[发明专利]具有选择为使有用面积最大化的尺寸的燃料电池部件

说明书

背景技术

关于联邦资助的研究或开发的声明

本发明是在由交通运输部/联邦运输代理处所授予的合同编号CA-04-7003-00下利用政府支持进行。因此政府对本发明拥有一定的权利。燃料电池被用来基于电化学反应而发电。在燃料电池单元中包含多种部件。这些部件中有许多典型地是呈板或片的形式而实现。存在用于制备燃料电池部件的多种公知的工艺。

与操作燃料电池相关联的一个挑战是维持流体在电池堆组件内的适当流动。存在公知的歧管(manifold)和密封布置来保持流体在燃料电池的所需部分内并且防止它们泄漏到燃料电池的其它部分。流体在燃料电池内流动的方式典型地是沿着在一个或多个燃料电池部件中所形成的通道来进行引导。

在燃料电池部件内提供通道的典型方法包括形成板或片并且以凹槽(groove)方式进行切削或机械加工，这些凹槽创建用于在燃料电池内引导流体流动(fluid flow)的通道(channel)。与这种方法相关联的一个缺点是切削或机械加工工艺花费大量时间。这种工艺倾向于增加与燃料电池部件相关联的成本。

发明内容

一种示例性燃料电池部件，包括：大致平面的本体，其具有由该本体的长度和宽度所定义的总面积。总面积的第一部分由第一燃料电池特征部所占据，该第一燃料电池特征部使第一部分不可用于至少一个燃料电池功能。总面积的第二部分由第二燃料电池特征部所占据，该第二燃料电池特征部使第二部分不可用于燃料电池功能。总面积的第三部分被认为是可用于燃料电池功能的部件的有效区域。大致平面的本体的长度对宽度的长宽比依赖于第一部分的尺寸和第二部分的尺寸之间的关系。

一种制备燃料电池部件的示例性方法，包括：确定部件的总面积的第一部分的尺寸。第一部分必须由第一燃料电池特征部所占据，该第一燃料电池特征部使第一部分不可用于至少一个燃料电池功能。方法包括：确定总面积的第二部分的尺寸，该第二部分必须由第二燃料电池特征部所占据，该第二燃料电池特征部使第二部分不可用于燃料电池功能。选择用于部件的总长度和总宽度的尺寸以确立满足关系式的长度对宽度的长宽比，关系式依赖于第一部分的尺寸和第二部分的尺寸之间的关系。

所公开示例的各种特征和优点，对于本领域技术人员而言从下列详细说明将变得显而易见。伴随于该详细说明的附图可以简要地描述如下。

附图说明

图1示意性地示出燃料电池的选定部分。

图2示意性地示出示例燃料电池部件的选定特征部(feature)。

图3示意性地示出另一示例燃料电池部件的选定特征部。

图4示意性地示出图3中所示的燃料电池部件的相反侧的选定特征部。

图5是来自图3的示例燃料电池部件的选定部分的端视图。

具体实施方式

图1是可用于产生电能的诸如燃料电池10的电化学电池的示意性的横截面表示。该示例燃料电池10包括多个部件，诸如流体输送板12、14。在一个示例中，流体输送板12被认为是阴极水输送板，而流体输送板14被认为是阳极水输送板。阴极与阳极水输送板12、14处于膜电极组件16的相反侧，该膜电极组件16包括诸如质子交换膜18的电解质、阴极催化剂20以及阳极催化剂22。诸如气体扩散层的额外公知部件也可以包括在内，但却在图1中没有示出。

阴极水输送板12包括多个流体流通道32，它们彼此而且与阴极催化剂20流体连通(fluid communication)。示例流体输送板12还包括流体流通道34，它们在本示例中被构造成运送冷却剂。同样地，阳极输送板14包括流体流通道36，它们彼此而且与阳极催化剂22流体连通。冷却剂通道38被设置在输送板14上。在一个示例中，通道32在燃料电池内引导诸如空气的氧化剂，而通道36贯穿燃料电池引导诸如氢气的燃料。

对于为多于一个功能(例如，反应物分布和冷却剂传送)提供服务的诸如流体输送板12、14的燃料电池部件，可能存在与那些功能的每个相关联的矛盾要求，使得燃料电池部件的一个部分可能对某一燃料电池功能有用而对另一功能则无用。所公开的示例示范了本发明的一个实施例如何通过选择部件的尺寸长宽比(aspect ratio)使其面积最大化，而在用于所选定的燃料电池功能的燃料电池部件上提供最大面积(maximum area)。