燃料电池的电池堆的制作方法

专利名称：燃料电池的电池堆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料电池的电池堆(stack)，尤其涉及一种包括金属隔板的燃料电池的电池堆。
背景技术：
燃料电池是一种通过氧化烃基燃料中的氢气和还原氧气直接产生电能的发电系统。
燃料电池可分为聚合物电解质膜燃料电池或直接氧化燃料电池。
聚合物电解质膜燃料电池由构成燃料电池主体的电池堆组成(以下称为电池堆)，其通过氧化来自重整器中的氢气和还原通过空气泵或风扇的运转供给的氧气产生电能。在这里，重整器被看作是一种燃料处理器，其中，重整燃料以生成氢气并且将氢气供给电池堆。
在直接氧化燃料电池中，将燃料直接提供给电池堆。因此，与聚合物电解质膜燃料电池不同，直接氧化燃料电池不需要单独的重整器。直接氧化燃料电池通过电化学氧化燃料中含有的氢气和电化学还原分开供给的氧气而产生电能。
在燃料电池中，电池堆具有将几个到几十个由膜电极组件(以下称为MEA)和隔板(也称为双极板)组成的单元电池彼此层叠的结构。每一MEA由阳极、阴极和插入其间的电解质膜组成。隔板被设置在MEA的两侧，起向MEA供给氢气(或燃料)和氧气的通路的作用，并用作串联连接MEAs的阳极和阴极的导体。
因此，通过一块隔板向MEA的阳极提供氢气或燃料，通过另一隔板向MEA的阴极提供氧气。在阳极上，进行氢气或燃料的电化学氧化反应，在阴极上，进行氧气的电化学还原反应。结果在反应期间产生了电子的转移，从而在电池堆中获得了电能。
在日本专利公开号1994-60905、1996-138699、2000-58074、2000-164234和2001-006702中公开了一种发生了如上所述的电子转移的燃料电池的传统的电池堆。在所述公开文件中，每一单元电池与其自身的隔板电连接或与隔板连接的独立的外部端子电连接，从而产生具有预定电势差的电能。
然而，在燃料电池的传统电池堆中，单元电池的隔板由石墨或碳复合材料制成，隔板的制造过程很复杂，因此从经济角度考虑，成本太高并且不适用。

发明内容
本发明的目的是提供一种包括金属隔板的燃料电池的电池堆，和/或一种具有改进的电连接结构的燃料电池。
根据本发明的一示例性实施方式，燃料电池的电池堆包括至少一个通过燃料和氧气的反应产生电能的发电元件，该发电元件包括膜电极组件(MEA)、分别被设置在MEA两侧的隔板、和分别被设置在隔板和膜电极组件之间并且能将膜电极组件中产生的电子转移通过燃料电池的电池堆的导电元件。
在这种燃料电池的电池堆中，导电元件包括至少一层被设置在隔板和膜电极组件之间的气体扩散层、至少一个从气体扩散层延伸且与隔板和隔板的至少一边缘的外侧相邻接的区域。所述延伸区域可以是端区(terminalregion)。
燃料电池电池堆可以包括与导电元件连接以与导电元件之间的地区(area)电连接的连接器。
燃料电池电池堆可以包括第一绝缘元件，其与每一发电元件的各导电元件充分绝缘(substantially insulate)，以防止各发电元件内部电短路。
燃料电池电池堆可以包括集电板，这些集电板被设置成与最外围的一块隔板紧密相邻，并且与最外围的一块隔板的导电元件电连接。
燃料电池电池堆可以包括被设置在最外围的一块隔板和集电板之间以使它们充分绝缘的第二绝缘元件。
在燃料电池电池堆中，发电元件可以与另一发电元件邻接层叠而形成电池堆结构。连接器被设置在该发电元件和另一发电元件的端区之间，以与相邻的发电元件串联连接。
燃料电池电池堆的连接器可以由导电的碳材料制造，并且为块状。连接器可以被安装在端区之间。
燃料电池电池堆的连接器可以由从铝、铜、镍、铁及其合金组成的组中选取的至少一种导电金属制成。
燃料电池电池堆的连接器可以包括用于牢固地连接端区的铆钉。在连接器和端区之间可以安装垫圈。
燃料电池电池堆的连接器可以包括用于牢固地连接端区的螺栓和螺母。在连接器和端区之间可以安装垫圈。
燃料电池电池堆的隔板可以由金属材料制成。
燃料电池电池堆的隔板可以包括与膜电极组件一侧接触的第一气体扩散层邻接设置的燃料通路，和与膜电极组件的另一侧接触的第二气体扩散层邻接设置的氧气通路。
在燃料电池的电池堆中的每一隔板可包括在其一侧的燃料通路和在其另一侧的氧气通路。
在燃料电池的电池堆中，可将发电元件与另一发电元件邻接层叠而形成电池堆结构，并且在发电元件的一块隔板和另一发电元件的相邻隔板之间设置第三绝缘元件，以使该发电元件的所述一块隔板和另一发电元件的所述相邻隔板充分绝缘。
隔板的通路可以通过压力加工板状金属而形成。
隔板可以由从铝、铜、铁、镍、钴及其合金组成的组中选取的至少一种金属制成。
隔板可以由具有比碳材料的导电率低的低导电材料制成。低导电材料可以由从陶瓷材料、聚合物材料、合成树脂材料、橡胶材料及其组合物组成的组中选出。
气体扩散层可以由从碳复合材料片、碳纸以及碳纤维布组成的组中选取的至少一种材料制得。
根据本发明一示例性实施方式，导电元件可以包括分别设置在膜电极组件两侧的彼此相对的气体扩散层，和从隔板的至少一边缘延伸出的区域。该伸出区域可以是端区。
每一导电元件可以包括密封件，以阻挡燃料和/或氧气扩散到膜电极组件的外面。密封件可以形成在与膜电极组件相对应的边缘上，并且可以由聚合物材料和/或橡胶材料制成。
根据本发明另一示例性实施方式，导电元件包括分别设置在膜电极组件两侧的彼此相对的多个多层的气体扩散层，所述多个多层的气体扩散层的每一个包括最外层气体扩散层和内部气体扩散层，与相应的一块隔板接触的最外层气体扩散层包括延伸到该相对应一块隔板的至少一边缘外侧的区域。该延伸区域可以是端区。
与膜电极组件接触的内部气体扩散层的尺寸与膜电极组件的尺寸相应。内部气体扩散层可以包括用于阻挡燃料和/或氧扩散到膜电极组件外边的第一密封件。第一密封件可以形成在内部气体扩散层中与膜电极组件的边缘相对应的边缘处，该密封件可以由聚合物材料和/或橡胶材料制成。
与相应的一块隔板接触的最外层气体扩散层可包括适合于阻挡燃料和/或氧气扩散到膜电极组件外面的第二密封件。第二密封件被形成为与膜电极组件的边缘相对应，该密封件可由聚合物材料和/或橡胶材料制成。
根据本发明又一示例性实施方式，燃料电池的电池堆包括至少一个通过燃料和氧气的反应产生电能的发电元件。发电元件分别包括膜电极组件、分别设置成与膜电极组件两侧相邻的隔板、和基本上包围(substantiallysurrounding)隔板的导电元件，借此使膜电极组件中产生的电子转移通过燃料电池的电池堆。
导电电元件可以由包括分别被设置成与各隔板两侧相邻并且彼此连接成一体的一些部分的气体扩散层组成。
气体扩散层可以包括被设置成与每一隔板的一侧相邻的第一部分、与每一隔板的另一侧相邻的第二部分、和将第一部分和第二部分连接成一体而作为电连接器的第三部分。
第一和第二部分可以包括密封件，以阻挡燃料和/或氧气扩散到膜电极组件的外面。密封件可以形成在第一部分和第二部分的与膜电极组件边缘相对应的边缘处，密封件可以由聚合物材料和/或橡胶材料制成。
气体扩散层可以包括弯曲件，其形成在第一部分、第二部分和第三部分之间的连接部分处，以使第一部分和第二部分弯曲。弯曲件可以由从聚合物材料、橡胶材料和金属材料组成的组中选取的材料制成。
燃料电池的电池堆可以包括适合于使导电元件充分绝缘以防止发电元件内部电短路的第一绝缘元件。
燃料电池的电池堆可以包括集电板，其分别被设置成与基本上包围每一最外部的一块隔板的导电元件相邻，并且与基本包围最外部的一块隔板的导电元件电连接。
燃料电池的电池堆可以包括第二绝缘元件，其分别被设置在包围最外部的一块隔板的导电元件的最外部和所述最外部的一块隔板之间，以使包围最外部的一块隔板的导电元件的最外部分和最外部的一块隔板充分绝缘。
燃料电池电池堆的隔板可以包括燃料通路和氧气通路，燃料通路被设置成邻接于与膜电极组件的一侧接触的气体扩散层，氧气通路被设置成邻接于与膜电极组件的另一侧接触的第二气体扩散层。
燃料电池电池堆中的每一隔板可以包括在其一侧的燃料通路和在其另一侧的氧气通路。
在燃料电池的电池堆中，发电元件可以与另一发电元件邻接层叠而形成电池堆结构，并且可将第三绝缘元件设置在发电元件的一块隔板和另一发电元件的相邻隔板之间，以使发电元件的所述一块隔板和另一发电元件的所述相邻隔板充分绝缘。
隔板由从陶瓷材料、聚合物材料、合成树脂材料和金属材料组成的组中选取的至少一种材料制成。
根据本发明的再一示例性实施方式，燃料电池的电池堆包括至少一个通过燃料和氧气的反应产生电能的发电元件。该发电元件包括膜电极组件(MEA)、分别被设置在MEA两侧的隔板、分别被设置在隔板和MEA之间并且彼此相对的气体扩散层、和分别与气体扩散层相连能将膜电极组件中产生的电子转移通过燃料电池的电池堆的导电元件。
导电元件可以包括设置在隔板和气体扩散层之间的端框(terminalframe)，端框与气体扩散层接触并具有由隔板的至少一边缘突出的区域。所述突出区域可以是端区。
燃料电池的电池堆可以包括连接器，该连接器被安装成连接该导电元件和另一发电元件的另一导电元件，并且电连接该导电元件和所述另一导电元件之间的地区。
隔板可以由从陶瓷材料、聚合物材料、合成树脂材料和金属材料组成的组中选取的至少一种材料制成。
每一端框可以由导电的碳材料制成。
在燃料电池电池堆中，每一端框可以为条形，其可具有预定宽度和预定长度，并可包括与气体扩散层相邻设置的第一部分和从隔板的至少一边缘突出的第二部分。
端框可以包括连接隔板边缘的连接凹槽。
端框可以是具有开口的正方形框，并且可以包括与相对应的一层气体扩散层相接设置的第一部分和突出于隔板的至少一边缘的第二部分。
端框可以包括连接隔板边缘的连接凹槽。
在燃料电池的电池堆中，发电元件可以与另一发电元件邻接层叠而形成电池堆结构。连接器可被安装在端框的突出区域之间，以串联连接发电元件。
