专利名称：燃料电池系统及其中使用的叠层的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池系统及其中使用的叠层(stack)，并且更具体地涉及燃料电池系统及其中使用的叠层，其通过优化形成于隔离物(或双极板)和膜电极组合件(此后称作MEA)之间的通道的尺寸和数量来提高燃料电池效率。
背景技术：
燃料电池是用于产生电能的系统。在燃料电池中，氧气和碳氢族材料(例如甲醇、天然气)中包含的氧和氢之间的化学反应能直接转换成电能。这种燃料电池的特征在于电能和作为电化学反应副产物的热能的产生在没有燃烧的情况下发生。
根据燃料电池中使用的电解质类型，燃料电池可以分类成许多不同类型燃料电池，例如，磷酸盐燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池和聚合物电解质或碱性燃料电池中的一种。虽然这些不同类型的燃料电池都利用相同原理运行，但是它们的燃料类型、催化剂和使用的电解质，还有驱动温度不同。
近来聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)已经得到开发。与其他燃料电池相比，PEMFC具有优异的输出性能、低运行温度、快速启动和响应特性。PEMFC可以用于运载工具、家庭中和建筑物中以及用于电子设备中的电源。因此，PEMFC具有广泛的应用范围。
PEMFC的基本组件是叠层、燃料罐和燃料泵。叠层形成燃料电池的主体。燃料泵将燃料罐中储存的燃料提供给叠层。还可以使用重整器重整燃料，产生相对纯的氢气并且将该氢气提供给叠层。
在PEMFC中，燃料泵运行将燃料从燃料泵中输送到重整器中。燃料在重整器中重整产生氢气，并且氢气与氧在叠层中进行化学反应产生电能。
使用直接的甲醇燃料的燃料电池(此后称作DMFC)将包含氢的液体甲醇燃料直接提供给叠层，因此不用包括重整器。没有重整器是PEMFC和DMFC之间的区别。
图7为根据现有技术的燃料电池中使用的叠层的部分横截面，其中MEA与隔离物组装。叠层可以由堆叠的单元电池的结构组成。堆叠的单元电池可以包含几个，或者十个或更多的具有MEA 15和隔离物53a、53b的单元电池。
MEA 51具有电解质膜以及安装在电解质膜相对表面上的阳极电极和阴极电极。隔离物53a、53b分别具有通道55、57，通过通道55、57将MEA 51的氧化/还原反应需要的氢气和/或空气提供给阳极电极和阴极电极所通过的通道55，57。即，分别通过隔离物53a，53b的通道55，57将氢气提供给阳极电极和将空气提供给阴极电极。在这个过程中，在阳极电极氢气氧化且在阴极电极氧气还原。在这个过程中产生的电子的流动产生了电流。此外，通过电化学反应产生了水和热。
更详细地，每个隔离物53a、53b包括多个肋59，多个肋59紧密面对MEA的相邻表面，界定通道55、57，通道55、57用于提供所需的氢气和氧气。实质上，通道夹在每个肋59之间。
典型地，在隔离物位于MEA 51两侧上的情况下，用于提供所需要的氢气和空气的通道55、57彼此垂直。因此，在图7中所示的横截面中，示出用于提供氢气的单个通道55，而且示出用于提供空气的多个通道57。
在上述燃料电池系统中，为了提高燃料电池的效率，叠层的结构应提高叠层中的扩散性能，同时在扩散期间保持燃料的压力。这里，设计叠层结构的一个重要条件就是通道55、57的尺寸和数量。即，在隔离物53a、53b中，通道55、57的尺寸和数量在将氢气和空气从MEA 51的活性面积扩散到其扩散层的方面起到重要作用，并且对于处理在MEA 51中产生的电流接触电阻也起到重要作用。
