CN101790809A - 用于互连电化学电池的布置、燃料电池组件和制造燃料电池装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于互连电化学电池的布置，该电化学电池具有如此类型，即，具有置入阳极气体扩散层(208)和阴极气体扩散层(210)之间的膜电极组件(MEA)，和分别地被耦接到阳极和阴极气体扩散层(GDL)的第一和第二集电器，其中第一集电器从一个电池的阳极侧延伸到相邻电池的阴极侧，并且其中电池部件被夹持到一起。与第一电化学电池(200a)的阳极气体扩散层(GDL；208)接触的第一集电器(206)被配置为经由惰性和导电构件(204b)而被连接到第二、相邻电化学电池(200b)的阴极侧，而不与所述相邻电池的电化学活性部件电化学接触。

Description

用于互连电化学电池的布置、燃料电池组件和制造燃料电池装置的方法

技术领域

本发明主要涉及电化学电池，并且具体地涉及燃料电池，其中在MEA接触区域中的腐蚀和/或毒化得以减轻，从而延长了服务寿命。

背景技术

在国际专利申请PCT SE2007/050222中和在PCT SE2005/001514中公开了本发明所考虑的燃料电池的类型。

具有这种类型的燃料电池通常包括以下设计特征/功能：

1)形成阳极气体腔室的密封功能。这是通过使用粘结剂而实现的，该粘结剂由此将膜电极组件(MEA)密封到阳极集电器(currentcollector)箔(foil)。

2)用于将氢气分布到燃料电池装置中的不同电池的气体分布功能。这是通过形成带有用于氢气的气体通道的支撑板而实现的。利用粘结剂和/或夹持器将燃料电池联结到支撑板。从该支撑板，存在导向每一个电池的阳极气体腔室的孔。

3)从一个电池收集电流并且优选地以最小电阻并且以使得在电池的活性区域(active area)之上获得均匀电流密度的这种方式将其分布到相邻电池的电互连功能。

4)夹持特征。通过使得燃料电池经受夹持力，在电池内的内电阻即在不同材料之间的接触电阻和材料内侧的比电阻降低(例如通过压缩气体扩散层(GDL)，它的纤维间连接得以改进)。类似于电接触，还通过夹持改进了导热性并且由此能够从反应层(即电极)耗散更多热量。夹持特征紧密地与电互连功能相关联。

一起应用的所有这些设计特征/功能形成了燃料电池装置。

在根据以上引用的专利申请的现有技术装置中，利用从一个电池的阳极GDL导向相邻电池的阴极GDL的导电集电器箔获得了多电池燃料电池装置的互连功能。在相邻电池的GDL处，存在到夹持器(例如镀金金属网)的电接口(接触区域)，该电接口在阴极GDL之上分布电流。GDL因此作为可压缩元件工作，当电池被夹持到一起时，朝着所述的网推压该箔。

利用这种设计的一个缺点在于，集电器箔应该部分地覆盖相邻电池的阴极GDL(即在箔和网之间的互连区域下面)，由此阻碍空气到达GDL的那个部分和位于它下面的MEA。

这种设计的另一缺点在于，集电器箔能够与相邻电池的MEA的阴极形成电化学接触。当在电化学阴极反应(2H++2e-+¹/₂O2→H2O)中产生的水在集电器箔和阴极GDL与MEA之间形成电化学电解质时，这能够发生。阴极的电化学势引起离子(例如Cu-离子)从导电箔并且可能还从它的粘结剂溶解。离子然后被输送到MEA中，在此处它们将毒化催化剂和传导离聚物的质子。以此方式产生的水还能够在镀金网和导电箔之间形成原电池(galvanic cell)，由此从箔溶解离子。

关于根据本申请中的图1设计的现有技术燃料电池装置的寿命试验已经表明，在500个工作小时之后，性能降低程度大于45％。关于这种电池膜的测试后分析(利用能量色散X射线光谱法)已经表明，该膜包含有可能来自在阴极侧处的导电带的Cu-离子。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于串联地互连电化学电池特别是燃料电池的、改进的布置，由此腐蚀问题得以消除或者至少被显著地减轻，并且有效使用寿命得以延长。本发明的第二个目的是改进在燃料电池的部件之间的导热性从而热量被更加容易地耗散并且从而燃料电池在操作期间保持更加均匀的温度。这还将改进燃料电池的寿命。

利用如在权利要求1中限定的发明实现了这些目的。

通过将阳极集电器与相邻电池的阴极分离同时仍然提供电接触，有效地阻碍了对于MEA的腐蚀和离子释放。

在本发明的另外的方面中，还提供一种制造包括如在权利要求1中限定的布置的燃料电池组件的方法。

本发明还涉及一种结合了如在权利要求1中限定的布置的燃料电池组件。

现在将参考附图描述本发明。附图仅仅是概略示意而且并未按照比例绘制。在说明书中对于“上”或者“下”的引用应该被解释为在图中的定向，同时记住燃料电池在使用中能够具有任何定向。

附图说明

图1示意现有技术燃料电池装置；

图2a示意本发明的第一实施例；

图2b示意本发明的第二实施例；

图3示意本发明的第三实施例；

图4a示意本发明的第四实施例；

图4b是示意折叠的、图4a的概略截面(某些元件未示出)；

图5a概略地示意根据本发明的电池的制造；

图5b是通过从图5a中的过程获得的已组装电池在B-B处的截面视图(添加了夹持器)；

图6示意本发明的概略生产方案；

图7示出一种电池布置，其中阴极GDL大于阳极GDL；

图8示出带有框架的一个实施例，其中在箔顶部上的粘结剂不是导电性的；

图9示出一个实施例，其中MEA在框架下面之中仅仅延伸至框架的部分宽度处；

图10示意能够在本发明中使用的夹持器；

图11示意四电池单元；

图12示意在图11的单元中使用的支撑板；

图13是示出不同的四电池单元的极化曲线的图表。

具体实施方式

图1示出根据最接近现有技术的一种燃料电池装置。它包括串联地互连的多个燃料电池(示出三个电池)。该堆被设于支撑板111上，在支撑板111上安装所有的电池。每一个电池包括阳极GDL 108和阴极GDL110，在它们之间置入MEA 109。利用集电器箔106′获得了在电池之间的电互连，集电器箔106′被连接到一个电池的阳极GDL 108和相邻电池的阴极GDL 110，并且因此在一端处起到阳极集电器的作用，并且在另一端处起到阴极集电器的作用。因此，在支撑板111上，箔被设于一个电池组件的底部处(在图中中间处)，它从那个电池组件延伸出来并且进一步延伸以部分地止靠在相邻电池的MEA上(在图中向左)，并且在与相邻电池的阴极GDL 110接触时终止。