端框可以由导电的块状碳材制成。
连接器可以包括由导电的板状金属制成的引线件。
引线件可以由从铝、镍、铜、铁及其合金组成的组中选取的至少一种材料制成。端框可以包括用于引线件定位的凸起部。燃料电池的电池堆可以包括第一绝缘元件，其被设置在端框和隔板之间，以使隔板与端框充分绝缘。
燃料电池的电池堆可以包括使一个发电元件中的端框充分绝缘的第二绝缘元件。
燃料电池的电池堆可以包括集电板，其被设置成与隔板的最外部一块相邻并且与端框的最外部的一个电连接。
燃料电池的电池堆可以包括设置在最外部一块隔板和集电板之间以使它们充分绝缘的第三绝缘元件。
燃料电池电池堆的隔板可以包括设置成与膜电极组件的一侧接触的第一气体扩散层相邻的燃料通路，和与膜电极组件的另一侧接触的第二气体扩散层相邻的氧气通路。
燃料电池的电池堆中的每一隔板都可包括在其一侧的燃料通路和在其另一侧的氧气通路。
在燃料电池电池堆中，发电元件可以与另一发电元件邻接层叠而形成电池堆结构，并且可以在发电元件的一块隔板和另一发电元件的相邻隔板之间设置第四绝缘元件，以使该发电元件的所述一块隔板与另一发电元件的所述相邻隔板充分绝缘。
气体扩散层可以包括密封件，以阻挡燃料和/或氧气扩散到膜电极组件的外面。
密封件可形成为与膜电极组件的边缘相对应，密封件可由聚合物材料和/或橡胶材料制成。
根据本发明，发电元件通过导电元件或端框电连接，因此，即使隔板由金属制成，也就是说，即使隔板被热、湿气、氧气等等侵蚀和/或电阻增大，也能防止电池堆性能劣化和寿命缩短。


图1是本发明第一实施方式的燃料电池电池堆的部分分解透视图；图2是图1所示的燃料电池电池堆的连接结构的示意图；图3是图2所示的气体扩散层的平表面示意图；图4是本发明第二实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图5是本发明第三实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图6是本发明第四实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图7是本发明第五实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图8是图7所示的第一气体扩散层的平表面示意图；图9是图7所示的第二气体扩散层的平表面示意图；图10是本发明第六实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图11是本发明第七实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图12是本发明第八实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图13是本发明第九实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图14是图13所示的导电元件的预装配图；图15是本发明第十实施方式的燃料电池的电池堆的横截面示意图；图16是本发明第十一实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图17是图16所示的电池堆的部分分解透视图；图18是图16所示的气体扩散层的平表面示意图；图19是本发明第十二实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图20是本发明第十三实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图21是本发明第十四实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图；图22是本发明第十五实施方式的燃料电池电池堆中导电元件结构的透视示意图。
具体实施例方式
在下面的详细描述中，以图示的方式展示出本发明的一些具体实施方式
，并对它们进行说明。本领域技术人员可以认识到，在不超出本发明的构思或范围的前提下，可以各种方式对所描述的实施方式进行改型。因此，附图和说明只能看作是对其本质的说明，而不是限制。
图1是本发明第一实施方式的部分分解透视图，图2是图1所示的燃料电池电池堆的连接结构的示意图。
参考图1和2，本发明第一实施方式的燃料电池电池堆10包括具有通过氧化燃料和还原氧气而产生电能的单元电池的发电元件11。
在上述实施方式中，将多个这样的发电元件11彼此邻接层叠形成电池堆10。
本燃料电池电池堆10可利用例如甲醇、乙醇、液化石油气(LPG)、液化天然气(LNG)、汽油等之类的液体或气体燃料中含有的氢。燃料电池电池堆10可以适用于发电元件11通过氧化液体或气体燃料和还原氧气而产生电能的直接氧化燃料电池型式。
或者，燃料电池电池堆10可以利用在常规重整器中裂解液体或气体燃料而产生的氢气作为燃料。在这种情况下，燃料电池的电池堆10适用于发电元件11通过氧化氢气和还原氧气而产生电能的聚合物电解质膜燃料电池型式。
燃料电池电池堆10可以使用贮存在单独的供给装置中的纯氧、或含氧空气作为阴极处的反应气体。
在所述燃料电池的电池堆10中，每一发电元件11包括设置在膜电极组件(MEA)12两侧的两块隔板13。
阳极(未示出)被设置在MEA12的一侧，阴极(未示出)被设置在MEA12的另一侧。在阳极和阴极之间设有电解质膜(未示出)。在阳极，燃料氧化生成电子和质子，质子通过电解质膜转移到阴极。在阴极，从相邻隔板13的阳极转移来的电子、质子和氧气发生反应生成水。
两块隔板13与MEA 12的两侧实体地邻接，所述隔板包括能使燃料在MEA 12的一侧流动的燃料通路13a、和能使氧气在MEA 12的另一侧流动的氧气通路13b。燃料通路13a由形成在两隔板13中的一块隔板的一侧上的通道构成，其将燃料供给MEA 12的阳极。氧气通路13b由形成在两隔板13的另一隔板的一侧上的通道构成，其将氧气供给MEA 12的阴极。如图1和2所示，除两块最外部隔板13之外，电池堆10的隔板13具有两侧流动结构，其中燃料通路13a形成在一侧，而氧气通路13b形成在另一侧。
在本实施方式中，每一隔板13由至少一种金属例如铝、铜、铁、镍、钴或其合金制成，并呈金属板形状。隔板13的燃料通路13a和氧气通路13b是通过模压或蚀刻金属板制成的。金属板可以利用压力加工。
或者，隔板13也可由导电率低于碳材料的低导电材料或非导电材料、采用注入模制或挤压模塑制成。低导电材料可以是陶瓷材料、聚合物材料、合成树脂材料和/或橡胶材料。
燃料电池电池堆10工作时，工作期间通过燃料通道13a隔板13将燃料提供到MEAs 12的阳极，并通过氧气通道13b将氧气提供到MEAs 12的阴极。在阳极处通过燃料的氧化反应，燃料转变为电子和质子。通过电解质膜质子转移到阴极，并且电子通过隔板13而不是电解质膜转移到阴极。电子移动产生电流，转移的电子和质子与氧气发生反应而还原氧气，从而发出热量和生成水。
在本实施方式中，燃料电池电池堆10的隔板13由金属制成，因此隔板13可能被水、热和氧气侵蚀。这种受侵蚀的隔板13增加了电阻，从而限制了电子在隔板13中运动，并且降低了隔板13的导电率。结果，使电池堆10的性能劣化。
据此，本实施方式的燃料电池电池堆10的每一发电元件11包括设置在隔板13和MEA 12之间的导电元件20。导电元件20使在发电元件11中产生的电子能够转移通过整个电池堆10(或向电流接收负载提供电流)。
根据本实施方式，每一导电元件20包括设置在发电元件11的隔板13和MEA 12之间的一层气体扩散层(GDL)14a和14b。气体扩散层14a和14b彼此相对地被设置在MEA 12的两侧。气体扩散层14a和14b可以由碳复合材料、碳纸、和/或碳纤维布制成。气体扩散层14a和14b起将燃料和氧扩散到MEA 12的阳极和阴极中的作用。
气体扩散层14a和14b还起用于电连接发电元件11之间的地区的导体作用。气体扩散层14a和14b的边缘延伸到隔板13的边缘外侧。
通过端区22使电池堆10中的发电元件11电连接，本实施方式的导电元件20能够转移MEA 12内产生的电子，所述端区是从气体扩散层14a和14b延伸出的并延伸到隔板13的边缘外侧的区域。在附图中，该延伸区域用A表示。
在本说明书中，如图3所示，每一端区22是气体扩散层14a和14b的边缘延伸到MEAs 12边缘外侧、并进一步延伸到隔板13边缘的外侧的区域。在图3中，端区22是举例性的，它是从气体扩散层14a和14b延伸而被延伸到隔板13的四个外缘的外侧的区域。
如图3所示，在接触MEA 12边缘的边缘部分处，每一导电元件20都包括密封件19。当燃料和氧气通过气体扩散层14a和14b扩散时，密封件19可阻挡(或防止)燃料和氧扩散到端区22和泄漏到发电元件11的外侧。密封件19还将导电元件20接触MEA 12的区域和导电元件20的端区22分开。密封件19形成在气体扩散层14a和14b中与MEA 12的边缘相对应的位置，其由聚合物材料制成由聚四氟乙烯(TEFLON)、聚酰亚胺等制成；和/或由橡胶材料制成。
燃料电池电池堆10包括第一绝缘元件21，其使每一发电元件11中的导电元件20充分绝缘。
第一绝缘元件21可以形成在每一发电元件11的端区22之间。处于MEAs 12的阳极处的端区22和处于MEAs 12阴极处的端区22通过连接器23电连接，以作为每一发电元件11中具有预定电势差的(+)和(-)端子。第一绝缘元件21使端子之间的地区绝缘，以防止其短路。
第一绝缘元件21形成为绝缘带状或绝缘片状，其由如酚醛树脂、聚氨酯、聚酯树脂、聚酰胺、丙烯、脲/三聚氰酰胺树脂、和/或硅酮树脂之类的合成聚合物制成，和/或由以漆为基的材料、如漆形成。
