专利名称：含有使燃料电池堆与岐管组件电隔离的单元的燃料电池系统及方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池，并且尤其涉及一种适应阻止电解液从该系统的燃料电池堆流到和该电池堆一起使用的岐管中的外部岐管燃料电池系统。
背景技术：
燃料电池是一种通过电化反应把烃燃料中贮存的化学能直接转换成电能的器件。燃料电池通常包括被电解液隔开的阳极和阴极，其中电解液用于传导带电离子。燃料电池是通过使反应燃料气体穿过阳极同时使氧化气体穿过阴极来工作的。为了产生有用的功率电平，可将若干单个燃料电池串联堆叠在一起，其中每个电池之间放置导电隔板。
燃料电池堆可以是内部岐管堆或者是外部歧管堆。内部岐管堆典型地带有嵌入在燃料电池板中的用来传送燃料气体和氧化剂气体的气体通道。在外部岐管堆中，燃料电池板在它们的二端上是开放的并且通过密封在燃料电池堆的各个表面上的岐管把气体传送到电池中。各种燃料电池堆中的岐管提供把燃料气体和氧化剂气体传送到燃料电池中的密封通道并且防止这些气体流到环境和其它岐管中。必须在燃料电池堆的操作条件下和在电池堆的生命周期期间实现岐管的这些功能。
燃料电池堆是导电的并且沿着它的长度方向具有电势梯度，从而电池堆的一端处于最正电势(电池堆的正电势端)并且另一端处于最负电势(电池堆的负电势端)。从而典型地用金属材料做成的外部岐管必须对燃料电池堆电隔离，以便不短路电池堆。已在金属岐管和燃料电池堆之间使用带有电介质绝缘体以及一个或更多的垫圈的电隔离组件，以产生期望的电隔离。典型外岐管系统包括三到四个岐管，每个岐管使用类似的电隔离组件以便对每个岐管提供类似的密封和介质隔离。
图1中示出常规外部岐管燃料电池系统100的典型结构中的一个岐管以及一个电隔离组件的示意分解图。如所示，系统100包括燃料电池堆1，由复盖堆1的一个表面1a的金属岐管6构成的岐管，以及设置在堆1和岐管6之间的电隔离组件101。组件101包括电介质部件5，靠着堆表面1a的湿垫圈2，靠着湿垫圈2的陶瓷块或件3，以及按倚靠关系设置在陶瓷块3和电介质部件5之间的干垫圈4。该燃料电池系统中的其它岐管采用类似设计。
液体电解液燃料电池系统中，例如溶态碳酸盐燃料电池中，当燃料电池中的液体电解液从电池堆迁移到会弄湿隔离组件的靠着岐管的构件的位置上时，可能严重损害电隔离组件101提供的电隔离。尤其，燃料电池工作期间，堆表面1a会因可被湿垫圈2吸收的液体电解液而变湿。陶瓷块3通过它的和湿垫圈2表面相靠的表面变成和液体电解液接触。当电解液越过陶瓷垫圈到达干垫圈4时，陶瓷块3的绝缘能力明显降低。后果是，岐管6和堆1之间的电隔离难以保持干垫圈负责堆1和岐管6之间的大部分电压降。该电压降可能高达500伏。
燃料电池堆和岐管之间的电势差促使电解液从堆表面1a越过电隔离组件101。岐管通常具有在电池堆的最正和最负电势之间浮动的固定电势。这造成岐管的电势比电池堆的正电势端的电势低。结果是，在电池堆和岐管之间施加正电势。这转而促进电解液从电池堆流入并穿过隔离组件101。
更具体地，堆1正电势端处的电势导致按如下形成碳酸盐离子(CO3＝)CO2+1/2O2+2e-→CO3＝这些碳酸盐离子吸附在岐管6处的低电势上，该较低电势是按相对于堆的正电势以负电势示出的。从而形成一个帮助电解液从该堆的正电势端经过电隔离组件101流到岐管6的“电化泵”。这造成电解液弄湿块3、垫圈4和电介质隔离体5，从而损害它们的绝缘性质并且降低组件101的电隔离能力。
如美国专利6,413,665号中公开那样，常规电隔离组件通过对块3采用例如光滑陶瓷块消解电解液流动。这种结构通过延迟和岐管相邻的隔离组件构件的湿化来延长电隔离组件的能力以保持它们的电隔离特性。但是，迟早仍会发生电解液迁移。从而，仍在寻找阻止电解液从电池堆流过这种电隔离组件的其它方法。
从而本发明的一个目的是提供一个燃料电池系统，其适于进一步减少电解液迁移越过用于提供燃料电池堆和与该堆一起使用的岐管之间的电隔离的电隔离组件。
本发明的另一个目的是提供一种上述类型的系统，其中以简单和低成本的方式实现电解液迁移的减少。