在每一个电池的顶部上设置惰性、可透空气的夹持构件104，夹持构件104能够是镀金金属网或者穿孔钢板。最终，在整个电池阵列之上设置顶板118以将部件紧密地保持到一起并且降低内部电阻。在顶板中，存在气体进口117。在支撑板下面优选地存在底板(在图1中未示出)。

如能够在图1中清楚地看到地，集电器箔105、106′、106″将至少部分地与MEA 109接触。在电池操作期间，这种接触能够引起在MEA和箔之间发生电化学反应。这些反应事实上将引起箔腐蚀，由此离子将被释放，并且离子将随后毒化MEA，由此使得电池组件的有效寿命缩短。对于在此处形成水的、具有高电化学势的阴极侧而言尤其是这种情形。对于阳极侧，导电粘结剂作为阻止腐蚀的保护层工作。

为了消除有害的腐蚀/毒化，本发明提供一种设计改进，即进行如此设置，用于防止来自一个电池的集电器箔与该电池被连接到的相邻电池的阴极GDL和MEA的阴极侧形成接触。

因此，在本发明的最一般的方面，相反通过将从一个电池的阳极侧延伸的集电器箔连接到相邻电池的夹持器的导电部分而实现了到相邻电池的电接触，而不与那个电池的MEA或者阴极GDL形成任何直接物理接触。该夹持器的导电部分与阴极GDL接触，由此调和从该箔的电接触，由此避免MEA腐蚀和伴随的毒化。

表达“夹持器”包括压缩燃料电池并且将电流均匀地分配到燃料电池的一个或者几个部件。夹持器能够具有是惰性的并且呈现高导电性的可透空气的部件(夹持构件)，例如镀金不锈钢网或者具有用于气体渗透的孔隙的镀金板/箔。在其它实施例中，夹持器能够仅仅包括具有适当图案化的夹持板。

利用集电器箔的这种布置，电流被转移到相邻电池的阴极。这种设计的优点在于，导电箔部件(包括导电粘结剂)仅仅需要在阳极条件下是电化学惰性的。这是因为仅仅夹持器与相邻电池的阴极GDL和MEA的阴极侧接触。

术语“导电箔”应该被理解成涵盖带有导电粘结剂的铜带，或者无论是否带有导电粘结剂的、涂覆锡(Sn)的铜箔。它还可以是薄的碳基材料，例如但是不限于由热膨胀石墨制成的石墨箔、碳纤维布、复写纸材料、以上所列材料的组合。它还能够是任何其它导电箔材料，只要它的结构性能满足由电池中的环境所设定的要求。

大体上，本发明提供一种用于互连电化学电池的布置，该电化学电池具有如此类型，即，具有置入阳极气体扩散层和阴极气体扩散层之间的膜电极组件(MEA)，和分别地被耦接到所述阳极和阴极气体扩散层(GDL)的第一和第二电流收集器，其中该第一集电器能够是从一个电池的阳极侧延伸到相邻电池的阴极侧的导电箔，并且其中电池部件被夹持到一起。

与第一电化学电池的阳极气体扩散层接触的第一集电器被配置为经由惰性导电夹持构件而被连接到第二、相邻电化学电池的阴极侧，而不与相邻电池的电化学活性部件电化学接触。

适当地，形式为绝缘元件的间隔器构件被置入第一电池的阳极集电器和第二、相邻电池的阴极侧之间，其中由所述惰性导电构件提供电连接。

在图2a中示意具有新的设计的第一实施例。

示出分别地串联连接的两个电池200a和200b。每一个分别地包括阳极GDL 208a和208b、阴极GDL 210a和210b、MEA 209a和209b，以及惰性导电夹持元件204a和204b。

导电箔206被设于第一电池200a的阳极部分之下(向左)并且向右延伸出去以连接到第二，相邻电池200b。

在该实施例中，绝缘间隔器构件201被置入阳极导电箔206(从一个电池200a的阳极侧下面、在图中向左延伸)和相邻电池的MEA 209b之间，从而当组件被挤压到顶部夹持板(例如通过将顶部夹持板和底板夹持/旋拧到一起，图中未示出)时，到相邻电池200b的夹持器部件204b(例如镀金网或者钢板)的电连接得以确保，而在同时确保了箔206被从相邻电池200b的MEA 209b电化学绝缘。因此，当被所述惰性导电构件204b朝着间隔器构件201夹持时，第一集电器206具有与所述间隔器构件201的上表面接触的延伸部分。

应该优选地如此选择这个电连接的定位，使得冷凝水不能在集电器箔和MEA之间形成电化学电池。这种电化学电池能够用作用于在腐蚀过程中释放的离子的通道。

然而，如果采取其它措施从而能够避免在相邻电池的阴极和阳极箔206之间形成电化学电池，则电连接的定位将不是那么关键性的。例如通过使得间隔器构件材料的表面具有疏水性或者关于液体膜形成引入某种其它屏障，则水将不会那么容易地扩散到电池环境中不期望的位置。

在图2b示意的另一实施例中，电池之一(在图中向右的那一个)的夹持器部件204b(例如镀金网)被以一定角度向下弯曲从而它延伸离开电池组件而不与同一电池的MEA形成接触以接触相邻电池(在图中向左的那一个)的集电器箔206。绝缘间隔器构件201被置于夹持器部件(即网)上并且被顶板218向下挤压，由此将网204b电连接到集电器箔206。

因此，在该实施例中，间隔器构件的底表面与所述第一电池200a的膜电极组件(MEA)的一部分接触，并且惰性导电构件204b被夹持在所述间隔器构件201的底表面和集电器206之间。优选地在电池制造/组装期间利用粘结器联结所述间隔器构件。

这里，惰性导电构件204b从间隔器构件201的底部向上延伸并且与相邻电池200b的阴极GDL 210b形成接触。

夹持器部件204(例如镀金网)还能够具有机械完整性，从而当根据图2b而被成形时，夹持器部件的弹簧作用力确保了电接触。

所述间隔器构件201优选地是可压缩垫，并且应该优选地由在燃料电池环境中为惰性的多孔塑性材料制成。优选地，材料或者材料表面还应该是疏水性的从而能够避免冷凝水形成液体膜。用于间隔器构件的适当材料的实例有多孔聚四氟乙烯(PTFE)或者类似的疏水性材料、多孔硅橡胶或者另一种可压缩的并且惰性的塑性材料。如果材料在其本身不是疏水性的，则应该优选地利用疏水性材料例如PTFE涂覆它。以上关于图2b所示的间隔器构件列出的性质，还适用于间隔器的其它实施例例如在下面描述的并且在这里的其它图中示意的框架结构。

