述方法还包括在阳极侧低透层和阴极侧低透层及膜中的一个上的氢/氧复合催化剂涂层，其中所述氢/氧复合催化剂涂层超出另一个低透层的一部分一段25-1000微米范围内的距离。
155.权利要求120的方法，所述方法还包括粘附于阳极侧低透层和阴极侧低透层中的一个上的氢/氧复合催化剂涂层，且其中所述氢/氧复合催化剂涂层延伸进其上粘附有所述复合催化剂的低透层的通孔中。
156.一种方法，所述方法包括提供具有阳极面和阴极面的离子传导膜；在阳极面上放置阳极侧低透层，其中所述阳极侧低透层含通孔；放置基本由阳极催化剂层的中心部分和背衬组成的阳极催化剂贴膜，使阳极催化剂层的中心部分与阳极侧低透层的通孔对齐；在阴极面上放置阴极侧低透层，其中所述阴极侧低透层含通孔；放置基本由阴极催化剂层的中心部分和背衬组成的阴极催化剂贴膜，使阴极催化剂层的中心部分与阴极侧低透层的通孔对齐；热压阳极催化剂贴膜、阳极侧低透层、膜、阴极催化剂贴膜、阴极侧低透层于一起，使阳极催化剂层的中心部分接受入阳极侧低透层的通孔中并使阴极催化剂层的中心部分接受入阴极侧低透层的通孔中；从阳极催化剂贴膜和阴极催化剂贴膜除去背衬；其中所述阳极催化剂层的中心部分含至少一条与阳极侧低透层隔开一段距离以便阳极催化剂层的中心部分与阳极侧低透层间存在阳极侧间隙的侧边，所述方法还包括使包含第一种填料和第一种挥发性载体的第一种物质至少流进阳极侧间隙中以填充阳极侧间隙并使所述第一种载体挥发；其中所述阴极催化剂层的中心部分含至少一条与阴极侧低透层隔开一段距离以便阴极催化剂层的中心部分与阴极侧低透层间存在阴极侧间隙的侧边，所述方法还包括使包含第二种填料和第二种挥发性载体的第二种物质至少流进阴极侧间隙中以填充阴极侧间隙并使所述第二种载体挥发，其中所述阳极侧低透层和阴极侧低透层的渗透性均低于离子传导膜的渗透性。
157.权利要求156的方法，其中所述第一种填料和第二种填料中的至少一者包含催化剂。
158.权利要求156的方法，其中所述第一种填料和第二种填料中的至少一者包含至少一种选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚酰胺弹性体、聚氨酯、聚氨酯弹性体和聚硅氧烷的材料。
159.一种产品，所述产品包含包含多个燃料电池的燃料电池堆，其中所述燃料电池堆的基本每一个燃料电池包含组件，所述组件包含具有阳极面和阴极面的离子传导膜；在阳极面和阴极面的至少一个上的低透层，其中所述低透层含通孔，且所述低透层具有多条侧边；具有多条侧边的催化剂层，所述催化剂层有接收入低透层的通孔中的中心部分和对于催化剂层每一侧边的外围部分，每个外围部分与低透层交叠，其中所述多条侧边中的每一条沿低透层的一侧覆盖在低透层上；和其中所述低透层的渗透性低于离子传导膜的渗透性。
全文摘要
一种燃料电池，所述燃料电池含阳极侧涂覆催化剂的膜和阴极侧涂覆催化剂的膜。至少低透层的一部分被置于离子传导膜和阳极侧及阴极侧气体扩散介质之间，其中所述低透层由渗透性低于所述离子传导构件的渗透性的材料制成。所述低透层也可由较所述离子传导膜更软的材料制成。
文档编号H01M8/10GK101036258SQ200580028493
公开日2007年9月12日 申请日期2005年7月28日 优先权日2004年7月30日
发明者B·索姆帕利, B·A·利特尔, J·P·赫利, S·G·甄, H·A·加斯泰格, 顾文斌, G·W·弗利 申请人:通用汽车公司