发明内容
根据本发明的原理，在一种燃料电池系统中实现上述以及其它目的，该系统包括带有正电势端和负电势端的燃料电池堆，用于对和从该燃料电池堆的一个表面耦合气体的岐管，用于使该岐管对该电池堆电隔离的电隔离组件，以及用于调整该岐管的电势从而阻止电解液从该电池堆流过该隔离组件的单元。更具体地，该单元适于调整该岐管的电势，从而该电势至少接近该堆的正电势端的电势并且最好等于或大于该堆的正电势端的电势。
在本文后面公开的本发明的各实施例中，该单元在一种情况下采取电源例如电池的形式，而在另一种情况下采取电线的形式。
还公开一种阻止电解液从燃料电池堆迁移越过电隔离组件的方法。
在本发明的另一个方面上，电隔离组件的电介质部件适于防止形成损害燃料电池堆和它的岐管之间的电隔离的碎片。
通过结合各附图阅读下面的详细说明，本发明的上述以及其它特征和方面会变得更清楚，附图中图1示出常规外部岐管燃料电池系统的典型结构的示意分解图；图2示出依据本发明的原理的外部岐管燃料电池系统的分解图；以及图3示出图2燃料电池系统的替代实施例；图4A示出依据本发明的图2和3的燃料电池系统200的修改结构的分解侧视图；图4B示出图4A的电介质部件的正视图。
具体实施例方式
图2示出依据本发明的原理的外部岐管燃料电池系统200的分解图。燃料电池系统200具有燃料电池堆1和覆盖堆1的一个表面1a的岐管6。在燃料电池堆1和岐管6之间设置用来使岐管6和该电池堆电隔离的电隔离组件201。如所示，组件201具有和图1的电隔离组件101相类似的结构并且包括电介质部件5，靠着堆表面1a的湿垫圈2，然后是按彼此相倚靠关系设置的陶瓷块3和干垫圈4。如所示，所有件2-5都形成具有画框结构。
电介质部件5具有高介质电阻率，即在600℃下大于108欧-厘米。可以利用Cogebi公司制造的云母片材料例如503P金云母形成电介质部件5。
如前面讨论那样，燃料电池堆1沿着它的长度方向具有大的电势梯度。如所示，堆1的具有负端子1b1的负电势端1b处于最负电势，而堆1的具有正端子1c1的正电势端1c处于最正电势。岐管6处于堆1的最正和最负电势之间的某固定电势上。具体地，岐管6处于比该堆的正电势端1c处的电势低的电势上。如前面讨论那样，这造成电解液从电池堆的端1c穿过电隔离组件101向岐管流动。
依据本发明，燃料电池系统200带有用来调整岐管6的电势的单元7，从而阻止电解液从电池堆流向岐管。具体地，单元7调整岐管6的电势以使它接近电池堆的正端1c的电势。该调整最好使岐管6处的电势变成等于或者大于堆端1c处的电势。
在图2中示出的示范实施例中，单元7以连接在堆端1c和岐管6之间的电源7a为形式。该电源尤其可以是一个其正端子7a1和岐管6连接并且它的负端子7a2和堆1的正端1c连接的电池。例如12伏汽车电池之类的电池适于充当电源7a。
在此连接下，电源7a对岐管6施加正电势以提高岐管的电势，从而该电势接近电池堆的正端1c处的电势。最好如前面提到那样，该电池电势等于或超过堆端1c处的电势。
在此方式下，至少减小堆1和岐管6之间的电势梯度，并且在优选的电池7的形式下该梯度变成零或者反向。结果是，堆表面1a上的碳酸盐离子较少吸附到岐管6上，并且如果不是停止或者反向地话至少减弱对电解液越过隔离组件201的驱动。这帮助陶瓷块3、干垫圈4以及电介质部件5保持不带有电解液，从而辅助电隔离组件201保持它的电隔离性质。
图3示出依据本发明的图2所示的燃料电池系统200的一替代实施例。具体地，在图2中，单元7以把燃料电池堆1的正端1c连接到岐管6的电导体7b为形式。导体7b典型地可以是一条尺寸遵照美国国家电工法的电线。典型电线可以是1/16英寸SS316焊条。该电导体还可以含有一个电阻器和一个保险丝，它们的尺寸遵照美国国家电工法且基于燃料电池的额定功率设定。
电导体7b的存在起类似于图2中的电池的作用，即使岐管处的电势变成更接近电池堆的正电势端1c处的电势。这转而起减小或者阻止电解液从电池堆流过电隔离组件201的作用，从而趋于保持后者的电隔离性质。从而在电池堆的整个运行寿命期间可以更好地保持岐管6和堆1之间的电隔离。