发明内容
本发明的一个方面中，提供有燃料电池系统，其优化形成用于提供燃料和空气的通道的沟道和肋的宽度比、其宽度对沟道的高度的比例和通道的数量，由此改善燃料扩散性能和减少其中压力降。
在本发明的示范性实施例中，燃料电池系统包括至少一个叠层，通过氢气和氧气之间的电化学反应用于产生电能；燃料供应部分，用于给叠层提供燃料；和氧气供应部分，用于给叠层提供氧气。叠层形成为具有由隔离物隔开的多个MEA的堆叠结构。隔离物具有紧密接触相邻MEA的肋，且形成氧气和氢气所流过的沟道。肋对应于与相邻MEA紧密接触的部分，并且沟道对应于与相邻MEA分开的部分。
沟道的宽度对其高度的比例在大约0.6到大约0.8之间。
沟道的宽度可以在大约0.9到大约1.1mm之间，沟道的宽度与对应肋的宽度的比例可以在大约1.1到大约1.3之间，并且沟道的数量可以为3。
沟道的宽度可以在大约1.1到大约1.3mm之间，沟道的宽度与对应肋的宽度的比例可以在大约0.7到大约0.9之间，并且沟道的数量可以为5。
沟道的宽度可以在大约1.1到大约1.3mm之间，沟道的宽度与对应肋的宽度的比例可以在大约1.1到大约1.3之间，并且沟道的数量可以为4。
在本发明的实施例中，MEA的活性表面积为40cm2，通道的数量为3到6。
图1为根据本发明示范性实施例的燃料电池系统示意图。
图2为图1叠层的分解透视图。
图3为包括图1叠层的单元电池的分解透视图。
图4为图1叠层的部分横截面图，其中MEA与隔离物组装。
图5为示出通道数量与相对功率密度(此后称作“RPD”)之间关系的曲线图。
图6为图1的隔离物的部分分解透视图。
图7为常规燃料电池系统中使用的叠层的部分横截面图，其中MEA与隔离物组装。
具体实施例方式
参考图1和2，在本发明的实施例中，燃料电池系统包括用于给重整器3提供燃料的燃料供应部分1。在重整器3中由提供的燃料所产生的氢气提供给叠层7。此外，氧气供应部分5将空气提供给叠层7。在叠层7中，氢气和空气中包含的氧的化学反应能转换成电能，由此发电。
燃料供应组件1包括燃料罐9和泵11。燃料可以储存在燃料罐9中。在某些实施例中使用的燃料可以是液体燃料，例如甲醇或乙醇，或者它可以是气体燃料如天然气。在这个实施例中，泵11将液体燃料提供给重整器3，在重整器3中产生氢气。然后氢气流入叠层7中。
在燃料电池系统的实施例中，与在DMFC系统中一样，包含氢气的液体燃料可以直接提供给叠层7。然而，在下面，将假定燃料电池系统应用于PEMFC型系统。
参考图1和3，空气供应部分5包括用于给叠层7提供空气的空气泵13。在叠层7中，空气流过空气通道17，并且氢气流过氢气通道15。
如图1中所示，通过氢气提供部分1将氢气从重整器3提供到叠层7。通过空气提供部分5将空气提供到叠层7。通过氢气和外部空气中包含的氧气之间的电化学反应产生电能。还产生了热和水。
图3说明了具有至少一个单元电池19的叠层7，通过重整器3中产生的氢气和空气中包含的氧气的氧化/还原反应用于产生电能。通过将MEA 21插在两个隔离物23，25之间，每个单元电池19形成用于发电的最小单元电池。图2描述多个这种单元电池19，组合形成具有堆叠结构的实施例的叠层7。端板27a、27b安装在多个单元电池19相对的最外层。端板27a、27b可以是隔离物23、25的替换结构。通过紧固穿过多个单元电池19最外层的螺栓19a并且与螺母19b紧固在一起，将多个单元电池19组合，从而构成具有堆叠结构的叠层7。每个单元电池的氢气和空气输入端和输出端与输入和输出端板的相应的共用输入和输出部分相互连接。