间隔器构件201还能够是不可压缩的，但是这对于正确地确定垫的尺寸提出更高的要求和/或为部件208和210选择更加可压缩的GDL材料提出了更高的要求。在这种情形中，它能够由无孔PTFE或者硅制成。

图3是示意如何能够使用根据图2a和2b的基本原理而根据本发明进一步的实施例设计多燃料电池的概略顶视图。

支撑板311被设于底部处并且能够由塑性、电绝缘材料制成并且包括氢气供应系统。在图3中，部件311还能够是当在使用中时被联结到其它部件因此形成支撑板的塑料箔。支撑板的这种设计也能够由技术人员应用于其它实施例而不需要任何进一步的创造性工作。在支撑板上，利用粘结器联结导电箔，例如铜带或者石墨薄板/箔/构件。在箔上联结阳极GDL，并且在支撑板311和导电箔306上开出一个或者几个孔321。通过在支撑板311和箔306中的孔321，氢气被馈送到大致由阳极GDL的区域310及其厚度限定的阳极燃料腔室中。

MEA 309被联结在阳极GDL之上并且在支撑板和箔的一部分之上延伸。在MEA 309的顶部上并且基本与阳极GDL相对准地设置阴极GDL。

直至这个阶段，以单体形式(即MEA、导电箔和中间支撑板)建立三个(在该实例中)电池。中间支撑板仅被用于安装的目的。电池通过沿着在图中示意的虚线C切割而被分离成离散的部件并且位于支撑板311上，使得在它们之间存在小的距离，从而避免在电池之间短路。

如能够看到地，箔然后将被成形从而将形成延伸离开(在图中向右)电池组件的“翼片(flap)”325。如在下面描述地，这个“翼片”被用于经由间隔器构件319与相邻电池形成接触。

最终，施加惰性导电夹持器部件304(例如镀金的、可透气体的金属网)以覆盖MEA和GDL的整个组件并且在MEA部件的周边之上稍微地延伸出去。在支撑板沿着它的长边(在图3中的上侧)的周边处，设置间隔器构件319。箔306被向上弯曲并且它的“翼片”325以与图2a所示相同的方式被置于间隔器构件319的顶部上。形式为金网304的夹持器部件将覆盖在置于间隔器构件319的顶部上的箔从而实现电接触。

因此，间隔器构件319向其一侧邻近于电池布置定位，并且其中集电器306从每一个电池相对于电池布置的纵向方向垂直地延伸并且形成翼片325。翼片325被配置为相对于电池延伸偏移，从而翼片的一个部分邻近相邻的电池定位，并且其中所述翼片从它所属的电池的阳极侧延伸并且向上从而位于所述间隔器构件319的顶表面上，在此处它被惰性导电构件304夹持。

可选地，能够通过提供能够由与间隔器构件319相同的材料制成的框架结构320封装GDL/MEA/GDL单元/堆。这个框架的目的是i)用于确保MEA被向下推至导电箔306的阳极部分的粘结剂，由此改进粘结剂密封的气体密封性质，ii)用于降低对于大的密封区域的需求，iii)用于为夹持器部件(例如镀金网)提供更好的机械支撑从而它在活性区域之上较少地向上弯曲，和iv)用于改进在支撑板和夹持器之间的热传递。框架结构的这个具体设计方面能够由技术人员应用于任何其它实施例而不需要创造性工作。因此，能够在这里示出的所有的实施例中实现以上公开的框架。

这种设计解决了当使用粘结剂密封阳极腔室(如在现有技术中)时能够发生的问题，即，当过压被施加到氢气时，粘结剂性能可能不是足够的并且MEA可能被从阳极导电箔提升。由此，可能发生气体泄漏。在更高温度下当粘结塑料变得更软并且它的粘着作用力降低时，这个问题加重。间隔器框架的目的因此在于防止这种泄漏并且使得能够在更高阳极腔室压力下使用这种类型的燃料电池(这在某些系统中可能是主导)，这种燃料电池系统设计的一个实例是所谓的“闭端(dead-end)”系统。

图3的设计具有的一个优点在于，能够从位于卷筒上的材料以连续的方式通过旋转染色(dye)切割产生燃料电池。

在一个优选的实施例中，用于电接触的间隔器框架和间隔器构件能够被集成到一个中。这在图4a-b中概略地示意出，其中围绕间隔器框架420缠绕来自一个电池的阳极侧408的集电器箔406，由此提供与相邻电池的阴极侧410的接触。箔406的这个折叠部分应该与第一电池即该箔所属电池的部分电绝缘，从而不使电池短路。在相邻电池上在导电夹持器404(例如镀金网)提供电接触之处提供接触区域419。能够作为在箔上的绝缘材料层或者作为置入部件之间的、薄的绝缘材料构件提供在425处的绝缘。只要电池不被短路，则任何其它绝缘方式当然是可能的。

在图5a-b中概略地示意另一优选实施例。在该实施例中，能够在例如旋转冲孔自动机中并且根据包括6个步骤的(其中能够作为在图5a中在A和A之间的截面观察到步骤6)、在下面并且在图6中描述的生产方案而以连续方式生产各个电池。

步骤1：在导电箔中形成用于气体进入/离开阳极的孔。如果使用导电粘结剂，则它应该如由图6中的点线示意地被向上放置。可选地，中间支撑板能够被放置在导电带下面(在图6中未示意)。

步骤2：将阳极GDL 508置于导电箔506上。阳极GDL应该位于孔之上从而它对应于将在较晚的步骤中被置于顶部上的阴极GDL 510。

步骤3：MEA 509应该被置于阳极GDL之上，被导电箔506的粘结剂联结和密封，并且由此形成每一个电池的阳极气体隔室。

步骤4：现在框架结构520被置于MEA的顶部上。应该如此定位框架结构，使得框架的孔位于每一个电池的阳极GDL之上。

步骤5：现在阴极GDL被置于框架的孔中并且然后可选地应用热压步骤以更好地集成GDL与MEA。

步骤6：现在通过在点线处切割从彼此分离各个电池部件。通过相对于生产方向扭转电池部件90度并且如在图3中将它们置于支撑板或者箔511上。

在图5b中示出带有夹持器的、两个已被连接的电池。

在图5b中，概略地示意本发明的进一步的实施例。燃料电池组件包括多个(示出两个)燃料电池，每一个燃料电池包括被MEA 509分离的阳极GDL 508和阴极GDL 510，所有的元件均被设于支撑板上。导电箔506通过电池的阳极侧并且向其一侧延伸，并且进一步被向上折叠并且被置于相邻电池的间隔器框架520的顶部上，并且与夹持构件504接触。以例如