应注意，图2和3中只示出和堆1的一个表面1a相邻的岐管6以及隔离组件201。但是，系统200通常会具有和该电池堆的一个或更多的其它表面相邻的类似岐管6以及关联的隔离组件201。在一些应用中，这些岐管会电气连接从而处于相同电势。为此，例如可以采用共用堆岐管电平箝位系统或者一条电线或电线组202(例如1/16英寸SS316焊条)，以提供电连接。在这样的情况下，一个岐管和其关联堆表面之间的单元7足以使所有岐管带有更接近该堆的正端1c处的电势的电势。
但是，在其中电池堆的各岐管不电气连接的应用中，可以在堆的正电势端处的每个表面和面对的岐管之间设置一个单元7。
在本发明的另一个方面上，可以进一步修改图2和3中示出的燃料电池系统200以提供用来防止碎片损害岐管6和堆1之间的电气或电介质隔离的绝缘层。如可以理解那样，由于存在高温腐蚀性材料典型地在系统200中形成损害导电材料的碎片。这些碎片集累在电隔离组件201的外上表面201a上和岐管6的上端6a处的上表面上，并且还集累在组件201的内上表面201b和岐管6的下端6b处的上表面上。如果这些碎片形成岐管6和电隔离组件的邻近电池堆的构件，即陶瓷块3和/或湿势圈2，之间的桥，这种导电碎片的集累可能损害堆1和岐管6之间的电隔离。
图4A示出图2和3的燃料电池系统200的适于抑制碎片建桥的修改结构的分解侧视图。在此结构下，图2和3中示出的电隔离组件201修改成带有电介质部件5，其中电介质部件5的上端5a的外表面5a1分别延伸超过陶瓷块3、干垫圈4和岐管6各自的外上端3a、4a和6a的外上表面3a1、4a1和6a1。另外，电介质部件5的下端5b的内上表面5b1延伸到垫圈3、陶瓷块4和岐管6的下端3b、4b和6b的内上表面3b1、4b1和6b1之上。
结果是，电介质部件5形成一个把表面3a1、4a1和表面6a1隔开并且把表面3b1、4b1和表面6b1隔开的物理绝缘层。这样防止陶瓷块3、干垫圈4上的碎片和岐管6上的碎片桥接。由此避免这些零件，岐管和电池堆通过碎片9的电耦合或连接。
图4B示出从靠着干垫圈4的电介质部件5的表面观察的图4A中电介质部件5的正视图。图4B中用虚线示出的岐管6靠着电介质部件5的相对表面。如可以看出那样，电介质部件5外上端5a的上表面5a1延伸超过岐管6外上端6a的上表面6a1，从而如上面讨论那样形成一个绝缘层。还如上面讨论那样，该绝缘层防止表面3a1、4a1上的碎片和表面6a1上的碎片桥接。
类似地，电介质部件5的下端5b的上表面5b1延伸超过岐管6下端6b的上表面6b1，从而形成另一个绝缘层。该绝缘层类似地防止表面3b1、4b1的碎片和表面6b1上的碎片桥接。
从而这些绝缘层防止陶瓷部件3、干垫圈4上集累的碎片和岐管6上的碎片连接。以此方式，岐管6和堆1之间的电隔离得到改进，由此扩展系统的寿命和性能。
所有情况下应理解上面说明的各种方案仅仅示意说明代表本发明的各种应用的许多可能的特定实施例。依据本发明的原理在不背离本发明的精神和范围下容易想出大量不同的方案。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种燃料电池系统，包括带有正电势端和负电势端的燃料电池堆；用于对和从所述燃料电磁堆的表面耦合气体的岐管；位于所述岐管和所述堆之间的、用于使所述岐管与所述堆电隔离的电隔离组件；以及用于调整所述岐管的电势从而阻止电解液从所述堆跨越所述电隔离组件移动的单元；以及其中所述单元连接在所述燃料电池堆的所述正电势端和所述岐管之间。
2.依据权利要求1的燃料电池系统，其中所述单元把所述岐管的电势调整到等于或者大于所述堆的所述正电势端处的电势。
3.依据权利要求1的燃料电池系统，其中所述单元包括电源。
4.依据权利要求3的燃料电池系统，其中所述电源包括其负端子和所述燃料电池堆的所述正电势端连接以及其正端子和所述岐管连接的电池。
5.依据权利要求4的燃料电池系统，其中所述电池提供所述正端子和所述岐管之间的电势，该电势等于或者大于所述堆的所述正电势端处的电势。