现在参考图3和4，每个隔离物23，25放置在与MEA 21的表面贴近的位置上，在隔离物23、25和MEA 21之间形成氢气通道15和空气通道17。氢气通道15与MEA 21的阳极电极29相邻。空气通道17与MEA 21的阴极电极31相邻。可以用隔离物23、25的主体23a、25a上突起的肋23b、25b，和肋23b、25b之间形成的沟道23c、25c形成氢气通道15和空气通道17。
上述结构的多个通道15、17集合一起形成一组15a、17a，和该组15a、17a的通道15、17分别与其邻近的下一组15a’，17a’的对应通道相连通。
当每个隔离物23、25与MEA 21的任意表面紧密接触时，这种氢气通道15和氧气通道17纵向地形成于每个隔离物23，25上(图3中示出的)。
更详细地，每个这些氢气通道15交替地向下或向上盘绕，使得氢气从形成于隔离物23上部的这些氢气通道15的入口流入并且朝向形成于其下部的出口流出。同时，每个氧气通道17与每个氢气通道15的方向相对地交替盘绕，使得氧气从形成于隔离物23下部的这些氧气通道17的入口流入并且朝向形成于其上部的出口流出。即，这种氢气通道15和对应的氧气通道17彼此相对排列，使得氢气流动方向与氧气的流动方向相反。然而，可以不同地构成这种氢气通道15和对应氧气通道17的形成方向。
MEA 21夹在一对隔离物23，25之间，MEA 21包括具有预定尺寸的活性面积21a(图2中描述的)，在活性面积21a上发生氧化/还原反应。阳极电极29和阴极电极31可以设置在活性面积21a的任何一侧上或者用电解质膜33夹在电极29和31之间。
更详细地，氢气经过形成于MEA 21的阳极电极29和隔离物23之间的氢气通道15提供给阳极电极29，氢气提供给气体扩散层以朝向催化剂层扩散。催化剂层促进氢气的氧化反应，并且转化的电子被向外吸引，从而通过电子的流动产生电流。氢离子穿过电解质膜33移到阴极电极31。
此外，空气中包含的氧气经过形成于MEA 21的阴极电极31和彼此紧密接触隔离物25之间的氧气通道15提供给阴极电极31。和氢气一样，氧气提供给气体扩散层以朝向催化剂层扩散。催化剂层促进氢离子、电子和氧气的转化反应，从而产生电和水。
而且，电解质膜33由固体电解质形成并且厚度为50到200μm。阳极电极29的催化剂层中产生的氢离子穿过电解质膜33朝向阴极电极31的催化剂层中产生的氧离子移动。结果的离子交换产生了水。
再参考图3，在描述的示范性实施例中具有多个氢气通道15和多个空气通道17，可以是多个氢气通道15和一个空气通道17或者多个空气通道15和一个氢气通道15。此外，虽然在描述的示范性实施例中氢气通道15的数目与空气通道17的数目相同，但是这两种通道15、17的数目分别可以不同。
由于在活性面积21a上要形成的一组这些多个氢气通道15和多个空气通道具有由MEA 21活性面积21a的规定尺寸所决定的规定尺寸，所以相对于在相同尺寸活性面积上形成的具有相同尺寸的通道15、17，多个氢气通道15和多个空气通道17都具有更小的尺寸。
因此，在示范性实施例中通道15、17的数目设置在一定范围内，以在有限尺寸的隔离物23、25中物理形成，使得与隔离物中仅仅具有一个通道的常规叠层来比较，叠层7具有相似的功率和低的电压降。
结果，由于在隔离物中有多个通道，所以该多个通道与相同尺寸的隔离物中形成的仅仅单个通道比较，可以具有较短的长度，使得在提供氢气或空气时减少了通道内壁和流体之间的摩擦，从而减少了其中的压力降。
