[发明专利]质子交换膜燃料电池

说明书

本发明涉及质子交换膜燃料电池。质子交换膜燃料电池包括阳极催化剂层、阴极催化剂层、将阳极催化剂层与阴极催化剂层分开的质子交换膜、被配置为向阴极催化剂层供应氧气的氧气入口，以及与氧气入口分开且被配置为向阳极催化剂层供应氢气的氢气入口。所述燃料电池可运行，以将来自氢气入口的氢气在阳极催化剂层转化为氢离子并在阴极催化剂层产生H₂O副产物，其中氧气与氢离子在该阴极催化剂层发生反应。所述燃料电池包括用于H₂O副产物的水出口，所述水出口与氧气入口分开。

技术领域

本发明涉及燃料电池。更特别地，本发明涉及质子交换膜燃料电池。

发明内容

一方面，本发明提供了质子交换膜燃料电池，其包括阳极催化剂层、阴极催化剂层、将阳极催化剂层与阴极催化剂层分开的质子交换膜、被配置为向阴极催化剂层供应氧气的氧气入口，以及与氧气入口分开且被配置为向阳极催化剂层供应氢气的氢气入口。所述燃料电池可运行，以将来自氢气入口的氢气在阳极催化剂层转化为氢离子并在阴极催化剂层产生H₂O副产物，其中氧气与氢离子在该阴极催化剂层发生反应。所述燃料电池包括用于H₂O副产物的水出口，所述水出口与氧气入口分开。

另一方面，本发明提供了质子交换膜燃料电池，其包括阳极催化剂层、阴极催化剂层、将阳极催化剂层与阴极催化剂层分开的质子交换膜、被配置为向阴极催化剂层供应氧气的氧气入口，以及与氧气入口分开且被配置为向阳极催化剂层供应氢气的氢气入口。所述阳极催化剂层、阴极催化剂层、氧气入口和氢气入口位于质子交换膜的一侧。

又一方面，本发明提供了质子交换膜燃料电池，其包括阳极催化剂层、阴极催化剂层、配置为将氧气供应到阴极催化剂层的氧气入口、与氧气入口分开且被配置为向阳极催化剂层供应氢气的氢气入口、位于阳极催化剂层与氢气入口之间的第一疏水层、位于阴极催化剂层与氧气入口之间的第二疏水层，以及亲水性排水装置，其定位为通过质子交换膜接收在阴极催化剂层产生的H₂O副产物。

附图说明

图1是现有技术质子交换膜(PEM)燃料电池的示意图，其中通过空气流场排出水。

图2是交错式背接触PEM燃料电池的示意图。

图3是图2的多个燃料电池的背对背布置示意图。

图4是图2的燃料电池的第一制造工作流程的示意图。

图5是图2的燃料电池的第二制造工作流程的示意图。

图6是根据另一实施方案的交错式背接触PEM燃料电池的示意图。

图7是图6的燃料电池的第一制造工作流程的示意图。

图8是图6的燃料电池的第二制造工作流程的示意图。

发明内容

在详细解释本发明的任何实施方案之前，应理解，本发明在其应用方面不限于在以下描述中阐述或在以下附图中示出的构造和组件布置的细节。本发明能够具有其它实施方案并且以各种途径实践或进行。

图1示出了现有技术燃料电池10，并更具体地示出了质子交换膜34 (PEM)燃料电池10。燃料电池10包括电极12、14、氢气供应通道16和氧气供应通道18，所述氧气供应通道18通过包括五层的燃料电池堆22与氢气供应通道16分开。