6.依据权利要求1的燃料电池系统，其中所述单元是电导体。
7.依据权利要求6的燃料电池系统，其中所述电导体是电线。
8.依据权利要求1的燃料电池系统，其中所述电隔离组件包括和所述岐管相邻的介质部件，以及一个或更多的其它部件，其中包括一个或更多的按倚靠关系设置在所述堆和所述介质部件之间的垫圈。
9.依据权利要求8的燃料电池系统，其中所述介质部件是云母片。
10.依据权利要求9的燃料电池系统，其中所述云母片包括503P金云母。
11.依据权利要求8的燃料电池系统，其中所述一个或更多的其它部件包括靠着所述堆的所述表面的湿垫圈、靠着所述湿垫圈的陶瓷部件、以及以倚靠关系设置在所述陶瓷部件和所述介质部件之间的干垫圈。
12.依据权利要求11的燃料电池系统，其中所述湿垫圈、所述陶瓷部件、所述干垫圈以及所述介质部件各具有画框结构。
13.依据权利要求12的燃料电池系统，其中所述介质部件的上端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个中的每一个的上端处的上表面。
14.依据权利要求13的燃料电池系统，其中所述介质部件的下端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个中的每一个的下端处的上表面。
15.依据权利要求14的燃料电池系统，其中所述单元包括其负端子和所述燃料电池堆的所述正电势端连接以及其正端子和所述岐管连接的电池。
16.依据权利要求14的燃料电池系统，其中所述单元包括连接在所述燃料电池堆的所述正电势端和所述岐管之间的电线。
17.依据权利要求8的燃料电池系统，其中所述介质部件配置成抑制在所述一个或更多的部件中的一个或多个的表面上堆积的碎片与所述岐管的表面上堆积的碎片桥接。
18.依据权利要求17的燃料电池系统，其中所述一个或更多的部件中的所述一个或多个的所述表面是朝上的表面，并且所述岐管的所述表面是朝上的表面。
19.依据权利要求1的燃料电池系统，还包括一个或多个其它岐管，其中的每一个各和所述堆的一个或多个其它表面中的一个不同表面相邻；以及连接所述岐管和所述其它岐管，从而所述岐管和其它岐管大致处于相同电势的电组件。
20.依据权利要求1的燃料电池系统，还包括一个或多个其它岐管，其中的每一个和所述堆的一个或多个其它表面中的一个不同表面相邻；一个或多个其它电隔离组件，其中的每一个位于一个不同的其它岐管和所述堆的与该其它岐管相邻的其它表面之间，用于使该其它岐管和所述堆电隔离；以及一个或多个其它单元，其中的每一个用于调整一个不同的其它岐管的电势，从而阻止电解液从所述堆通过和该其它岐管相邻的其它电隔离组件移动。
21.一种阻止电解液从燃料电池堆通过位于所述燃料电池堆的表面和岐管之间的、用于使所述堆与所述岐管电隔离的电隔离组件流动的方法，所述方法包括在所述燃料电池堆的正电势端和所述岐管之间连接一个单元，所述单元调整所述岐管的电势从而阻止电解液从所述堆流出。
22.依据权利要求21的方法，其中把所述岐管的所述电势调整成等于或者大于所述堆的所述正电势端处的电势。
23.依据权利要求21的方法，其中通过在所述岐管和所述燃料电池堆的正电势端之间连接电池和电导体中之一来调整所述岐管的所述电势。
24.依据权利要求23的方法，其中所述电导体是电线。
25.依据权利要求21的方法，其中所述隔离组件包括和所述岐管相邻的介质部件以及按倚靠关系设置在所述堆和所述介质部件之间的一个或更多的其它部件，并且所述方法还包括抑制所述一个或更多的其它部件中的一个或更多部件的表面上堆积的碎片与所述岐管的表面上堆积的碎片桥接。
26.依据权利要求25的方法，其中所述一个或更多的其它部件包括靠着所述堆的所述表面的湿垫圈、靠着所述湿垫圈的陶瓷部件、以及按倚靠关系设置在所述陶瓷部件和所述介质部件之间的干垫圈，并且其中所述抑制包括把所述介质部件配置成使所述介质部件的上端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个的每一个的上端处的上表面。