在示范性实施例中，示出叠层7使得MEA的活性面积低于40cm2，并且在隔离物23，25中形成了用于氢气的5个通道15和用于空气的5个通道17，从而使氢气或空气通过通道15、17提供给MEA 21的整个活性面积。
参考此后描述的表1，当通道15、17的数目设置在3到6之内时，可以看出燃料电池具有相似的提高的效率。
更详细地，可以组成通道15，使得通道15单一地形成于隔离物23外侧形成的氢气入口和出口上，并且在隔离物内侧分成多个通道。而且，可以组成通道15，使得通道15可以在隔离物23的外侧和内侧形成的氢气入口和出口上形成为多个通道。
以相同的方式，可以组成通道17，使得通道17单一地形成于隔离物25外侧形成的空气入口和出口上，并且在隔离物内侧分成多个通道。而且，可以包括通道17，使得通道17可以在隔离物25的外侧和内侧形成的空气入口和出口上形成为多个通道。
在这个实施例中，示出用于氢气的通道15，使得通道15单一地形成于隔离物23外侧形成的氢气入口和出口上，并且在隔离物内侧分成5个通道。
隔离物23的氢气通道15与MEA 21的阳极电极29相邻设置。隔离物25的空气通道17与MEA 21的阴极电极31相邻设置。氢气通道15与重整器3连接，以及空气通道17与泵13连接。因此，由重整器3产生的富含氢的气体和泵3抽的空气提供到单元电池相对两侧上的端板27，从而允许富含氢的气体与空气相反地流动。在氢气与空气中氧气之间的电化学反应后，在留下的氢气和空气的余量另一个端板27上排出。
为了提高燃料电池的效率，希望叠层7中出现的电能产生电阻维持在允许的范围内，该叠层7具有有一个通道的隔离物。还希望MEA 21的气体扩散层降低横跨叠层7的压力降。为了达到这些目的，应当适当地控制通道15、17的数目。在这个实施例中，优化通道15、17的数目来获得该目的。
为了提高氢气和空气的扩散性能和将它们提供给叠层的能量，使用RPD测试燃料电池的性能。通过从叠层7中产生的电能值减去叠层7中消耗的电能值计算RPD，然后用活性面积21a的总面积除得到的差值。这样的RPD值示于表1和2中。
表1示出通道的数目与RPD之间的关系。
表1
氢气提供到阳极电极29以及空气提供到阴极电极31之后，无论何时在非加热状态改变通道，即，用于氢气和空气的通道15、17的数目，计算RPD。图5中示出了结果，图5示出了通道的数目与RPD之间的关系。
参考图5，已知通道15、17的数目都是一个，通道15、17的长度都变得更长，致使通道和流体之间的摩擦增加而产生了高压力降，由此减少了RPD和燃料电池的整体效率。
而且，已知当通道的数目增加到2、3、4和5时，通道15、17的长度变得更短，致使通道和流体之间的摩擦减少而产生低的压力降，由此增加了RPD和燃料电池的整体效率。此外，众所周知当通道的数目增加到5时，燃料电池的整体效率最大。
而且，众所周知当通道的数目为6时，在隔离物23、25中不能实现诸通道，这归因于MEA 21活性面积21a的有限尺寸为40cm2，并且没有加热诸如氢气或氧气的燃料高于上述预定温度时，燃料电池的整体效率被减小。
现在，参考图6，将说明在MEA之间形成的通道的宽度、肋的宽度对通道的宽度的比例、通道的宽度对通道的高度的比例、通道的数目和燃料电池的整体效率。
图6为隔离物放大的部分横截面图并且描述了一个隔离物23，由于隔离物23、25构造上彼此相似。然而，下面的描述可以描述隔离物23、25。