燃料电池的电池堆10包括连接器23，每一连接器与位于发电元件11之一的一侧处的导电元件20和位于相邻的一个发电元件11的一侧的导电元件20之间的地区电连接。
在整个电池堆10中，连接器23接通串联连接的相邻发电元件11产生的电。每一连接器23起导体的作用，其与位于发电元件11之一的一例的导电元件20和位于相邻的一个发电元件11的一侧的导电元件20之间的地区电连接。
据此，连接器23由导电碳材料制成并且为块状，其被安装在相邻发电元件11的端区22之间。
本实施方式的每一连接器23被设置在一个发电元件11的阳极处的端区22和相邻发电元件11的阴极处的端区22之间。
本实施方式的燃料电池电池堆10包括位于电池堆10最外端处、用于收集电的集电板26。如图2所示，借助于第二绝缘元件27集电板26与最外部隔板13绝缘。连接器23被安装在位于电池堆10最外端的导电元件20的端区22和集电板26之间。集电板26被定位成与最外部隔板13实体地相邻(substantially adjacent)，因此，通过施加压力，使多个发电元件11互相紧密接触以便定位。集电板26由连接件(未示出)例如螺栓和螺母、铆钉等固定，以通过施加压力使多个发电元件11互相紧密接触而定位。
当第一实施方式的燃料电池电池堆10工作时，在每一发电元件11中，通过隔板13的燃料通路13a将燃料供给设置在MEA 12一侧的气体扩散层14a，然后通过气体扩散层14a将燃料扩散到MEA 12的阳极。通过另一隔板13的氧气通路，将氧气供给设置在该MEA 12另一侧的气体扩散层14b，然后通过气体扩散层14b将氧气扩散到MEA 12的阴极。
因此，在MEA 12的阳极中，燃料被氧化生成电子和质子。质子通过MEA 12的电解质膜转移到阴极，并且电子通过气体扩散层14a和14b转移到相邻MEA 12的阴极。此时，通过电子的移动产生电流。在MEA 12的阴极处，从阳极转移的电子、质子和氧气发生反应，使氧气还原并产生热量和水。
为更详细地说明，在每一发电元件11中从气体扩散层14a和14b延伸的区域A彼此绝缘形成端区。相邻发电元件11中的端区通过连接器23串联连接。因此，电子通过连接器23从与一个发电元件11的阳极接触的气体扩散层14a转移到与另一发电元件11的阴极接触的扩散层14b。
因此，通过电子的移动每一发电元件11产生电流，并利用设置在电池堆10最外端的集电板26将具有预定电势差的电能提供给负载，即提供给便携式电子装置例如膝上型个人计算机、PDA等。
即使形成发电元件11的隔板13的金属被热、湿气、氧气侵蚀而限制了隔板13中电子的移动并增大了隔板13的电阻，本实施方式的燃料电池电池堆10也能通过每个都起导体和端子作用的导电元件20使发电元件11之间电连接。
图4为本发明第二实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。图4示出的具有与图2中相同功能的部件用与图2中相同的附图标记表示。
参照图4，根据第二实施方式，燃料电池电池堆210包括在MEAs 12两侧彼此面对的隔板43，与第一实施方式的两侧流动结构不同，该隔板具有单侧流动结构。也就是说，在单个发电元件11中，燃料通路43a形成在一块隔板43的一侧，而氧气通路43b形成在相对隔板43的一侧。
更具体地讲，在单个发电元件11′中，两块相对隔板43中的一块与设置在MEA 12一侧上的气体扩散层14a实体地邻接。两块相对隔板43中的一块包括在其一侧与气体扩散层14a邻接的燃料通路43a，而其另一侧为平表面。两块相对隔板43中的另一块与设置在MEA 12另一侧的扩散层14b实体地邻接。隔板43包括在其一侧与气体扩散层14b邻接的氧气通道43b，而其另一侧为平表面。
每一隔板43的平表面与相邻发电单元11′的隔板43的平表面紧密地堆叠，因而可将发电元件11′放置在电池堆210中。
本实施方式的燃料电池电池堆210包括第三绝缘元件25，其用于使两个相邻的发电元件11′之间的地区充分绝缘。第三绝缘元件25被设置在相邻两发电元件11′的隔板43之间，并由绝缘胶带或绝缘片构成。第三绝缘元件25被形成在隔板43的平表面之间。
因为隔板43由金属制成，隔板43可能被发电元件11′发电期间的热、湿气及氧气氧化和侵蚀，从而增大了电阻。因此，在每一发电元件11′中产生的电子不能全部被送往气体扩散层14a和14b，而可能通过隔板43部分地(且不希望地)送往相邻发电元件11′的隔板43中。但是，第三绝缘元件25可阻挡此类不希望的电子移动。第三绝缘元件25可由合成聚合物如酚醛树脂、聚氨酯、聚酯树脂、聚酰胺、丙烯、脲/三聚氰酰胺树脂、和/或硅酮树脂制成；和/或由以漆为基的材料如漆制成。
本实施方式的电池堆210的其它要素基本上与第一实施方式的要素一样，因此省略了对其它要素的详细说明。
图5是本发明第三实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。在图5中，具有与图2中部件相同作用的部件用与图2中相同的附图标记表示。
参考图5，除了图5中使用了连接器73外，该实施方式的燃料电池电池堆310的结构基本上与第一实施方式相同。连接器73包括铆钉74，其使相邻发电元件11的导电元件20之间的地区电连接。
在本实施方式的燃料电池电池堆310中，端区22，也就是，从相邻发电元件11的气体扩散层14a和14b延伸的区域A彼此重叠。铆钉74固定于重叠的端区22上，以电连接端区22。连接器73还包括安装在端区22和铆钉74之间的垫圈75，从而提高或增加了端区22和铆钉74之间的连接力。铆钉74和垫圈75由导电金属制成，例如由铝、铜、铁、镍等或它们的合金制成。
设置在电池堆310最外端的导电元件20的端区22通过连接器73被固定到集电板26上。
本实施方式的电池堆310的其它要素基本上与第一实施例的要素相同，因此省略了对其它要素的详细说明。
图6是本发明第四实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。在图6中，具有与图2中部件相同作用的部件用与图2中相同的附图标记表示。
参考图6，除了图6中使用连接器83外，该实施方式的燃料电池的电池堆410的结构与第一实施方式相同。连接器83包括螺栓84和螺母85，它们使相邻发电元件11的导电元件20之间的地区电连接。
在本实施方式的燃料电池电池堆410中，端区22、即，从相邻发电元件11的气体扩散层14a和14b延伸的区域A彼此重叠。螺栓84和螺母85固定在重叠的端区22，以电连接端区22。连接器83还包括安装在端区22与螺栓84和螺母85之间的垫圈75，从而提高(或加大)了端区22与螺栓84和螺母85之间的连接力。螺栓84、螺母85以及垫圈75可由导电金属例如铝、铜、铁、镍等或它们的合金制成。
设置在电池堆410最外端的导电元件20的端区22通过连接器83被固定到集电板26上。
本实施方式的电池堆410的其它要素基本上与第一实施方式的要素一样，因此省略了对其它要素的详细说明。
图7是本发明第五实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。
参考图7，如在第一实施方式中那样，第五实施方式的燃料电池的电池堆510包括设置在发电元件111的隔板113和MEAs 112之间的导电元件120。导电元件120包括彼此面对地设置在MEAs 112两侧的多层气体扩散层114a、115a、114b和115b。
在图7中，所示出的导电元件120是设置在隔板113和MEAs 112之间的双层气体扩散层114a、115a、114b和115b。当然，本发明不局限于图中示出的这些层。
更具体地讲，导电元件120包括实体地邻接于MEAs 112两侧的第一扩散层114a和114b，和实体地与第一气体扩散114a和114b连接并与各隔板113接触的第二扩散层115a和115b。导电元件120用于电连接整个电池堆510中发电元件111之间的地区，还用于将燃料和氧气扩散到MEAs 112的阳极和阴极两者。
在这里，第一气体扩散层114a和114b及第二气体扩散层115a和115b由碳复合材料、碳纸和/或碳纤维布制成。如图7所示，除了两个最外部隔板113之外，电池堆510的每一隔板113具有在一侧形成有燃料通路113a和在另一侧形成有氧气通路113b的两侧流动结构。
本实施方式的导电元件120的各第一气体扩散层114a和114b的尺寸都与MEAs 112和隔板113的尺寸相对应。还参照图8，第一气体扩散层114a和114b包括在其边缘处的第一密封件118，以防止燃料和氧气扩散到MEAs112的外侧，图8所示。当由隔板113的燃料通路113a供给的燃料和由隔板113的氧气通路113b供给的氧气被扩散到第一气体扩散层114a和114b时，第一密封件118可阻挡燃料和氧气扩散到MEAs 112的外侧，并且还可防止它们泄漏到发电元件111的外侧。第一密封件118形成在与MEAs 112的边缘接触的边缘部分，也就是说，形成在气体扩散层114a和114b的边缘。第一密封件118可由聚合物材料制成可由聚四氟乙烯(TEFLON)、聚酰亚胺等制成；和/或可由橡胶材料制成。
在本实施方式的导电元件120中，第二气体扩散层115a和115b的延伸区域起用于电连接相邻发电元件111之间的第一气体扩散层114a和114b的端子的作用。出于这个目的，将第二气体扩散层115a和115b设置在隔板113与第一气体扩散层114a和114b之间，并且附着在第一气体扩散层114a和114b上。