的框架520的形式提供间隔器构件，所述框架被设置成夹持MEA和箔506。

在图7中，示意另一实施例。这里，阴极GDL710延伸，从而能够在阴极GDL710和夹持网704(或者穿孔夹持板)之间夹持相邻电池706a的集电器箔而不覆盖电池的活性区域709a。阳极GDL被标为708。请注意当被夹持时，夹持网704与集电器箔706a和阴极GDL710这两者直接接触。因此，阴极GDL在边缘处被暴露于剪应力并且因此它应该优选地具有某种机械完整性。在阳极侧上的集电器箔被标为706b，并且与阳极GDL 708接触。密封该结构的粘结剂被分别地标为723和724。密封区域被标为709b。

在该实施例中，利用层719部分地覆盖/涂覆集电器箔706a，以防止在箔706a和阴极GDL 710或者MEA 709之间电化学接触。所述的层应该优选地覆盖箔706a的部分上侧(在图中)并且是疏水性的从而避免冷凝水形成膜。

新的材料

通过选择用于导电箔的正确的材料，能够进一步改进本发明。在具有这种类型的现有技术电池(用于专利申请的主题)中，使用利用粘结剂涂覆的铜箔，所述粘结剂包含涂覆银的塑料球体。

然而，已经发现当替代地使用涂覆锡的铜箔作为集电器箔时，能够直接地使用涂覆锡的表面而不需要导电粘结剂。因此可以如在图8中所示意地设计电池。它包括支撑板811、分别地GDL 808和810，置入GDL之间的MEA 809、金属网804、间隔器构件801、导电箔806和顶部夹持板818。应该指出，图8所示的电池被绘制成单一电池，但是这种设计还能够在串联连接中使用，如在实例3和5中描述的实施例。

导电阳极箔806在面向支撑板811的一侧上具有粘结剂824。在向上面向MEA和阳极GDL的一侧上，并不利用任何粘结剂覆盖区域809a，而是阳极GDL与涂覆锡的铜箔直接接触。

在围绕阳极GDL区域809a的区域中，即区域809b，放置双面胶带或者粘结剂823以密封阳极气体隔室。重要的是注意在这种设计中，粘结剂823并不需要是导电的并且因此能够消除来自含银粘结剂的银引起污染的风险。

在图9中，在截面中概略地示出在其中实现了创造性思想的、串联的两个燃料电池200a、200b。特别地沿着竖直方向，该图未按比例。

因此，与图中所示意的相比，电池的厚度相对于它的表面延伸事实上小得多。部件的相对厚度也未按照比例。

在这个具体实施例中，该组件基本上包括与图5b的电池组件相同的部件。即存在支撑板900(未在图5b中明确地示意)，在其上利用粘结剂手段联结导电箔906。在箔906上存在阳极GDL 908，在阳极GDL 908的顶部上存在阴极GDL 910，并且MEA 909被置入这些GDL之间。还存在优选地由塑料泡沫材料例如

(属于Rogers Corporation的商标)制成的框架结构920。如上结合图2中的间隔器构件201所述地，其它材料当然是可能的。在该组件的顶部上存在将利用未在这里具体地描述的、适当的装置将组件保持到一起的顶板(夹持板)904。在该实施例中，该夹持板的功能还用作阴极集电器。

这个实施例的具体特征在于，MEA 909在框架下面之中仅仅延伸到框架的部分宽度处。如果该框架例如是大约2mm，则MEA边缘将在框架下面之中延伸大约1mm。可能的是，能够使用仅仅少至0.5mm的MEA边缘，并且仍然保持适当的夹持和防泄漏状态。以此方式，当活性区域是几个cm²时，能够节约多达20％的MEA材料，这将显著地减少生产成本，因为MEA迄今为止是最昂贵的燃料电池部件。

为了进一步改进该装置，能够在框架920的底侧即框架920的接触MEA 909的那个表面上提供适当的粘结剂922或者胶水。在本发明的燃料电池装置中使用的适当的粘结剂应该是：1)不可溶于水的，2)在工作燃料电池的电化学环境中非反应性的和耐溶解的，3)所被溶解的化学组分不应该毒化燃料电池，4)在高达80℃下耐热。这种产品的实例有来自3M集团的VHB型粘结剂。

MEA的高度或者厚度仅仅为20-50μm，所以当夹持电池时能够容易地容纳可压缩框架材料和粘结剂/胶水以形成紧密密封。

在图11中概略地示意4电池单元的优选实施例的设计。

这里，本发明的燃料电池是具有3-8个电池的多电池单元。所述单元具有为0.2-1.0mm、优选地0.3-0.8mm的厚度并且被穿孔从而实现到阴极GDL 1120a-d的适当气体入口，并且被用作阴极集电器的、涂覆金的不锈钢夹持板1110。阳极GDL被标为1125a-d。这个燃料电池的夹持器1110适当地为带有开出(冲出)的孔从而产生如在图10中所示的形状的、16mm乘45mm的钢板。

膜电极组件1130a-d能够适当地是来自Gore的Primea 5710。气体扩散层(GDL)被设于两个电极上，使得它们的微孔侧转向MEA。

阳极集电器1140由涂覆锡的铜箔制成，该铜箔在面向MEA和GDL的一侧上具有电子传导粘结剂膜。该粘结剂能够是基于填充有涂覆银的聚合物球体的丙烯酸物质的。利用在相对侧上的粘结剂将该箔联结到支撑板。

可选地，能够在面向阳极GDL和MEA的一侧上，在非导电粘结剂被置于在MEA 1130a-d和箔1140a-d之间的密封区域中之处使用涂覆锡的铜箔。所述密封区域因此具有围绕GDL区域的框架的形状(例如，如果GDL具有12×32mm的尺寸，并且MEA具有16×36mm的尺寸，则这些尺寸分别地是框架的内部和外部尺寸)。在MEA和夹持板1100之间，围绕阴极GDL 1120，在MEA和泡沫框架之间使用粘结剂(与泡沫框架相同的尺寸(measure)，3M F9469PC)紧固2mm宽的泡沫框架1150(适当的16乘36mm的外部尺寸、12mm乘32mm的内部尺寸，例如由