参考图6，隔离物23、25包括多个通道，用于提供MEA 21的电极29、31上发生的氧化/还原反应所需要的氢气和空气，即，如上所述的氢气通道15和氧气通道17。
这种结构允许沟道23c、25c的尺寸自动设置肋23b、25b的尺寸，在那里设置MEA 21活性面积21a的表面积。在一个实施例中，肋23b、25b和沟道23c、25c的横截面区域(纵向上沿垂直线形成的横截面)可以近似为正方形。然而，对于横截面区域可以使用可替换的几何形状。
例如，沟道23c、25c可以在底部具有预定曲率，或者沟道23c、25c可以形成为对肋23b、25b不对称。
形成氢气通道15的沟道23c与重整器3连接，并且形成空气通道17的沟道25c与空气泵13连接。因此，重整器3中产生的富含氢的气体和泵13抽的空气通过氢气通道15和空气通道17提供到输入端板27a。在图4中示出的实施例中，富含氢的气体和空气提供到单元电池的相对两侧的输入端板上，以允许富含氢的气体与空气相反地流动。任何剩余的氢气和空气在输出端板27b上排出。叠层中每个单元电池的氢气和空气输入端和输出端与各自的输入和输出端板的共用输入和输出部分相互连接。
肋23b、25b的宽度Wr和沟道23、25c的宽度Wc会影响氢气和空气流过通道15，17的速率。因此，通过宽度Wc和形成通道23c、35c的通道15、17高度Hc确定横截面A。当肋23b、25b的宽度Wr或沟道23c、25c的宽度Wc不是恒定的时，可以使用平均值。
而且，通道分成膜部分15b、17b和气体部分15c、17c。气体部分15c、17c用于允许将氢气和氧气供给MEA 21的活性面积21a，膜部分15b、17b用于允许由叠层7中这两种气体反应产生的水流动。因此，通过通道15、17的横截面，除在与膜部分15b、17b相对应的横截面上之外，即，在气体部分15c、17c的横截面上提供氢气和氧气。
为了提高燃料电池的效率，希望叠层中出现的电流的接触电阻维持在允许的范围之内。还希望MEA 21的气体扩散层具有增加的氢气或氧气扩散性能并且降低横跨叠层的压力降。为了实现这些目的，应当适当控制通道15、17的横截面A，即，隔离物23、25的沟道23c、25c。
在这个实施例中，优化形成用于提供燃料和空气的通道的沟道的宽度对肋的宽度的比例、沟道23c、25c的宽度Wc对其高度Hc的比例和通道的数目，从而实现这些目的。
表2示出了RPD与沟道23c的宽度Wc、沟道23c、25c的宽度Wc对肋23b、25b的宽度Wr的比例、沟道23c、25c的宽度Wc对其高度Hc的比例和沟道的数目的组合之间的关系。
为了评价燃料电池的性能，在非加热状态下将氢气提供给阳极电极29并且将氧气提供给阴极电极31之后，无论何时改变沟道23c的宽度Wc、沟道23c、25c的宽度Wc对肋23b、25b的宽度Wr的比例、沟道23、25c的宽度Wc对其高度Hc的比例和沟道的数目的组合，计算RPD。
表2
参考表2，可以看出当根据第二和第三实施例组合上述条件时，燃料电池的性能是优异的。
特别地，可以看出当沟道的宽度Wc对其高度Hc的比例Wc/Hc在0.6到0.8的范围内时，根据第二实施例的燃料电池的性能最优异。
沟道的宽度Wc对其高度Hc的比例Wc/Hc在0.6到0.8的范围内的原因如下。如果Wc/Hc比例低于0.6，则沟道的宽度Wc非常小于沟道的高度Hc，使得沟道23c、25c的形状形成为矩形，其相对于具有相同横截面的其它矩形具有更小的宽度和更长的长度。这是有问题的，因为增加了叠层7中的压力降。而且，如果Wc/Hc比例大于0.8，则沟道的高度Hc非常小于沟道的宽度Wc，使得沟道23c、25c的形状形成为矩形，其相对于具有相同横截面的其他矩形具有更大的宽度和更短的长度。这是有问题的，因为增加了叠层7的压力降。结果，如果Wc/Hc比例低于0.6或大于0.8，增加了叠层7中的压力降，使得想要提供给氢气和氧气的电力大于叠层7中产生的电力，由此减少了RPD。