如同图7中A所示，第二气体扩散层115a和115b的边缘延伸到第一气体扩散层114a和114b的边缘的外侧，并且还延伸到隔板113的边缘的外侧。
从第二气体扩散层115a和115b延伸的区域A是电连接在电池堆510的发电元件111之间的地区以实现各发电元件111电连接的端区122。
如图9所示，端区122是从第二气体扩散层115a和115b的边缘延伸的区域，并且处在MEA112的边缘、第一气体扩散层114a和114b及隔板113的边缘中至少一条边缘的外侧。在图9中，端区122被展示为延伸到第二气体扩散层115a和115b的四条边缘的外侧。当然，本发明不受此限制。例如，端区122可以仅仅延伸到第二气体扩散层115a和115b的一条、两条或三条边缘的外侧。
如图9所示，导电元件120包括位于与第二气体扩散层115a和115b的边缘接触的部位处的第二密封件119。当由隔板113的燃料通路113a供给的燃料和由隔板113的氧气通路113b供给的氧气扩散到第二气体扩散层115a和115b时，第二密封件119可阻挡燃料和氧扩散到端区122，并且还防止它们被泄漏到发电元件111的外侧。在导电元件120的整个区域中，第二密封件119分隔出与第二气体扩散层115a和115b及端区122相对应的区域。第二密封件119形成在与第二气体扩散层115a和115b的边缘接触的边缘部分处。第二密封件119可由聚合物材料制成可由聚四氟乙烯(TEFLON)、聚酰亚胺等制成；和/或由橡胶材料制成。
本实施方式的燃料电池电池堆510包括第一绝缘元件121，其使每一发电元件111中的导电元件120充分绝缘。可将第一绝缘元件121设置在每一发电元件111中的端区122之间。第一绝缘元件121的其它要素基本上与第一实施方式中的要素相同，因此省略了对其它要素的详细说明。
此外，本实施方式的燃料电池电池堆510包括连接器123，其电连接相邻发电元件111的导电元件120之间的地区。
连接器123串连接通整个电池堆中相邻发电元件111中产生的电。每一连接器123电连接设置在一个发电元件111一侧上的导电元件120和设置在相邻的一个发电元件111一侧上的导电元件120之间的地区。
据此，连接器123可由导电的碳材料制得，并且为块状，它们被安装在相邻发电元件111的端区122之间。连接器123的其它要素基本上与第一实施方式中的连接器的要素相同，因此省略了对其它要素的详细说明。
本实施方式的燃料电池的电池堆510包括位于电池堆510最外端、用于集电的集电板126。通过对紧固(或连接)件施加压力，集电板126可以使多个发电元件111定位成相互紧密接触。如图7所说明的，通过第二绝缘元件127，集电板126与最外部隔板113绝缘。连接器123被安装在设置于电池堆510的最外端和集电板126处的导电元件120之间，也就是，在端区122和集电板126之间。
当本实施方式的燃料电池电池堆510工作时，通过隔板113的燃料通路113a将燃料提供给设置在MEAs 112一侧上的第一和第二气体扩散层114a和115a，然后，燃料通过第一和第二气体扩散层114a和115a扩散到MEAs 112的阳极。而通过隔板113的氧气通路113b将氧气提供给设置在MEAs 112另一侧处的第一和第二气体扩散层114b和115b，然后，氧气通过第一和第二气体扩散层114b和115b扩散到MEAs 112的阴极。
因此，以基本上与第一实施方式描述的方式相同的方式，电池堆510的每一发电元件111通过燃料的氧化和氧气的还原产生电能。从第二气体扩散层115a和115b延伸的区域A是端区122，其使每一发电元件111中彼此绝缘，并且，通过连接器123使端区122与相邻发电元件111串联连接。通过连接器123，在MEAs 112产生的电子从设置在一个发电元件111的阳极处的第二气体扩散115a转移到设置在相邻发电元件111的阴极处的第二气体扩散层115b。
因此，通过电子的移动，每一发电元件111生成电流，并利用设置在电池堆110最外端的集电板126，将具有预定电势差的电能施加到负载上，即施加到如膝上型个人计算机、PDA等便携式电子装置上。
即使形成发电元件111的隔板113的金属可能被热、湿气和氧侵蚀而限制隔板113中的电子移动并增大隔板113的电阻，本实施方式的燃料电池电池堆110仍能使电子移动通过第一气体扩散层114a和114b及第二气体扩散层115a和115b。
图10是本发明第六实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。在图10中，具有与图7中部件相同作用的部件用与图7中相同的附图标记表示。
参考图10，根据第六实施方式，燃料电池的电池堆610包括在MEAs 112的两侧彼此面对的隔板143，并且具有与第五实施例的两侧流动结构不同的单侧流动结构。也就是说，在单个发电元件111′中，燃料通路143a形成在一块隔板143的一侧，而氧气通路143b形成在相对隔板143的一侧。
更具体地讲，在单个发电元件111′中，两块相对隔板143中之一被定位成与被定位在MEA 112一侧处的第二气体扩散层115a实体地邻接。两块相对隔板143中之一包括在其邻接第二气体扩散层115a的一侧上的燃料通路143a，而其另一侧是平表面。另一隔板143被设置成与设置在MEA 112另一侧上的第二气体扩散层115b紧密相邻。该隔板143包括在邻接第二气体扩散层115b的一侧上的氧气通路143b，而该隔板的另一侧为平表面。
将每一隔板143的平表面紧密层叠在相邻发电元件111’的隔板143的平表面上，以便将发电元件111’安置到电池堆610中。
本实施方式的燃料电池电池堆610包括第三绝缘元件125，用于使相邻发电元件111′之间的地区充分绝缘。第三绝缘元件125被设置在相邻发电元件111′的隔板143之间并且由绝缘带或绝缘片构成。
由于隔板143由金属制成，因此，隔板143可能被发电元件111′发电期间的热、湿气和氧气侵蚀，从而使电阻增加。因此，在每一发电元件111′中生成的电子不可能被全部送往气体扩散层115a和115b，而是通过隔板143部分地(且不希望地)送往相邻发电元件111的隔板143。但是，第三绝缘元件125却可阻挡此类不希望的电子移动。
第三绝缘元件125可由合成聚合物例如酚醛树脂、聚氨酯、聚酯树脂、聚酰胺、丙烯、脲/三聚氰酰胺树脂和/或硅酮树脂制成，和/或由以漆为基的材料例如漆制成。
本实施方式的电池堆610的其它要素与第五实施例的那些要素基本相同，因此不再赘述。
图11是本发明第七实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。在图11中，具有与图7中部件相同作用的部件用与图7中相同的附图标记表示。
参考图11，除图11中使用的连接器173外，本实施方式的燃料电池电池堆710的结构基本上与第五实施方式相同。连接器173包括铆钉174，并电连接相邻发电元件111的导电元件120之间的地区。
在本实施方式的燃料电池电池堆710中，端区122、即从相邻发电元件111的第二气体扩散层115a和115b延伸的区域A彼此重叠。铆钉174固定于重叠的端区122上，以电连接这些端区。连接器173还包括安装在端区122和铆钉174之间的垫圈175，以提高(或增加)端区122和铆钉174之间的连接力。
铆钉174和垫圈175可由导电金属制成，例如可由铝、铜、铁、镍等或它们的合金制成。通过连接器173，设置在电池堆710最外端的导电元件120的端区122被固定到集电板126上。
本实施方式的电池堆710的其它要素与第五实施例中的那些要素基本上一样，因此不再赘述。
图12是本发明第八实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。在图12中，具有与图7中部件相同作用的部件用与图7中相同的附图标记表示。
参考图12，除图12中使用的连接器183外，本实施方式的燃料电池电池堆810的结构与第五实施方式基本相同。连接器183包括螺栓184和螺母185，其电连接相邻发电元件111的导电元件120之间的地区。
在本实施方式的燃料电池电池堆810中，端区122、即从相邻发电元件111的第二气体扩散层115a和115b延伸的区域A彼此重叠。螺栓184和螺母185固定于层叠的端区122上，以电连接端区122。连接器183还包括设置在端区122及螺栓184和螺母185之间的垫圈175，以提高(或加大)端区122及螺栓184和螺母185之间的连接力。
螺栓184、螺母185及垫圈175由导电金属制成，例如由铝、铜、铁、镍等或它们的合金制成。通过连接器183，被设置在电池堆810最外端的导电元件120的端区122被固定到集电板126上。
本实施方式的电池堆810的其它要素与第五实施方式的那些要素基本上一样，在此不再赘述。
图13是本发明第九实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。
参考图13，第九实施方式的燃料电池电池堆910包括基本包围发电元件211的隔板213的导电元件220，从而能够使在MEAs 212中生成的电子转移。
如图13所示，每一隔板213被设置成与MEA 212实体地邻接。除了两个最外部的隔板213之外，电池堆910的隔板213具有两侧流动结构，在其一侧形成有燃料通路213a，在其另一侧形成有氧气通路213b。
本实施方式的导电元件220被设置在每一板213和每一MEA 212之间，其包括实体地邻接每一隔板213并基本包围每一隔板213的至少一个全部边缘的导电元件220上的整体连接部分。