27.依据权利要求26的方法，其中所述配置还使得所述介质部件的下端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个的每一个的下端处的上表面。
28.一种燃料电池系统，包括燃料电池堆；用于对和从所述燃料电池堆的表面耦合气体的岐管；以及用于使所述岐管和所述堆电隔离的电隔离组件，其包括和所述岐管相邻且接触的介质部件、以及按倚靠关系位于所述介质部件和所述堆之间的一个或更多的其它部件；以及其中所述介质部件配置成抑制在所述一个或更多的件中的一个或多个的表面上堆积的碎片和所述岐管的表面上堆积的碎片桥接。
29.依据权利要求28的燃料电池系统，其中所述一个或更多的其它部件中的所述一个或多个的所述表面是朝上的表面，并且所述岐管的所述表面是朝上的表面。
30.依据权利要求28的燃料电池系统，其中所述一个或更多的其它部件包括靠着所述堆的所述表面的湿垫圈、靠着所述湿垫圈的陶瓷部件、以及以倚靠关系设置在所述陶瓷部件和所述介质部件之间的干垫圈，并且其中所述介质部件配置成使所述介质部件的上端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个的每一个的上端处的上表面。
31.依据权利要求30的燃料电池系统，其中所述介质部件还配置成使所述介质部件的下端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个的每一个的下端处的上表面。
32.依据权利要求31的燃料电池系统，其中所述湿垫圈、所述陶瓷部件、所述干垫圈以及所述介质部件各具有画框结构。
33.一种和一个或更多的其它部件一起用于隔离组件中的介质部件，该隔离组件用于使岐管和燃料电池堆的表面隔离，该介质部件配置成当在所述隔离组件中使用时，所述介质部件和所述岐管相邻且接触，并且所述一个或更多的其它部件按倚靠关系位于所述介质部件和所述堆之间，所述介质部件配置成抑制在所述一个或更多的其它部件中的一个或多个的表面上堆积的碎片和所述岐管的表面上堆积的碎片桥接。
34.依据权利要求33的介质部件，其中所述一个或更多的其它部件包括靠着所述堆的所述表面的湿垫圈、靠着所述湿垫圈的陶瓷部件、以及按倚靠关系设置在所述陶瓷部件和所述介质部件之间的干垫圈，并且其中所述介质部件配置成使所述介质部件的上端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个的每一个的上端处的上表面。
35.依据权利要求34的介质部件，其中所述介质部件还配置成使所述介质部件的下端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个的每一个的下端处的上表面。
36.依据权利要求35的介质部件，其中所述湿垫圈、所述陶瓷部件以及所述干垫圈各具有画框结构，并且其中所述介质部件具有画框结构。
37.一种具有按画框结构排列的第一和第二水平部件以及第一和第二垂直部件的介质部件，其中所述第一和第二水平部件中的一个或多个沿垂直方向的宽度大于所述垂直部件沿水平方向的宽度。
38.依据权利要求37的介质部件，其中所述介质部件在600℃下具有大于108欧-厘米的介质电阻率。
39.依据权利要求38的介质部件，其中所述介质部件包括云母。
权利要求
1.一种燃料电池系统，包括具有正电势端和负电势端的燃料电池堆；用于对或从所述燃料电池堆的表面耦合气体的岐管；位于所述岐管和所述堆之间的、用于使所述岐管与所述堆电隔离的电隔离组件；以及用于调整所述岐管的电势以便阻止电解液从所述堆跨过所述电隔离组件移动的单元。
2.依据权利要求1的燃料电池系统，其中所述单元连接在所述燃料电池的所述正电势端和所述岐管之间。
3.依据权利要求2的燃料电池系统，其中所述单元把所述岐管的电势调整到等于或者大于所述堆的所述正电势端处的电势。
4.依据权利要求2的燃料电池系统，其中所述单元包括电源。
5.依据权利要求4的燃料电池系统，其中所述电源包括其负端子和所述燃料电池堆的所述正电势端连接以及其正端子和所述岐管连接的电池。