再参考表2，可以看出当第二实施例与第三实施例比较时，相同尺寸隔离物23、25中范围从1.1到1.3的沟道宽度Wc相同并且沟道的数目多一个，使得通道15、17的横截面变得更大，从而降低了压力降和增加了燃料电池的效率。
此外，可以看出当第二实施例与第一实施例比较时，相同尺寸隔离物23、25中沟道的宽度和沟道的数目更大，使得通道15、17的横截面变得更大，从而降低了应力降和增加了燃料电池的效率。
在第一实施例中，虽然RPD低于第二实施例中的RPD，但是有利的是，外部环境对氢气和空气供应条件的影响较小。因此，在外部环境经常变化的情况下第一实施例是有用的。
而且，在第三实施例中，有利的是，与第一实施例相比，RPD值相对高并且外部环境对氢气和空气供应条件的影响较小。
如上所讨论，上述燃料电池系统的结构优化形成提供燃料和空气通道的沟道的宽度对肋的宽度的比例、沟道的宽度对其高度的比例和通道的数目，使得叠层中出现的电流接触电阻维持在允许的范围内，提高燃料扩散性能，并且降低其压力降，由此改进整个系统的热效率。
虽然上面已经结合某些实施例详细地描述了本发明的实施例，但是应当理解，本发明并不局限于所公开的实施例，而是相反地要覆盖包括在如附带的权利要求中所界定的本发明精神和范围之内的各种改进和/或等价设置。
权利要求
1.一种燃料电池系统，包括至少一个叠层，用于通过氢气和氧气之间的电化学反应产生电能；燃料供应部分，用于给所述叠层提供燃料；和氧气供应部分，用于给所述叠层提供氧，其中所述叠层形成为堆叠构造，具有由隔离物分隔开的多个膜电极组合件，所述隔离物具有与所述相邻膜电极组合件紧密接触的部分和与所述相邻膜电极组合件分离的部分，从而在两侧形成氧气和氢气流过的通道，以及其中从所述相邻膜电极组合件分开的部分的宽度对所述部分的高度的比例在大约0.6到大约0.8之间。
2.根据权利要求1的所述燃料电池系统，其中与所述相邻膜电极组合件紧密接触的部分是从所述隔离物的主体交替突起的肋，与所述相邻膜电极组合件分离的部分是在相邻肋之间形成的沟道，并且沟道的宽度对其高度的比例在大约0.6到大约0.8之间。
3.根据权利要求2的所述燃料电池系统，其中沟道的宽度在大约0.9到大约1.1mm之间，并且沟道的宽度对肋的宽度的比例在大约1.1到大约1.3之间。
4.根据权利要求3的所述燃料电池系统，其中所述沟道的数目为3。
5.根据权利要求1的所述燃料电池系统，其中与所述相邻膜电极组合件分开的部分的宽度在大约0.9到大约1.1mm之间，并且与所述相邻膜电极组合件分开的部分的宽度对与所述相邻膜电极组合件紧密接触的部分的宽度的比例在大约1.1到大约1.3之间。
6.根据权利要求5的所述燃料电池系统，其中所述沟道的数目为3。
7.根据权利要求1的所述燃料电池系统，其中与所述相邻膜电极组合件分开的部分的宽度在大约1.1到大约1.3mm之间，并且与所述相邻膜电极组合件分开的部分的宽度对与所述相邻膜电极组合件紧密接触的部分的宽度的比例在大约0.7到大约0.9之间。
8.根据权利要求7的所述燃料电池系统，其中所述沟道的数目为5。