通过气体扩散层221，导电元件220能够在相邻发电元件211之间实现电连接。通过气体扩散层221的所述电连接，导电元件220能够使MEAs 212中生成的电子顺畅地移动到相邻的发电元件211。导电元件220被设置在每一隔板213和每一MEA 212之间，充当将燃料和氧气扩散到分别处于MEAs 212两侧的阳极和阴极的气体扩散层。
图14是图13中示出的导电元件220的预装配(平表面片材)图。导电元件220具有整体连接结构，其中一部分与相应隔板213的一侧实体地邻接，另一部分与隔板213的另一侧实体地邻接。导电元件220还具有包围隔板213的至少一个边缘的部分。
更具体地讲，导电元件220包括与隔板213一侧实体地邻接的第一部分221a、与隔板213另一侧实体地邻接的第二部分221b和整体地连接第一部分221a和第二部分221b并被定位在隔板213一侧边缘的第三部分221c。
在这里，第一部分221a被定位在相应隔板213和相应MEA 212之间，第二部分221b被定位在相应隔板213和另一相应MEA 212之间。各第一部分221a和第二部分221b都起导体和使发电元件220之间电连接的端子的作用。第三部分221c被定位在相应隔板213的边缘，起连接第一部分221a和第二部分221b的连接器的作用。
上述导电元件220为″匚″形，其中，具有预定宽度和长度的片材被分成第一部分221a、第二部分221b和在中间的第三部分221c，并且沿垂直于(或正交于)第三部分221c的方向折叠第一和第二部分221a和221b。导电元件220由如碳复合材料、碳纸、和/或碳纤维布之类的材料、和/或任何其它能用于制造气体扩散层的适当材料制成。
导电元件220的第一部分221a和第二部分221b可包括位于与MEA212的边缘相对应的位置处的密封件219。当通过隔板213的燃料通路213a向第一部分221a提供的燃料和通过隔板213的氧气通路213b向第二部分221b提供的氧气通过第一和第二部分221a和221b被扩散时，密封件219可阻挡燃料和氧气扩散到MEA 212的外侧，于是，可防止燃料和氧气漏到发电元件211的外侧和扩散进入第三部分221c。此外，密封件219把与MEA 212相对应的区域与整个第一和第二部分221a和221b分开。密封件219可形成在与MEA 212的边缘相对应的第一和第二部分221a和221b上。密封件219可由聚合物材料制成可由聚四氟乙烯(TEFLON)、聚酰亚胺等制成；和/或可由橡胶材料制成。
本实施方式的导电元件220包括弯曲件222，其形成在第一部分221a和第三部分221c之间及第二部分221b和第三部分221c之间的连接部分上，使得第一部分221a和第二部分221b弯曲。弯曲件222可由聚合物材料、橡胶材料和/或金属制成。
燃料电池电池堆210可以包括第一绝缘元件223，其使各发电元件211中相邻的导电元件220充分绝缘。第一绝缘元件223被设置在各发电元件211中导电元件220的第三部分221c之间。在单个发电元件211中，在MEA212的一侧上包围隔板213的导电元件220和在MEA 212的另一侧上包围隔板213的导电元件220充当具有预定电势差的(+)和(-)的端子。第一绝缘元件223使端子之间绝缘以防止其短路。
各第一绝缘元件223形成为绝缘带或绝缘片的形状，并且由合成聚合物例如酚醛树脂、聚氨酯、聚酯树脂、聚酰胺、丙烯、脲/三聚氰酰胺树脂和/或硅酮树脂制成，和/或由以漆为基的材料例如漆制成。
本实施方式的燃料电池电池堆210可包括处于电池堆910的最外端的集电板224，用于收集MEAs 212发出的电。通过施加压力，借助连接件(未示出)集电板224使多个发电元件211互相紧密接触。
燃料电池电池堆910还包括第二绝缘元件225，其被设置在最外部导电元件220的最外部部分和隔板213之间，因此，使最外部导电元件220的最外部部分与隔板213充分绝缘。
由于隔板213由金属制成，因此在发电元件211发电期间可能被热、湿气和氧气氧化和侵蚀而使电阻增加，第二绝缘元件225可阻挡被集电板224收集的电流通过最外部导电元件220而施加到隔板213上。
当本实施方式的燃料电池电池堆910工作时，通过各发电元件211中隔板213的燃料通路213a，向导电元件220的第一部分221a供给燃料，然后，燃料通过第一部分221a扩散到MEA 212的阳极。通过各发电元件211中隔板213的氧气通路213b向导电元件220的第二部分221b供给氧气，然后，氧气通过第二部分221b扩散到MEA 212的阴极。
在各MEA 212的阳极，通过燃料的氧化反应，燃料转变为电子和质子。质子通过MEAs 212的电解质膜转移到阴极，而电子通过导电元件220、即气体扩散层221转移到相邻MEAs 212的阴极。此时，电子的移动生成电流。在MEAs 212的阴极，被转移的电子和质子与氧气发生反应，以还原氧气并产生热量和水。
为更进一步详细说明，在每一发电元件211中，由气体扩散层组成的导电元件220彼此绝缘，并且包围隔板213。相邻发电元件211通过导电元件220串联连接。因此，在发电元件211中生成的电子通过导电元件220转移。因此，通过电子的移动电池堆910产生电流，并且利用设置在电池堆910最外端的集电板224将具有预定电势差的电能施加到负载上、即施加给如膝上型个人计算机、PDA等便携式电子装置上。即使形成发电元件211的隔板213的金属被热、湿气和氧侵蚀而限制了在隔板213中电子的移动并增大了电阻，在本实施方式的燃料电池的电池堆910中，各发电元件211中通过包围隔板213并起电连接所有发电元件211的导体和端子作用的导电元件220仍能使电子移动。
图15是本发明第十实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。在图15中，具有与图13中部件相同作用的部件用与图13中相同的附图标记表示。
参照图15，第十实施方式的燃料电池电池堆1010包括在每一MEA 212两侧处彼此面对的隔板243，与第九实施方式的两侧流动结构不同，隔板243具有单侧流动结构。在单个发电元件211中，燃料通路243a形成在隔板243的一例，而氧气通路243b形成在其相对的隔板243的一侧。
更具体地讲，在单个发电元件211中，两块相对设置的隔板243之一被定位成与导电元件220的第二部分221b实体地邻接。两块相对隔板243中此一隔板包括在其一侧上与导电元件220邻接的燃料通路243a和在其另一侧的平表面。两块相对设置的隔板243中的另一隔板被定位成与导电元件220的第一部分221a实体地邻接。两块相对隔板243的另一隔板包括在其一侧与第一部分221a邻接的氧气通路243b和在其另一侧的平表面。一个接一个地层叠发电元件211以形成电池堆1010，使得各块隔板的平表面可被紧密地层叠在相邻发电元件211的隔板243的平表面上。此外，导电元件220可基本包围整个最外部隔板243。
本实施方式的燃料电池的电池堆1010包括第三绝缘元件226，用于使两相邻发电元件211′之间的地区充分绝缘。第三绝缘元件226被设置在两个相邻发电元件211′的隔板243之间，并且由绝缘带或绝缘片形成。第三绝缘元件226被设置在紧密地邻接到导电元件220的隔板243的平表面之间。
由于隔板243由金属制成，因此，隔板243可能被发电元件211′发电期间的热、湿气和氧气侵蚀而增大电阻。因此，在各发电元件211′中生成的电子不能全部被送往导电元件220，而是通过隔板243部分地(且不希望地)送往相邻发电元件211的隔板243。但是，第三绝缘元件226可阻挡此类不希望的电子的移动。第三绝缘元件226可由合成聚合物例如酚醛树脂、聚氨酯、聚酯树脂、聚酰胺、丙烯、脲/三聚氰酰胺树脂、和/或硅酮树脂制成；和/或由以漆为基的材料如漆制成。
本实施方式的电池堆1010的其它要素基本上与第九实施方式中的那些要素一样，因此，不再赘述。
图16是本发明第十一实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图，图17是图16所示的电池堆的部分分解透视图。
参考图16和17，第十一实施方式的燃料电池电池堆1110包括单元电池(或电池单元)的发电元件311，该单元电池包括MEA 312和设置在MEA312两侧的两块隔板313。本实施方式的燃料电池的电池堆可以包括多个发电元件311，这些发电元件彼此相邻层叠形成电池堆1110。
如图16和17所示，除了两个最外部的隔板313之外，电池堆1110的各隔板313具有两侧流动结构，其中，燃料通路313a形成在一侧，而氧气通路313b形成在另一侧。
电池堆310包括在各隔板313和各MEA 312之间的气体扩散层314a和314b，它们用于分别使燃料和氧扩散到MEAs 312的阳极和阴极中，并用于使MEAs 312的阳极上生成的电子通过隔板313转移到相邻发电元件311中MEA 312的阴极。气体扩散层314a和314b被定位成彼此面对地设置于MEA 312的两侧，其尺寸与MEA 312的尺寸相对应，其由碳复合材料、碳纸和/或碳纤维布制成。
在本实施方式的燃料电池电池堆1110中，每一发电元件311包括导电元件320，该导电元件可使MEAs 312生成的电子电移动通过气体扩散层314a和314b。
每一导电元件320被连接到各气体扩散层314a和314b上，其包括一对部分地突出于隔板313的外边缘的端框321和322。
隔板313的至少一个边缘之间设置有一对彼此相对且隔开的端框321和322，以连接单个发电元件311中的每一气体扩散层314a和314b。为了便于解释，将端框321和322分成第一端框321和第二端框322。第一端框321被设置在两块隔板313的边缘之间，并且从隔板313部分地向外突出而与气体扩散层314a接触。第二端框322被设置在两块隔板313的边缘之间，并且与第一端框321相对(或面对)。第二端框322从隔板313部分地向外突出，同时与气体扩散层314b接触。