4790-92-25041-04制成)。通过延伸和折叠1mm的阳极集电器箔1140并且将其置于夹持板1110和泡沫框架1150b-d之间而形成在电池之间的互连。

在图12中示意在图11所示单元中使用的支撑板。它适当地是被粘结剂结合到一起的3层聚合物箔的夹层。顶层(最靠近燃料电池)是能够在高达大约80℃下耐热并且当被加热时并不膨胀的、0.1mm的塑性材料箔，中间层是0.5mm的PVC箔，底层是与顶层相同或者类似的材料的0.1mm的箔。在中间层中开出适当地2mm宽的通道，从而在整个板之上以蜿蜒的构形延伸并且具有通向每一个电池的细长开口。实线1201示意氢气通过支撑板的流动路径。点线1202示意延伸即流动通道的宽度。还示出通向阳极燃料电池隔室的细长开口1203。

支撑板1160被联结到金属底板1170(Al或者钢)，(还作为冷却元件发挥作用)。这个底板沿着矩形夹持板(1007)的最长边的方向被稍微地弯曲。所述弯曲半径应该通常是10-25cm。

在所述单元中的电池之间的距离(在图11中的“b”)可以改变。如果该距离太小，则特别地在较高功率水平下可能妨碍电池冷却。如果该距离太大，则总体最大功率密度将由于电池的展开(spread out)增加而降低。对于其中在图11中的距离“a”是10-15mm的多电池单元，根据应用和其它几何设计参数，最佳电池距离“b”是0.1-8mm，优选地1-5mm。

优选地，在镀金不锈钢夹持板的顶部上还应该存在塑料盖1180。所述塑料盖还可以被向下夹持到底板并且对于在电池之上的夹持力作出贡献。还应该在塑料盖1180的开口中结合塑料滤尘器1190(优选地疏水性的)，所述开口相应于电池的活性区域。该塑料盖使得夹持板1110a-d能够被制做得更薄并且由此更加易于制造并且具有更低的材料成本。

如果与夹持板适当地电绝缘，则所述塑料盖还可以由金属材料制成或者可以是结合有所述燃料电池的装置的金属或者塑料底盘的一部分。

围绕活性区域(即GDL的区域)的框架构件1150应该优选地由能够向夹持板传热的可压缩和热传导材料制成。进而，热传导材料(例如Gap Pad；Bergquist Company)能够被置于夹持板和塑料或者金属盖之间从而改进到盖的传热。

现在将利用以下非限制实例进一步示意本发明。

实例1(现有技术)

这描述了使用根据现有技术的电池设计进行的寿命试验的结果。这里，燃料电池被组装成4电池单元，每一个电池具有2.25cm²的活性表面(active surface)。弯曲塑料杆用作该组件的夹持器。

所使用的膜电极组件(MEA)是来自Gore的Primea 58(0.4mg Ptcm^-2的阴极、0.4mg Pt cm^-2的阳极，18μm厚的膜)。使用四件MEA，每一个被切割成21mm乘21mm的单件。所使用的气体扩散层(GDL)材料是来自Gore的Carbel产品，其中它们的微孔侧被转向MEA以形成阴极侧和用于阳极侧的E-TEK Cloth A。所有的GDL材料均被切割成15mm乘15mm的单件。

为了形成支撑板，使用每一个为0.8mm厚的三个塑料(PVC)薄片。这三个薄片被标为顶层、中间层和底层。然后根据已在这些薄片上印制的模板开出孔。这些孔形成氢气通过其达到电池的通道。在底层中的孔被用于外部气体连接。使用由TESA供应的双面胶带，这个胶带被联结到中间层的两侧，也带有贯穿这个胶带的孔和通道，并且然后被联结到顶层和底层这两个层，因此终止于三层支撑板“夹层”。

对于每一个电池，然后在这个支撑板的顶部上附着铜带(TESA，4384)，使得涂覆电子传导粘结剂的一侧面向上。使用双面胶带实现到顶板的附着，在这个胶带中开出孔根据在顶板中的那些定位。一片15mm乘15mm、活性区域为2.25cm²的GDL材料被置于孔之上，因此形成阳极集电器。然后将MEA放置在GDL的顶部上，并且然后通过利用例如光滑特氟隆片轻轻地擦下MEA而抵着铜带的粘结剂密封没有覆盖GDL的MEA的表面。然后将15mm乘15mm的第二片GDL放置在MEA的顶部上，与阳极GDL相对准，并且在其顶部上使用具有36孔每cm²的网目的、15mm乘15mm的金网。

铜带的形状被切割成具有锯齿状的形状并且被放置在阴极GDL的顶部上但是在用于这个电池的金网下面，并且用于形成串联的下一电池的阳极集电器。

在阳极处使用纯净和干燥氢气，而阴极与静止空气气氛接触。利用质量流量计(Brooks Instruments)控制氢气流量。利用测压元件(loadcell)(TTI，LD300)控制电流密度。

通过首先打开氢气流15秒，然后每5秒逐步增加电流以在5分钟之后达到1A，从而测试四电池单元。然后在1A下保持电流1小时50分钟。然后每5秒逐步地降低电流以在5分钟之后达到0A。在这之后，该单元被保持在0A下，使得氢气流被切断一小时。然后重复这个测试循环超过250次以达到超过500小时的操作时间。当被打开时，相对于在四电池单元的最大电流下消耗的氢气，氢气流被保持为100％的超额下。

在下面示出在这个寿命试验期间以此方式制造的四电池单元的第三电池的电池电压(当在运行循环中电流在1.0A达1小时50分钟之后被逐步降低为0.8A)：

时间/小时	电池电压/V
		100	0.621
200	0.557
		300	0.523
400	0.443
		500	0.334

表格1

如能够看到地，关于0.8A下的电压的该电池的性能(并且由此功率输出和效率水平)在试验期间被降低几乎50％。

实例2(具有新颖的夹持作用的Cu带)

在该实例中，燃料电池被组装成4电池单元，每一个电池具有2.25cm²的活性表面。作为用于这个组件的夹持器，在每一个电池的任一侧上的孔中插入具有3mm的直径的两个螺钉。这些螺钉穿过具有9孔每cm²的网目尺寸的、尺寸为50mm乘18mm的镀金钢网，该钢网带有铜带和塑料泡沫材料从而防止在它和燃料电池的GDL/MEA之间的任何接触。然后通过这个镀金网和在所钻的孔中插入螺钉以实现所需的夹持压力。