9.根据权利要求1的所述燃料电池系统，其中与相邻膜电极组合件分开的部分的宽度在大约1.1到大约1.3mm之间，并且与所述相邻膜电极组合件分开的部分的宽度对与所述相邻膜电极组合件紧密接触的部分的宽度的比例在大约1.1到大约1.3之间。
10.根据权利要求9的所述燃料电池系统，其中所述沟道的数目为4。
11.一种形成为堆叠结构的用于燃料电池系统的叠层，包括由隔离物分开的多个膜电极组合件，且用于通过从用于给叠层提供燃料的燃料供应部分提供的氢气和从用于给叠层提供氧气的氧气供应分提供的氧气之间的电化学反应产生电能，其中所述隔离物具有与所述相邻膜电极组合件紧密接触的部分和与相邻膜电极组合件分开的部分，从而在两侧形成氧气和氢气流过的通道，以及其中与所述相邻膜电极组合件分开的部分的宽度对所述部分的高度的比例在大约0.6到大约0.8之间。
12.根据权利要求11的所述燃料电池系统，其中与所述相邻膜电极组合件紧密接触的部分是从隔离物主体交替突起的肋，与所述相邻膜电极组合件分开的部分是在相邻肋之间形成的沟道，并且沟道的宽度对其高度的比例在大约0.6到大约0.8之间。
13.根据权利要求12的所述燃料电池系统，其中所述沟道的宽度在大约0.9到大约1.1mm之间，并且所述沟道的宽度对肋的宽度的比例在大约1.1到大约1.3之间。
14.根据权利要求13的所述燃料电池系统，其中所述沟道的数目为3。
15.根据权利要求11的所述燃料电池系统，其中与所述相邻膜电极组合件分开的部分的宽度在大约0.9到大约1.1mm之间，并且与所述相邻膜电极组合件分离的部分的宽度对与所述相邻膜电极组合件紧密接触的部分的宽度的比例在大约1.1到大约1.3之间。
16.根据权利要求15的所述燃料电池系统，其中所述沟道的数目为3。
17.根据权利要求11的所述燃料电池系统，其中与所述相邻膜电极组合件分开的部分的宽度在大约1.1到大约1.3mm之间，并且与所述相邻膜电极组合件分开的部分的宽度对与所述相邻膜电极组合件紧密接触的部分的宽度的比例在大约0.7到大约0.9之间。
18.根据权利要求17的所述燃料电池系统，其中所述沟道的数目为5。
19.根据权利要求11的所述燃料电池系统，其中与所述相邻膜电极组合件分离的部分的宽度在大约1.1到大约1.3mm之间，并且与所述相邻膜电极组合件分开的部分的宽度对与所述相邻膜电极组合件紧密接触的部分的宽度的比例在大约1.1到大约1.3之间。
20.根据权利要求19的所述燃料电池系统，其中所述沟道的数目为4。
21.根据权利要求19的所述燃料电池系统，其中所述膜电极组合件的活性面积为40cm2，所述通道的数目为3到6。
全文摘要
本发明提供一种燃料电池系统，优化形成提供燃料和空气的通道的沟道的宽度对肋的宽度的比例、沟道的高度对其宽度的比例和通道的数目，由此改进了燃料扩散性能并且降低了其中的压力降。该燃料电池系统包括至少一个叠层，用于通过氢气和氧气之间的电化学反应产生电能；燃料供应部分，用于给叠层提供燃料；和氧气供应部分，用于给叠层提供氧气。叠层形成为堆叠构造，其具有由隔离物分隔开的多个膜电极组合件。隔离物具有紧密接触邻近膜电极组合件的肋，且形成氧气和氢气流过的沟道。沟道的宽度对其高度的比例在大约0.6到大约0.8之间。
文档编号H01M8/10GK1674337SQ200510071679
公开日2005年9月28日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月25日
发明者李东勋, 权镐真, 金亨俊, 安圣镇, 徐晙源, 金宗满, 尹海权, 曹诚庸, 殷莹讃 申请人:三星Sdi株式会社