每一端框321和322都为具有预定宽度和预定长度的平板状或条状，并且沿隔板的边缘被安装在两块隔板的边缘之间。每一端框321和322都由导电的碳材料制成。
端框321和322包括与每一气体扩散层314a和314b充分接触的第一部分321a和322a、从隔板313的边缘向外突出的第二部分321b和322b、与隔板313的边缘紧紧邻接的第三部分321c和322c。此外，在单个发电元件311中，端框321和322包括第四部分321d和322d，它们从第三部分321c和322c突出出来，并且形成在与第三部分321c和322c相对的表面上，即在端框321和322的相对的表面上，使得端框321和322之间具有预定空间。可将端框321和322设置成使得第二部分321b和322b从隔板313的至少一个边缘向外突出。在图17中，所显示的第二部分321b和322b是从隔板313的四个边缘向外突出的。
第一绝缘元件323被设置在各端框321、322和各隔板313之间的接触面上，即，被设置在端框321和322的第三部分321c和322c与隔板313的边缘之间，从而使隔板313与端框321和322充分绝缘。
由于隔板313由金属制成，因此，在发电元件311发电期间隔板313可能被热、湿气和氧气侵蚀而增大电阻。因此，在各发电元件311中生成的电子不可能全部被送往端框321和322，而是通过隔板313被部分地(且不希望地)送往相邻发电元件311的隔板313上。但是，第一绝缘元件323可防止此类不希望的电子移动。第一绝缘元件323形成为绝缘带或绝缘片的形状，并且由合成聚合物例如酚醛树脂、聚氨酯、聚酯树脂、聚酰胺、丙烯、脲/三聚氰酰胺树脂、和/或硅酮树脂制成；和/或由以漆为基的材料如漆构成。
可将第二绝缘元件324设置在端框321和322之间，以便在每一发电元件311中它们能彼此绝缘。
第二绝缘元件324被设置在第一端框321和第二端框322之间，更明确地说，被设置在各发电元件311中的第二部分321b和322b之间。还可将第二绝缘元件324设置在每一发电元件311中的彼此面对(或相对)的第一端框321和第二端框322的第四部分321d和322d之间。在单个发电元件311中，与气体扩散层314a连接的第一端框321和与气体扩散层314b连接的第二端框322通过连接器325电连接，使它们起具有预定电势差的(+)和(-)端子的作用。第二绝缘元件324使端子之间的地区绝缘，以防止其短路。第二绝缘元件324形成为绝缘带或绝缘片的形状，并且由绝缘材料制成，其可以由与形成第一绝缘元件323的材料基本相同的材料制成。
图18是图16所示的气体扩散层314a和314b的平表面图。此处，气体扩散层314a和314b包括处于与MEAs 312的边缘相对应的位置处的密封件319。当通过隔板313的燃料通路313a供给的燃料和通过隔板313的氧气通路313b供给的氧气扩散进入第一气体扩散层314a和314b时，密封件319可阻挡燃料和氧扩散到MEAs 312的外侧，并且可防止燃料和氧气漏到发电元件311的外侧。密封件319形成在气体扩散层314a和314b中与MEAs 312的边缘相对应的边缘部分。密封件319可由聚合物材料制成；由聚四氟乙烯(TEFLON)、聚酰亚胺等制成；和/或由橡胶材料制成。
燃料电池的电池堆1110包括如上所述的连接器325，每一连接器电连接于设置在发电元件311之一的一侧上的导电元件320和设置在相邻发电元件311之一的一侧上的导电元件320之间的地区。
整个电池堆1110中，连接器325串联连接相邻发电元件311中产生的电。各连接器325电连接于设置在发电元件311一侧上的端框321和322之一与设置在相邻的发电元件311一例上的端框321和322之一之间的地区。
出于这个目的，连接器325可由导电碳材料制成，并且为块状，其被安装在相邻发电元件311的端框321和322的第二部分321b和322b之间。
根据本实施方式，可将各连接器325设置在与发电元件311之一的气体扩散层314a连接的第一端框321的第二部分321b和与发电元件311中相邻一个的另一发电元件311的气体扩散层314b连接的第二端框322的第二部分322b之间。
本实施方式的燃料电池电池堆1110包括设置在电池堆1110的最外端用于集电的集电板327。通过施加压力，集电板327用于将多个发电元件311定位成彼此紧密接触。如图16所示，借助于第三绝缘元件328使集电板327与最外部的隔板313绝缘。连接器325被安装在被设置在电池堆1110和集电板327的最外端的端框321和322之间。
当本实施方式的燃料电池的电池堆1110工作时，燃料通过隔板313的燃料通路313a被提供给气体扩散层314a，然后，燃料扩散通过气体扩散层314a进入到MEAs 312的阳极。而氧气通过隔板313的氧气通路313b提供给气体扩散层314b，然后，氧气扩散通过气体扩散层314b进入到MEAs 312的阴极。
因此，在MEAs 312的阳极上，燃料被氧化，生成电子和质子。质子通过MEAs 312的电解质膜转移到阴极，电子通过气体扩散层314a和314b转移到相邻MEA 312的阴极。此时，由于电子的移动产生电流。在MEAs 312的阴极，从阳极转移的电子、质子与氧气发生反应而还原氧气并产生热量和水。
为了更详细地说明，使分别与气体扩散层314a和314b连接的端框321和322与每一发电元件11彼此绝缘。在邻接的发电元件311中，通过连接器325使端框321和322串联连接。因此，通过连接器325电子从一个发电元件311的端框321转移到另一发电元件311的端框322上。于是，通过电子的移动，各发电元件311生成电流，并利用设置在电池堆1110最外端上的集电板327将具有预定电势差的电能施加到负载上，即，施加到如膝上型个人计算机、PDA等便携式电子装置上。即使形成发电元件311的隔板313的金属可能被热、湿气、氧侵蚀而限制了隔板313中电子的移动并增大隔板313的电阻，本实施方式的燃料电池电池堆1110也能通过端框321和322在发电元件311之间实现穿过气体扩散层314a和314b的电连接。
图19是本发明第十二实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。在图19中，具有与图16中部件相同作用的部件用与图16中相同的附图标记表示。
参考图19，根据本示例性的第十二实施方式，燃料电池电池堆1210包括在MEAs 312的两侧处彼此面对并具有单面流动结构的隔板343，这与第十一实施方式的两侧流动结构不同。也就是说，在单个发电元件311中，燃料通路343a形成在隔板343的一侧，氧气通路343b形成在相对隔板343的一侧。
更具体地讲，在单个发电元件311′中，两块相对的隔板343中的一块隔板343被设置成与设置在MEA 312一侧上的气体扩散层314a实体地邻接。每一隔板343包括在其一侧邻接气体扩散层314a的燃料通路343a，而在其另一侧为平表面。另一隔板343被定位成与设置在该MEA 312另一侧的气体扩散层314b实体地邻接。另一隔板343包括在其一侧邻接气体扩散层314b的氧气通路343b，而其另一侧是平表面。
将隔板343的平表面彼此紧密地层叠，以将发电元件311′安装在电池堆1210中。
本实施方式的燃料电池电池堆1210包括用于使相邻发电元件311之间充分绝缘的第四绝缘元件329。第四绝缘元件329被设置在相邻发电元件311′的隔板343之间，即，被设置在隔板343的平表面之间，并且由绝缘带或绝缘片构成。
由于隔板343由金属制成，因此，在发电元件311′发电期间隔板343可能被热、湿气和氧气侵蚀而增大电阻。因此，在各发电元件311′中生成的电子不能全部被送往气体扩散层314a和315b，而是通过隔板343部分地(且不希望地)送往相邻发电元件311′的隔板343。但是，第四绝缘元件329可阻挡此类不希望的电子的移动。第四绝缘元件329可由合成聚合物例如酚醛树脂、聚氨酯、聚酯树脂、聚酰胺、丙烯、脲/三聚氰酰胺树脂、和/或硅酮树脂制成，和/或由以漆为基的材料例如漆构成。
本实施方式的电池堆1210的其它要素基本上与第十一实施方式中的那些要素一样，因此，不再赘述。
图20是本发明第十三实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。在图20中，具有与图16中部件相同作用的部件用与图16中相同的附图标记表示。
参考图20，除图20中使用的连接器335外，本实施方式的燃料电池的电池堆1310的结构与第十一和第十二实施方式的结构基本相同。连接器355包括由导电金属制成的引线件356，其与相邻发电元件311的导电元件360之间的地区电连接。
在图20中示出了示例性的第十三实施方式的燃料电池电池堆1310的结构，当然本发明不局限于图20中所示出的结构。
每一引线件356形成为导电的板状，并被设置在相邻发电元件311的端框361和362之间。引线件356由铝、铜、镍、铁或它们的合金制成。
为了在相邻发电元件311的端框361和362之间设置引线件356，相对的端框361和362包括凸起部361e和362e，这些凸起部与第二部分361b和362b整体地形成。
借助于相邻的发电元件311中端框361和362的凸起部361e和362e可使引线件356定位，由此，与发电元件311电连接。
使设置在最外部隔板313和集电板327之间的引线件356通过铆钉或螺栓和螺母连接固定在集电板327上。