所使用的膜电极组件(MEA)是来自Gore的Primea 58(0.4mg Pt cm^-2的阴极、0.4mg Pt cm^-2的阳极、18μm厚的膜)。使用四件MEA，每一个被切割成21mm乘21mm的单件。所使用的气体扩散层(GDL)材料是来自Gore的Carbel产品，其中它们的微孔侧被转向MEA以形成阴极侧和用于阳极侧的E-TEK Cloth A。所有的GDL材料均被切割成15mm乘15mm的单件。

为了形成支撑板，使用每一个为0.8mm厚的三个塑料(PVC)薄片。这三个薄片被标为顶层、中间层和底层。然后根据已在这些薄片上印制的模板开出孔。这些孔形成氢气通过其达到电池的通道。在底层中的孔被用于外部气体连接。使用由TESA供应的双面胶带，这个胶带被联结到中间层的两侧，也带有贯穿这个胶带的孔和通道，并且然后被联结到顶层和底层这两个层，因此终止于三层支撑板“夹层”。

对于每一个电池，然后在这个支撑板的顶部上附着铜带(TESA，4384)，使得涂覆电子传导粘结剂的一侧面向上。使用双面胶带实现到顶板的附着，在这个胶带中开出的孔根据在顶板中的那些定位。一片15mm乘15mm、活性区域为2.25cm²的GDL材料被置于开出的孔之上，因此形成阳极集电器。然后将MEA放置在GDL的顶部上，并且然后通过利用例如光滑特氟隆片轻轻地擦下MEA而抵着铜带的粘结剂密封没有覆盖GDL的MEA的表面。然后将15mm乘15mm的第二片GDL放置在MEA的顶部上，与阳极GDL相对准，并且在其顶部上使用具有36孔每cm²的网目的、15mm乘15mm的金网。

围绕活性的15mm乘15mm的活性GDL-MEA区域，塑料泡沫材料(PORON)的3mm框架被置于MEA之上。一片铜带的形状被切割成遵循用于这个电池的泡沫框架的形状，并且用于形成串联的下一电池的阳极集电器。在泡沫的顶部上但是在最上面的金网下面放置铜带，铜带被折成条带从而无粘结剂一侧面向上部的金网和下面的泡沫这两者，因此形成这个电池的阴极集电器。

在阳极处使用纯净和干燥氢气，而阴极与静止空气气氛接触。利用质量流量计(Brooks Instruments)控制氢气流量。利用测压元件(TTI，LD300)控制电流密度。

通过每5秒逐步增加电流以在5分钟之后达到0.8A而测试四电池单元。然后在0.8A下保持电流1小时50分钟。然后每5秒逐步地降低电流以在5分钟之后达到0A。然后重复这个测试循环超过450次以达到超过900小时的操作时间。相对于由整个四电池单元消耗的氢气总量，氢气流被保持为6％的超额下。

在下面示出在这个寿命试验期间以此方式制造的四电池单元的第三电池的电池电压(在运行循环中在1小时50分钟之后为0.8A)：

时间/小时      电池电压/V

100            0.562

200    0.57

300    0.565

400    0.562

500    0.547

600    0.552

700    0.547

800    0.545

900    0.537

表格2

这示出利用根据实例2的设计(即使用塑料泡沫材料来防止在铜箔和GDL/MEA之间的直接接触)，关于在0.8A下的电压的性能在900小时之后已经降低了小于5％，由此示出比实例1好得多的寿命性能。

实例3(Cu带+Sn)

在该实例中，如在实例2中组装四电池燃料电池单元，但是差别在于在无粘结剂一侧上利用氧化锡涂覆所使用的铜带(TESA，4385)。带的定向还被改变，从而对于每一个电池，当在支撑板的顶部上附着时，铜带的涂覆氧化锡的一侧面向上。如之前那样，根据在支撑板中的那些开出并且定位在这个铜带中的孔。使用来自Nolato的双面胶带(Adhesive EAD 478)，开出23mm乘23mm的外廓，在这个外廓内开出尺寸为15mm乘15mm的内部正方形。这片带然后被放置在氧化锡带的顶部上从而在顶板中的孔位于粘结剂的15mm乘15mm的、开出的孔内。一片15mm乘15mm、活性区域为2.25cm²的GDL材料被置于15mm乘15mm的、开出的孔中，因此形成阳极集电器。MEA、阴极GDL和夹持器与在实例2中的相同。

通过首先打开氢气流15秒，然后每5秒逐步增加电流以在5分钟之后达到0.8A，从而测试四电池单元。然后在0.8A下保持电流1小时50分钟。然后每5秒逐步地降低电流以在5分钟之后达到0A。在这之后，该单元被保持在0A下，使得氢气流被切断一小时。然后重复这个测试循环超过500次以达到超过2000小时的操作时间。在110h到1220h的时间期间，没有使用氢气流被关闭的、一个小时的切断时间段。当被打开时，相对于整个四电池单元消耗的氢气总量，氢气流被保持为6％的超额下。

在下面示出在这个寿命试验期间以此方式制造的四电池单元的第三电池的电池电压(在运行循环中在1小于50分钟之后为0.8A)：

时间/小时       电池电压/V

100             0.552

200             0.538

300             0.528

400             0.541

500             0.505

600             0.513

700             0.495

800             0.487

900             0.48

1000            0.49

1100            0.487

1200            0.454

1300            0.516

1400            0.508

1500            0.503

1600            0.493

1700            0.482

1800            0.439

1900            0.482

2000            0.472

表格3

这清楚地示出，使用这种新的设计能够达到与实例2相比类似的初始性能。并且在2000h之后关于在0.8A的电压性能的降低小于15％。

实例4

在该实例中，组装4电池单元，每一个电池1100a-d具有3.84cm²的活性表面，并且研究该单元的寿命。在下面的表格4中给出在寿命循环期间在每第50次运行循环内在30分钟之后在1A下的性能变化。