6.依据权利要求5的燃料电池系统，其中所述电池提供所述正端子和所述岐管之间的电势，该电势等于或者大于所述堆的所述正电势端处的电势。
7.依据权利要求2的燃料电池系统，其中所述单元是电导体。
8.依据权利要求7的燃料电池系统，其中所述电导体是电线。
9.依据权利要求1的燃料电池系统，其中所述电隔离组件包括邻接所述岐管的介质部件，以及一个或更多的其中包括一个或更多的其它部件，所述其它部件包括按相倚靠关系设置在所述堆和所述介质部件之间的垫圈。
10.依据权利要求9的燃料电池系统，其中所述介质部件是云母片。
11.依据权利要求10的燃料电池系统，其中所述云母片包括503P金云母。
12.依据权利要求9的燃料电池系统，其中所述一个或更多的其它部件包括靠着所述堆的所述表面的湿垫圈、靠着所述湿垫圈的陶瓷部件、以及按倚靠关系设置在所述陶瓷部件和所述介质部件之间的干垫圈。
13.依据权利要求12的燃料电池系统，其中所述湿垫圈、所述陶瓷部件、所述干垫圈以及所述介质部件各具有画框结构。
14.依据权利要求13的燃料电池系统，其中所述介质部件的上端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个中的每一个的上端处的上表面。
15.依据权利要求14的燃料电池系统，其中所述介质部件的下端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个中的每一个的下端处的上表面。
16.依据权利要求15的燃料电池系统，其中所述单元包括其负端子和所述燃料电池堆的所述正电势端连接以及其正端子和所述岐管连接的电池。
17.依据权利要求15的燃料电池系统，其中所述单元包括连接在所述燃料电池堆的所述正电势端和所述岐管之间的电线。
18.依据权利要求9的燃料电池系统，其中所述介质部件配置成抑制在所述一个或更多的部件中的一个或多个的表面上堆积的碎片与所述岐管的表面上堆积的碎片桥接。
19.依据权利要求18的燃料电池系统，其中所述一个或更多的部件中的所述一个或多个的所述表面是朝上的表面，并且所述岐管的所述表面是朝上的表面。
20.依据权利要求1的燃料电池系统，还包括一个或更多的其它岐管，其中的每一个相邻于所述堆的一个或更多的其它表面中的一个不同表面；以及连接所述岐管以及所述其它岐管，从而所述岐管以及所述其它岐管处于大致相同的电势的电组件。
21.依据权利要求1的燃料电池系统，还包括一个或更多的其它岐管，其中的每一个相邻于所述堆的一个或更多的其它表面中的一个不同表面；一个或更多的其它电隔离组件，其中的每一个位于一个不同的其它岐管和与该其它岐管相邻的所述堆的其它表面之间，用于使该其它岐管与所述堆电隔离；以及一个或更多的其它单元，其中的每一个用于调整一个不同的其它岐管的电势，从而阻止电解液从所述堆通过与该其它岐管相邻的其它电隔离组件移动。
22.一种阻止电解液从燃料电池堆通过位于所述燃料电池堆的表面和岐管之间的、用于使所述堆与所述岐管电隔离的电隔离组件流动的方法，所述方法包括调整所述岐管的电势，从而阻止电解液从所述堆流动。
23.依据权利要求22的方法，其中把所述岐管的所述电势调整成等于或者大于所述堆的所述正电势端处的电势。
24.依据权利要求22的方法，其中通过在所述岐管和所述燃料电池堆的正电势端之间连接电池和电导体中之一来调整所述岐管的所述电势。
25.依据权利要求24的方法，其中所述电导体是电线。
26.依据权利要求22的方法，其中所述隔离组件包括和所述岐管相邻的介质部件，以及一个或更多的按倚靠关系设置在所述堆和所述介质部件之间的其它部件，并且所述方法还包括抑制所述一个或更多的其它部件中的一个或更多部件的表面上堆积的碎片与所述岐管的表面上堆积的碎片桥接。
27.依据权利要求25的方法，其中所述多个其它部件包括靠着所述堆的所述表面的湿垫圈、靠着所述湿垫圈的陶瓷部件以及按倚靠关系设置在所述陶瓷部件和所述介质部件之间的干垫圈，并且其中所述抑制包括把所述介质部件配置成使所述介质部件的上端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个的每一个的上端处的上表面。