本实施方式的电池堆1310的其它要素基本上与第十一和第十二实施方式中的那些要素一样，因此，不再赘述。
图21是本发明第十四实施方式的燃料电池电池堆的横截面示意图。在图21中，具有与图19中部件相同作用的部件用与图19中相同的附图标记表示。
参考图21，除了图21中使用的端框421和422之外，本实施方式的燃料电池电池堆1410的结构与第十一、第十二和第十三实施方式的结构基本相同。端框421和422被安装在隔板343的边缘之间，其包括用于连接每一发电元件311中隔板343的边缘之间的连接凹槽426。
在图21中，示例性地说明了第十四实施方式的燃料电池电池堆1410的结构。当然本发明不局限于图21中所示出的结构。
端框421和422包括处于与隔板343的边缘实体地邻接的部位的连接凹槽426。第一绝缘元件323形成在端框421和422与隔板343之间的接触面上，从而使它们彼此充分绝缘。
本实施方式的电池堆1410的其它要素基本上与第十一、第十二和第十三实施方式中的那些要素一样，因此，不再赘述。
图22是本发明第十五实施方式的燃料电池电池堆导电元件的结构示意性透视图。
参考图22，导电元件520包括方框形端框521和522，至于燃料电池电池堆的其它的要素基本上与上面在第十一到第十四实施方式中所描述的其它要素相同。
在本实施方式中，端框521和522形成为具有开口523的方形框，并且从隔板(未示出)的四条边缘向外部分地突出。导电元件520的其它要素基本上与以上所述的实施方式中的端框一样，因此省略了对端框的其它要素的详细说明。
根据本发明的所述实施方式，隔板由金属或非导电(或低导电)材料制成，因此，能方便地模铸隔板，且可减小隔板的厚度。进而可降低电池堆的制作费用并减小电池堆的体积。
虽然上面已结合具体实施方式
对本发明进行了描述，但是本领域技术人员可理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明涵盖了在所附权利要求的构思和保护范围内的各种修改及它们的等同变换。
权利要求
1.一种燃料电池的电池堆，包括至少一个适于通过燃料和氧气的反应产生电能的发电元件，其中，该发电元件包括膜电极组件；多个分别位于所述膜电极组件两侧的隔板；及位于各所述隔板和所述膜电极组件之间的导电元件，该导电元件能使所述膜电极组件中生成的电子转移通过所述燃料电池电池堆。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其中，所述导电元件包括至少一层位于各所述隔板和所述膜电极组件之间的气体扩散层；及从所述气体扩散层延伸出的至少一个与相应的一块隔板和该相应的一块隔板的至少一边缘的外侧邻接的区域，该延伸区域为端区。
3.根据权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括连接所述导电元件和另一发电元件的另一导电元件的连接器，该连接器电连接所述导电元件和所述另一导电元件之间的地区。
4.根据权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括第一绝缘元件，其适于使所述发电元件的所述导电元件充分绝缘，以防止在所述发电元件中电短路。
5.根据权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括集电板，它们被定位成分别相邻于最外部的一块所述隔板，并且与该最外部的一块隔板的所述导电元件电连接。
6.根据权利要求5所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括设置在所述最外部的一块隔板和所述集电板之间、以使它们充分绝缘的第二绝缘元件。
7.根据权利要求2所述的燃料电池的电池堆，其中所述发电元件与另一发电元件层叠邻接而形成电池堆结构；及所述连接器被定位在所述发电元件的端区和所述另一发电元件的端区之间，以串联连接该发电元件和所述另一发电元件。
8.根据权利要求7所述的燃料电池的电池堆，其中，所述连接器由导电碳材料制成，其为块状，并被安装在所述端区之间。
9.根据权利要求7所述的燃料电池的电池堆，其中，所述连接器由从铝、铜、镍、铁及其合金组成的组中选取的至少一种导电金属制成。
10.根据权利要求9所述的燃料电池的电池堆，其中，所述连接器包括用于牢固连接所述端区的铆钉。
11.根据权利要求10所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括安装在所述连接器和各所述端区之间的垫圈。
12.根据权利要求9所述的燃料电池的电池堆，其中，所述连接器包括用于牢固连接所述端区的螺栓和螺母。
13.根据权利要求12所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括安装在所述连接器和各所述端区之间的垫圈。
14.根据权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其中，所述隔板由金属材料制成。
15.根据权利要求2所述的燃料电池的电池堆，其中，所述隔板包括与所述膜电极组件一侧接触的第一气体扩散层邻接设置的燃料通路；及与所述膜电极组件另一侧接触的第二气体扩散层邻接设置的氧气通路。
16.根据权利要求15所述的燃料电池的电池堆，其中，各所述隔板包括在其一侧的燃料通路和在其另一侧的氧气通路。
17.根据权利要求15所述的燃料电池的电池堆，其中所述发电元件与另一个发电元件层叠邻接而形成电池堆结构；及在所述发电元件的所述隔板之一和所述另一发电元件的相邻隔板之间设置有第三绝缘元件，以使该发电元件的所述隔板之一和所述另一发电元件的所述相邻隔板充分绝缘。
18.根据权利要求15所述的燃料电池的电池堆，其中，所述隔板的所述通路是通过压力加工板状金属而形成的。
19.根据权利要求14所述的燃料电池的电池堆，其中，每一所述隔板由从铝、铜、铁、镍、钴及其合金组成的组中选取的至少一种金属制成。
20.根据权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其中，每一所述隔板由导电率低于碳材料的低导电材料制成。
21.根据权利要求20所述的燃料电池的电池堆，其中，所述低导电材料从由陶瓷材料、聚合物材料、合成树脂材料、橡胶材料及其组合物组成的组中选取。
22.根据权利要求2所述的燃料电池的电池堆，其中，所述气体扩散层由从碳复合材料片材、碳纸以及碳纤维布组成的组中选取的至少一种材料制成。
23.根据权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其中，所述导电元件包括多个分别在所述膜电极组件的两侧彼此相对设置的气体扩散层；及从每一所述气体扩散层和所述隔板的至少一个边缘的外侧延伸的区域，该延伸区域为端区。
24.根据权利要求23所述的燃料电池的电池堆，其中，所述导电元件还包括适于阻挡燃料和/或氧气从所述膜电极组件中扩散出来的密封件。
25.根据权利要求24所述的燃料电池的电池堆，其中，所述密封件形成在所述膜电极组件的相应边缘处，该密封件由聚合物材料和/或橡胶材料制成。
26.根据权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其中，所述导电元件包括多个分别在所述膜电极组件的两侧彼此相对设置的多层气体扩散层，所述多个多层气体扩散层的每一个都具有最外层气体扩散层和内层气体扩散层；及从与对应的所述隔板之一和对应的所述隔板之一的至少一个边缘的外侧接触的所述最外层气体扩散层延伸的区域，该延伸区域为端区。
27.根据权利要求26所述的燃料电池的电池堆，其中，所述内层气体扩散层与所述膜电极组件接触，该扩散层包括适于阻挡燃料和/或氧气从所述膜电极组件中扩散出来的第一密封件。
28.根据权利要求27所述的燃料电池的电池堆，其中，所述第一密封件被形成在所述内层气体扩散层中与所述膜电极组件边缘相对应的边缘处，该密封件由聚合物材料和/或橡胶材料制成。
29.根据权利要求26所述的燃料电池的电池堆，其中，与所述相应隔板之一接触的所述最外层气体扩散层包括适于阻挡燃料和/或氧气从所述膜电极组件中扩散出来的第二密封件。
30.根据权利要求29所述的燃料电池的电池堆，其中，所述第二密封件被形成在与所述膜电极组件边缘相对应的部位，该密封件由聚合物材料和/或橡胶材料制成。
31.一种燃料电池的电池堆，包括至少一个适合于通过燃料和氧气的反应生成电能的发电元件，其中，该发电元件包括膜电极组件；多个分别位于所述膜电极组件两侧的隔板；及基本包围每一所述隔板、能使所述膜电极组件中生成的电子转移通过所述燃料电池的电池堆的导电元件。
32.根据权利要求31所述的燃料电池的电池堆，其中，所述导电元件包括气体扩散层，该气体扩散层包括分别位于与每一所述隔板的两侧邻接并彼此整体连接的多个部分。
33.根据权利要求32所述的燃料电池的电池堆，其中，所述气体扩散层包括与每一所述隔板的一侧邻接设置的第一部分；与每一所述隔板的另一侧邻接设置的第二部分；及适于整体地且电性地连接所述第一部分与第二部分的第三部分。
34.根据权利要求33所述的燃料电池的电池堆，其中，所述第一部分和第二部分包括适于阻挡燃料和/或氧气从所述膜电极组件中扩散出来的密封件。
35.根据权利要求34所述的燃料电池的电池堆，其中，所述密封件被形成在所述第一部分和第二部分中与所述膜电极组件的边缘相对应的边缘处，该密封件由聚合物材料和/或橡胶材料制成。
36.根据权利要求33所述的燃料电池的电池堆，其中，所述气体扩散层包括在所述第一部分和第三部分之间以及所述第二部分和第三部分之间的连接部分处的弯曲件，以使所述第一部分和第二部分弯曲。