这个燃料电池的夹持器1110是16mm乘45mm、1mm厚的钢板，带有开出的孔，从而产生如在图10中所示的形状。

在图11中概略地示意4电池单元的优选实施例的设计。

这里，本发明的燃料电池是4个电池的多电池单元。膜电极组件(MEA)1130a-d是来自Gore的Primea 5710。Sigracet 34BC的12mm乘32mm的矩形片在两个电极上被用作气体扩散层(GDL)，使得它们的微孔侧转向MEA。阳极集电器1140由涂覆锡的铜箔制成，铜箔在一侧上具有电子传导粘结剂膜。供应商为TESA(产品号No.4385)。粘结剂是基于填充有涂覆银的聚合物球体的丙烯酸物质的。在MEA和夹持板1100之间，围绕阴极GDL 1120，在MEA和泡沫框架之间使用粘结剂(具有与泡沫框架相同的尺寸，3M F9469PC)紧固2mm宽的泡沫框架1150(外部尺寸为16乘36mm、内部尺寸为12mm乘32mm，Poron4790-92-25041-04)。通过延伸和折叠1mm的阳极集电器箔1140并且将其置于夹持板1110和泡沫框架1150b-d之间而形成在电池之间的互连。

在图12中示意在图11所示的单元中使用的支撑板。它是被粘结剂结合到一起的3层聚合物箔的夹层。顶层(最靠近燃料电池)是具有“架空膜质量(Overhead film quality)”的0.1mm的箔，即能够承受达大约80℃的热量而且当被加热时并不膨胀的塑性材料，中间层是0.5mm的PVC箔，底层是具有架空膜质量的0.1mm的箔。在中间层中开出在整个板之上蜿蜒并且具有通向每一个电池的细长开口的2mm宽的通道。

在每一个电池之间的侧向距离，即，在每一个电池的夹持板之间的距离是1mm。

在支撑板后面，作为机械支撑(还作为冷却元件发挥作用)放置1mm厚的不锈钢底板(尺寸：45乘67mm)。以150mm的半径弯曲底板，从而当被向下夹持到底板时，夹持板被张紧。将夹持板和底板拉到一起的螺钉是由塑料制成的，从而电池不被短路。由夹持板在GDL上施加的夹持压力为大致10N/cm²。

使用以下运行循环来循环使用电池。首先打开氢气流(55ml/min)并且电流在30s中从0到1A线性地增加。然后电池在1A下工作30分钟。在这之后，关闭氢气流并且在29分钟30秒时间内电流被设为0A。所述循环被重复1150次。总是利用10欧姆的电阻将电池1短路。

         电池1    电池2    电池3    电池4

循环     (V)      (V)      (V)      (V)

1        0.595    0.629    0.608    0.637

50       0.629    0.656    0.642    0.681

100      0.641    0.659    0.641    0.680

150      0.644    0.663    0.643    0.681

200      0.653    0.664    0.645    0.678

250      0.651    0.666    0.645    0.680

300      0.653    0.660    0.643    0.684

350      0.647    0.656    0.637    0.676

400      0.645    0.652    0.638    0.677

450      0.644    0.649    0.632    0.676

500      0.644    0.653    0.630    0.676

550      0.642    0.646    0.630    0.672

600      0.641    0.649    0.631    0.670

650      0.634    0.643    0.626    0.664

700      0.634    0.637    0.624    0.662

750      0.634    0.638    0.616    0.658

800      0.638    0.637    0.618    0.658

850     0.639    0.637    0.619    0.658

900     0.631    0.632    0.615    0.656

950     0.632    0.627    0.614    0.654

1000    0.629    0.628    0.612    0.648

1050    0.627    0.619    0.602    0.642

1100    0.615    0.603    0.586    0.609

1150    0.597    0.565    0.544    0.577

表格4。

实例5

这个实例描述四电池装置的制造。电池在塑料载体(Makrofol DE1-4，T＝0.1mm)上制成，在该塑料载体中激光切割用于气体进入的孔。在塑料载体的两侧上，作为密封元件放置粘结剂(3M F9469PC)，从而产生支撑箔组件。该四个电池中的每一个由12乘32mm的两个矩形Sigracet 34BC气体扩散层(GDL)构成，从而产生3.84cm²的活性表面。膜电极组件(MEA)是来自Gore的Primea 5710。使用16乘36mm的矩形片。阳极集电器由涂覆锡的铜箔制成，铜箔在一侧上具有电子传导粘结剂膜。供应商为TESA(产品号No.4385)。粘结剂是基于填充银的丙烯酸物质的。粘结剂一侧被向上地放置并且在它的表面上紧固GDL和MEA。0.8mm厚和16乘36mm的镀金(2μm)2331钢被用作阴极集电器和夹持板这两者。在图10中示意夹持板图案。在MEA和镀金夹持板之间，围绕阴极GDL，在MEA和泡沫框架之间使用粘结剂(具有与泡沫框架相同的尺寸，3M F9469PC)紧固2mm宽的泡沫框架(外部尺寸为16乘36mm、内部尺寸为12mm乘32mm，Poron4790-92-25041-04)。通过延伸和折叠1mm的阳极集电器箔并且将其置于镀金夹持板和相邻电池的泡沫框架之间而形成在电池之间的互连。在电池之间的距离为1mm。

该装置被置于底板上，包括弯曲表面，该弯曲表面包括气体通道和气体从底侧的进口和出口。使用以下运行循环来循环使用电池。

首先打开氢气流(55ml/min)并且记录(register)开路电势。然后进行致动步骤，其中电压快速地在3.2和1V之间改变15分钟。随后为极化序列，其中在1小时时间内电势从3.4V扫到2V，同时记录电流。完成10个极化序列。

在图13的极化曲线中示出这个电池在第10个极化序列期间的性能，曲线：A

实例6

使用在图5b中示意的并且在实例5中讨论的本发明的设计，根据成本观点，存在几种可能的改进。在该实例中，已经如下改进了在实例5中描述的4电池单元：1)将带有涂覆Sn的铜箔的导电胶带(类型TESA4385)倒置从而导电粘结剂并不面向阳极GDL。相反，阳极GDL与涂覆Sn的箔直接接触并且在围绕活性区域的密封区域中使用非导电粘结剂(3M F9469PC)，2)电池被分离从而在4电池单元的夹持板之间的距离从1增加到5mm。通过延长箔的连接电池的部分而使这成为可能，3)围绕活性区域的框架构件的宽度被从2降低到1mm，从而活性区域/总区域的比率增加(即GDL尺寸为14×34mm)。以分开地和相组合地这两种方式对设计改进进行了测试。

在图13中给出这些电池在第10次极化序列期间的性能曲线：

1)B扭转涂覆Sn的Cu带：

2)C增加在电池之间的距离：

3)D降低框架宽度：

4)E所有的改变相组合：

曲线B示出与曲线A类似的性能，这示意无论是否带有导电粘结剂，到阳极GDL的集电器箔接触电阻是相同的。

曲线C在低电流下具有与曲线A和B相同的性能，因为它具有相同的活性区域。然而，在高电流下，因为给出更好的燃料电池组件热量耗散/冷却的、在电池之间的更大距离，所以这个4电池单元示出比A和B更好的性能。