28.依据权利要求27的方法，其中所述配置还使得所述介质部件的下端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个的每一个的下端处的上表面。
29.一种燃料电池系统，包括燃料电池堆；用于对和从所述燃料电池堆的表面耦合气体的岐管；以及用于使所述岐管和所述堆电隔离的电隔离组件，其包括与所述岐管相邻的介质部件、以及按倚靠关系设置所述介质部件和所述堆之间的一个或更多其它部件；以及其中所述介质部件配置成抑制在所述一个或更多的部件中的一个或多个的表面上堆积的碎片与所述岐管的表面上堆积的碎片桥接。
30.依据权利要求29的燃料电池系统，其中所述一个或更多的其它部件中的所述一个或多个的所述表面是朝上的表面，并且所述岐管的所述表面是朝上的表面。
31.依据权利要求29的燃料电池系统，其中所述一个或更多的其它部件包括靠着所述堆的所述表面的湿垫圈、靠着所述湿垫圈的陶瓷部件、以及按倚靠关系设置在所述陶瓷部件和所述介质部件之间的干垫圈，并且其中所述介质部件配置成使所述介质部件的上端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个中的每一个的上端处的上表面。
32.依据权利要求31的燃料电池系统，其中所述介质部件还配置成使所述介质部件的下端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个中每一个的下端处的上表面。
33.依据权利要求32的燃料电池系统，其中所述湿垫圈、所述陶瓷部件、所述干垫圈以及所述介质部件各具有画框结构。
34.一种和一个或更多的其它部件一起用于隔离组件中的介质部件，该隔离组件用于使岐管与燃料电池堆的表面隔离，该介质部件配置成当在所述隔离组件中使用时，所述介质部件和所述岐管相邻并且所述一个或更多的其它部件按倚靠关系位于所述介质部件和所述堆之间，所述介质部件配置成抑制在所述一个或更多的其它部件中的一个或多个的表面上堆积的碎片与所述岐管的表面上堆积的碎片桥接。
35.依据权利要求34的介质部件，其中所述一个或更多的其它部件包括靠着所述堆的所述表面的湿垫圈、靠着所述湿垫圈的陶瓷部件以及按倚靠关系设置在所述陶瓷部件和所述介质部件之间的干垫圈，并且其中所述介质部件配置成使所述介质部件的上端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈中的一个或多个中的每一个的上端处的上表面。
36.依据权利要求35的介质部件，其中所述介质部件还配置成使所述介质部件的下端处的上表面延伸超过所述岐管、所述陶瓷部件和所述干垫圈的一个或多个中的每一个的下端处的上表面。
37.依据权利要求36的介质部件，其中所述湿垫圈、所述陶瓷部件以及所述干垫圈各具有画框结构，并且其中所述介质部件具有画框结构。
38.一种具有按画框结构排列的第一和第二水平部件以及第一和第二垂直部件的介质部件，其中所述第一和第二水平部件中的一个或多个沿垂直方向的宽度大于所述垂直部件沿垂直方向的宽度。
39.依据权利要求38的介质部件，其中所述介质部件在600℃下具有大于108欧-厘米的介质电阻率。
40.依据权利要求39的介质部件，其中所述介质部件包括云母。
全文摘要
一种带有改进的电隔离的燃料电池系统(200)具有带有正电势端(1c1)和负电势端(1b1)的燃料电池堆(1)，用于对和从该燃料电池堆的表面(1a)耦合气体的岐管(6)，用于使该岐管与该电池堆电隔离的电隔离组件(201)，以及用于调整该岐管的电势从而阻止电解液从该电池堆流过该隔离组件的单元(7)。
文档编号H01M2/08GK101088186SQ200580044538
公开日2007年12月12日 申请日期2005年12月22日 优先权日2004年12月23日
发明者达纳·A·凯利, 莫罕莫德·法鲁克, 基思·戴维思 申请人:燃料电池能有限公司