37.根据权利要求36所述的燃料电池的电池堆，其中，所述弯曲件由从聚合物材料、橡胶材料和金属材料组成的组中选取的材料制成。
38.根据权利要求31所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括适于使所述导电元件充分绝缘以防止在所述发电元件中电短路的第一绝缘元件。
39.根据权利要求31所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括集电板，该集电板被定位成与基本包围所述隔板的最外部的一块的所述导电元件邻接，并与基本包围所述隔板的最外部一块的所述导电元件电连接。
40.根据权利要求39所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括第二绝缘元件，其被插在所述导电元件的最外部分和所述隔板之间，以使所述导电元件的最外部分和所述相应的一块隔板充分绝缘。
41.根据权利要求32所述的燃料电池的电池堆，其中，所述隔板包括与所述膜电极组件一侧接触的第一气体扩散层邻接设置的燃料通路；及与所述膜电极组件另一侧接触的第二气体扩散层邻接设置的氧气通路。
42.根据权利要求41所述的燃料电池的电池堆，其中，每一所述隔板包括在其一侧上的燃料通路以及在其另一侧上的氧气通路。
43.根据权利要求41所述的燃料电池的电池堆，其中所述发电元件与相邻的另一发电元件层叠形成电池堆结构；及设置在所述发电元件的所述隔板之一和所述另一发电元件的相邻隔板之间以使该发电元件的所述隔板之一和所述另一发电元件的所述相邻隔板充分绝缘的第三绝缘元件。
44.根据权利要求31所述的燃料电池的电池堆，其中，每一所述隔板由从陶瓷材料、聚合物材料、合成树脂材料、橡胶材料、金属材料及其组合物组成的组中选取的至少一种材料制成。
45.一种燃料电池的电池堆，包括至少一个适于通过燃料和氧气的反应生成电能的发电元件，其中，该发电元件包括膜电极组件；多个分别位于所述膜电极组件两侧的隔板；多个分别设置在所述隔板和所述膜电极组件之间以彼此相对的气体扩散层；及多个分别与所述气体扩散层连接以使所述膜电极组件中产生的电子转移通过所述燃料电池的电池堆的导电元件。
46.根据权利要求45所述的燃料电池的电池堆，其中，所述导电元件包括被设置在所述隔板和气体扩散层之间的端框，所述端框与所述气体扩散层接触，并具有从所述隔板的至少一个边缘突出的区域，所述突出区域为端区。
47.根据权利要求45所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括被安装成连接所述导电元件和另一发电元件的另一导电元件的连接器，该连接器与所述导电元件和所述另一导电元件之间的地区电连接。
48.根据权利要求45所述的燃料电池的电池堆，其中，各所述隔板由从陶瓷材料、聚合物材料、合成树脂材料、橡胶材料、金属材料及其组合物组成的组中选取的至少一种材料制成。
49.根据权利要求46所述的燃料电池的电池堆，其中，各所述端框由导电碳材料制成。
50.根据权利要求49所述的燃料电池的电池堆，其中，各所述端框是具有预定宽度和预定长度的条形框，所述端框包括与相应的一层气体扩散层邻接设置的第一部分和从所述隔板的至少一个边缘突出的第二部分。
51.根据权利要求50所述的燃料电池的电池堆，其中，各所述端框包括连接所述隔板边缘的连接凹槽。
52.根据权利要求49所述的燃料电池的电池堆，其中，各所述端框是具有开口的正方形框，其包括与相应的一层气体扩散层邻接设置的第一部分；及从所述隔板的至少一个边缘突出的第二部分。
53.根据权利要求52所述的燃料电池的电池堆，其中，各所述端框包括连接所述隔板边缘的连接凹槽。
54.根据权利要求46所述的燃料电池的电池堆，其中所述发电元件与另一发电元件邻接层叠而形成电池堆结构；及该电池堆结构包括安装在所述端框的突出区域之间以串联连接所述发电元件的连接器。
55.根据权利要求54所述的燃料电池的电池堆，其中，各所述端框由导电碳材料制成，并且为块状。
56.根据权利要求54所述的燃料电池的电池堆，其中，所述连接器包括由导电的板状金属制成的引线件。
57.根据权利要求56所述的燃料电池的电池堆，其中，所述端框包括用于使引线件定位的凸起部。
58.根据权利要求57所述的燃料电池的电池堆，其中，所述引线件由从铝、镍、铜、铁及其合金组成的组中选取的至少一种材料制成。
59.根据权利要求46所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括被设置在所述端框和隔板之间、以使所述端框与所述隔板充分绝缘的第一绝缘元件。
60.根据权利要求46所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括适于使所述发电元件中的所述端框之间的地区充分绝缘、以防止发电元件内部电短路的第二绝缘元件。
61.根据权利要求46所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括被设置成与所述隔板的最外部的一块邻接并与所述端框的最外部的一个电连接的集电板。
62.根据权利要求61所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括被设置在所述隔板的最外部一块和所述集电板之间、以使所述最外部一块隔板与所述集电板充分绝缘的第三绝缘元件。
63.根据权利要求45所述的燃料电池的电池堆，其中，所述隔板包括与所述膜电极组件一侧接触的第一气体扩散层邻接设置的燃料通路；及与所述膜电极组件另一侧接触的第二气体扩散层邻接设置的氧气通路。
64.根据权利要求63所述的燃料电池的电池堆，其中，各所述隔板包括在其一侧的燃料通路和在其另一侧的氧气通路。
65.根据权利要求63所述的燃料电池的电池堆，其中所述发电元件与另一发电元件层叠邻接而形成电池堆结构；及被设置在所述发电元件的所述隔板之一和所述另一发电元件的相邻隔板之间、以使所述发电元件的所述一块隔板和所述另一发电元件的所述相邻隔板充分绝缘的第四绝缘元件。
66.根据权利要求45所述的燃料电池的电池堆，其中，所述气体扩散层包括阻挡燃料和/或氧气从所述膜电极组件中扩散出来的密封件。
67.根据权利要求66所述的燃料电池的电池堆，其中，各所述密封件被形成在与所述膜电极组件边缘相对应的部位，所述密封件由聚合物材料和/或橡胶材料制成。
68.一种适于通过燃料和氧气的反应生成电能的燃料电池的电池堆，该电池堆包括膜电极组件；位于所述膜电极组件第一侧的第一隔板；位于所述膜电极组件第二侧的第二隔板；被设置在所述第一隔板和所述膜电极组件之间的第一导电元件；及被设置在所述第二隔板和所述膜电极组件之间的第二导电元件，其中，所述第一导电元件和第二导电元件能将所述膜电极组件中产生的电子提供给电流接收负载。
69.根据权利要求68所述的燃料电池的电池堆，其中，所述第一导电元件包括位于所述第一隔板和所述膜电极组件之间的气体扩散层；及从与所述第一隔板相邻的气体扩散层和所述第一隔板的至少一个边缘的外侧延伸的端区。
70.根据权利要求68所述的燃料电池的电池堆，其中，所述第一导电元件包括由第一部分、第二部分和第三部分组成的气体扩散层，所述第一部分和第二部分分别邻接地设置在所述第一隔板的两侧，并且通过所述第三部分彼此连接成整体。
71.根据权利要求68所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括设置在所述第一隔板和所述膜电极组件之间的第一扩散层；及设置在所述第二隔板和所述膜电极组件之间的第二扩散层，其中，所述第一导电元件与所述第一气体扩散层连接，所述第二导电元件与所述第二扩散层连接。
72.根据权利要求71所述的燃料电池的电池堆，其中，所述第一导电元件包括被设置在所述第一隔板和第一气体扩散层之间的端框，该端框与所述第一气体扩散层连接，并具有从所述第一隔板的至少一个边缘突出的端区。
73.根据权利要求68所述的燃料电池的电池堆，其中，所述第一隔板由从陶瓷材料、聚合物材料、合成树脂材料、橡胶材料、金属材料及其组合物组成的组中选取的材料制成。
74.根据权利要求68的燃料电池的电池堆，其中，还包括位于所述第一导电元件的端区和所述第二导电元件的端区之间的绝缘元件，该绝缘元件防止所述第一导电元件的端区和所述第二导电元件的端区之间电短路。
75.根据权利要求68所述的燃料电池的电池堆，其中，还包括第一发电元件，该第一发电元件包括所述膜电极组件、所述第一隔板和所述第二隔板；与所述第一发电元件层叠邻接而形成电池堆结构的第二发电元件；及位于所述第一导电元件和所述第二发电元件的第三导电元件之间的连接器，以使所述第一发电元件和所述第二发电元件串联地电连接。
全文摘要
本发明公开了一种燃料电池的电池堆，其包括通过燃料和氧气的反应产生电能的至少一个发电元件，该发电元件包括膜电极组件、分别设置在膜电极组件两侧的隔板、和分别设置在隔板和膜电极组件之间并能将膜电极组件中产生的电子转移通过电池堆的导电元件。在本发明中，电池堆的隔板由金属或非导电(或低导电)材料制成，因此，能方便地模铸隔板，且可减小隔板的厚度，进而可降低电池堆的制作费用并减小电池堆的体积。此外，即使金属被发电元件发电期间产生的热、湿气、氧气侵蚀而限制了隔板中电子的移动并增大了隔板的电阻，本发明所提供的燃料电池电池堆仍能通过每个都起导体和端子作用的导电元件使发电元件之间电连接。
文档编号H01M8/00GK1770535SQ200510128339
公开日2006年5月10日 申请日期2005年9月8日 优先权日2004年9月8日
发明者李相沅 申请人:三星Sdi株式会社