曲线D示出由于在那个单元中的更大的活性区域而在低电流下比A、B和C更高的性能。然而，在高电流下，性能并不比曲线C更好。因此，C单元具有更好的热量耗散。曲线E示出具有相组合的全部改变的单元的性能。这在所有的曲线中具有最好的性能。

Claims (22)

1.一种用于互连电化学电池的布置，所述电化学电池具有如此类型，即，具有置入阳极气体扩散层(208)和阴极气体扩散层(210)之间的膜电极组件(MEA)，和分别地被耦接到所述阳极和阴极气体扩散层(GDL)的第一和第二集电器，其中所述第一集电器从一个电池的阳极侧延伸到相邻电池的阴极侧，并且其中所述电池部件被夹持到一起；

其特征在于，

与第一电化学电池(200a)的阳极气体扩散层(GDL；208a)接触的第一集电器(206)被配置为经由惰性和导电构件(204b；504；904；1110)而被连接到第二、相邻电化学电池(200b)的阴极侧，而不与所述相邻电池的电化学活性部件电化学接触。

2.根据权利要求1的布置，包括置入第一电池(200a)的阳极集电器(206)和第二、相邻电池(200b)的阴极侧之间的绝缘元件(201；319；420；520；801)，其中利用所述惰性导电构件(204b)提供电连接。

3.根据权利要求2的布置，其中所述绝缘元件包括绝缘间隔器构件(201a；319；420；520；801；920；1150)，所述绝缘间隔器构件具有顶表面和底表面，并且被如此设置，使得所述间隔器构件的底表面与所述第二电池的膜电极组件(MEA)的一部分接触，并且其中所述第一集电器(206)具有当被夹持时与所述间隔器构件(201a；319；420；520；801)的上表面接触的延伸部分。

4.根据权利要求2或者3的布置，其中至少绝缘元件(201；319；420；520；801)的上侧是疏水性的从而避免冷凝水形成膜。

5.根据权利要求4的布置，其中所述惰性导电构件(204b；304；404；504；604；804；1110)抵着间隔器构件(201a；319；420；520；801)夹持所述集电器。

6.根据权利要求1的布置，其中所述绝缘元件包括绝缘间隔器构件(201)，所述绝缘间隔器构件具有顶表面和底表面，并且被如此设置，使得所述间隔器构件的所述底表面与所述第一电池(200a)的膜电极组件(MEA)的一部分接触，并且其中在所述间隔器构件(201)的所述底表面和集电器(206)之间夹持所述惰性导电构件(204b)。

7.根据权利要求6的布置，其中惰性导电构件(204b)从间隔器构件(201)的底部向上延伸并且与相邻电池(200b)的阴极GDL(210b)形成接触。

8.根据权利要求4-5中任何一项的布置，其中间隔器构件(319)向其一侧邻近所述电池布置定位，并且其中集电器(306)从每一个电池相对于所述电池布置的纵向方向垂直地延伸并且形成翼片(325)，所述翼片(325)被配置为相对于所述电池的延伸偏移，从而所述翼片的一部分邻近相邻电池定位，并且其中所述翼片从它所属的电池的阳极侧并且向上地延伸从而位于所述间隔器构件(319)的所述顶表面上，在此处它被惰性导电构件(304)夹持。

9.根据权利要求4-7中任何一项的布置，其中所述间隔器构件被设为围绕所述阴极GDL的框架(420；520)。

10.根据权利要求9的布置，其中集电器(406)从每一个电池相对于所述电池布置的纵向方向垂直地延伸并且形成翼片(425)，所述翼片(425)被配置为相对于所述电池的延伸偏移，从而所述翼片的一部分邻近相邻电池定位，并且其中所述翼片从它所属的电池的阳极侧并且向上地延伸并且被折叠到框架(420)上从而位于所述框架的顶表面上，在此处它被惰性导电构件(404)夹持。

11.根据权利要求10的布置，其中在惰性导电构件(404)和所述翼片从其延伸的所述电池上的翼片之间设置绝缘材料(425)，并且其中在所述翼片和在所述相邻电池上的惰性导电构件(404)之间存在电接触(419)。

12.根据前面权利要求中任何一项的布置，其中所述间隔器构件(201；319；420；520；801)是由可压缩材料制成的。

13.根据权利要求1-11中任何一项的布置，其中间隔器构件(201；319；420；520；801)是由刚性、基本不可压缩的材料制成的，所述材料具有适合于它被联结到的电池的厚度的、明确的厚度。

14.根据前面权利要求中任何一项的布置，其中所述集电器(206)是由金属或者碳基材料例如石墨制成的导电箔。

15.根据权利要求14的布置，其中利用层(719)部分地覆盖集电器箔(706a)，从而防止在箔(706a)和阴极GDL(710)或者MEA(709)之间的电化学接触。

16.根据权利要求14的布置，其中导电箔(806)在面向所述阳极GDL和MEA的整个一侧之上设有导电粘结剂。

17.根据权利要求16的布置，其中所述导电箔是在至少一侧上利用锡涂覆的铜箔。

18.根据权利要求17的布置，其中仅仅在用于密封的区域(809b)中利用粘结剂覆盖所述涂覆锡的铜箔。

19.根据权利要求17的布置，其中没有利用粘结剂涂覆的所述区域(809a)与阳极GDL直接接触。

20.根据前面权利要求中任何一项的布置，其中在所述组件中的电池之间的距离是0.1-8mm、优选地1-5mm。

21.一种燃料电池组件，包括被与根据权利要求1的布置互连的多个燃料电池。

22.一种制造包括至少两个燃料电池的燃料电池装置的方法，所述方法包括：

作为连续材料片条提供导电箔(506)、膜电极组件(509)和框架材料(520)，所述导电箔片条比其它片条更宽；

在所述导电箔中形成用于气体进入/离开所述燃料电池的所述阳极的孔；

将阳极GDL(508)置于导电箔(506)上；

将MEA片条(509)置于所述阳极GDL之上；

将框架结构(520)置于所述MEA的顶部上；

将所述阴极GDL置于所述框架中；

可选地应用热压步骤以更好地集成所述GDL与所述MEA；

通过切割将各个电池部件相互分离；

相对于生产方向以90度扭转所述各个电池并且将它们置于支撑构件(511)上；

将所述电池与根据权利要求1的布置互连。

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