CN102148384A - 复合膜、燃料电池及复合膜制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃料电池，包括以平面布置设置的膜电极组件。每个膜电极组件包括电解质膜、阳极催化剂层和通过电解质膜与阴极催化剂相对设置的阴极催化剂层。内部连接器(传导部件)设置在电解质膜的沿膜电极组件的邻近方向彼此相对布置的侧面上。每个内部连接器包括朝向电解质膜的在电解质膜的阴极侧上的中部区域突出的支撑部。支撑部与电解质膜的边缘的阴极侧表面接触，并且电解质膜由支撑部保持。

Description

复合膜、燃料电池及复合膜制备方法

技术领域

本发明涉及一种燃料电池。更具体地说，本发明涉及一种其电池以平面布置设置的燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种从氢和氧产生电力从而获得高效率发电的装置。燃料电池的一个主要特点是其直接发电的能力，其不经历如在常规发电中的热能或动能的阶段。这呈现出如下优点，即尽管规模小但发电效率高、减少氮化合物等之类的排放、以及由于最小的噪音或振动而对环境友好。燃料电池能够有效地利用其燃料中的化学能，并因此，对环境友好。因此将燃料电池视为用于二十一世纪的能源供应系统，并作为一种很有前途的发电系统而获得巨大关注，可以在多种应用中使用，包括太空技术应用、汽车、移动设备以及大型和小型发电。人们正在付出艰苦的技术努力以研发实用的燃料电池。

特别地，聚合物电解质燃料电池特征在于比其他类型的燃料电池更低的操作温度和更高的输出密度(output density)。因此，近几年中，聚合物电解质燃料电池已经作为新兴的动力源用于移动设备，诸如手机、笔记本大小的个人电脑、掌上电脑、MP3播放器、数码相机、电子字典或电子书。众所周知，用于移动设备的聚合物电解质燃料电池是平面燃料电池，其具有布置在平面中的多个单电池。

在传统平面燃料电池中，使用铸造方法从电解质溶液中形成膜的过程主要用在电解质膜的形成中。当使用铸造方法形成电解质膜时有问题需要解决。如果电解质溶液的应用是不均匀的，在电解质膜中可能产生孔洞，并且可能存在根本没有形成电解质膜的一些区域。因此，需要解决燃料电池的可靠性降低的问题。

发明内容

考虑上述问题提出本发明，并且其目的是提供一种复合膜以提高平面阵列燃料电池的可靠性。其另一个目的是提供一种提高平面燃料电池的可靠性的技术。

本发明的一个实施方式涉及一种用于燃料电池的复合膜。复合膜的包括：多个膜电极组件，以平面布置设置，每个膜电极组件包括电解质膜、设置在电解质膜的一面上的阳极和设置在电解质膜的另一面上的阴极；和包含传导部件的多个内部连接器，每个内部连接器设置在电解质膜的在所述膜电极组件的相邻方向上彼此相对布置的侧面上，其中，所述内部连接包括朝向电解质膜的在电解质膜的阴极侧上的中部区域突出的支撑部，并且其中，支撑部接触电解质膜的边缘的阴极侧表面，并且电解质膜由支撑部保持。

本发明另一个实施方式涉及一种燃料电池。这种燃料电池具有根据以上述的实施方式的复合膜。

本发明另一个实施方式涉及一种复合膜的制作方法。这种方法包括：准备传导基材；在传导基材的第一主表面上形成多个凹槽；在形成在传导基材中的多个凹槽上沉积电解质溶液；充分固化电解质溶液以形成具有暴露的第一表面的电解质膜；选择性地移除传导基材的与传导基材的第一主表面相对的第二主表面，以足以暴露电解质膜的第二表面并且形成多个内部连接器；其中，内部连接器包括延伸的支撑部和凸起，所述凸起从支撑部突起并且部分地横跨电解质膜的第二表面延伸。

本发明还有一个实施方式涉及一种制造燃料电池层的方法。这种方法包括：根据上述方法准备复合膜；通过在电解质膜的第一表面上沉积催化剂材料形成阳极催化剂层；通过在电解质膜的第二表面上沉积催化剂材料形成阴极催化剂层；以及部分地移除阳极催化剂层和阴极催化剂层的预定区域，以足以分割所述催化剂层。

附图说明

现在将参照作为示例而非限制性的附图，仅以示例的方式说明实施方式，并且其中相同元件在各个附图中标注类似，其中：

图1是根据本发明第一实施方式的燃料的分解透视图；

图2A是沿图1的线A-A’获得的横截面视图；

图2B是沿图1的线B-B’获得的横截面视图；

图3A是用于根据第一实施方式的燃料电池的在阳极侧上的复合膜的平面视图；

图3B是用于根据第一实施方式的燃料电池的在阴极侧上的复合膜的平面视图；

图4是说明膜电极组件和内部连接器的结构的特征剖面图；

图5是从阴极侧看的内部连接器的平面视图；

图6A(i)至6B(ii)是显示用于根据第一实施方式的燃料电池的燃料电池的制备方法的工艺简图；

图7A(i)至7B(ii)是显示用于根据第一实施方式的燃料电池的复合膜的制备方法的工艺简图；

图8(i)至8(iv)是显示用于根据第一实施方式的燃料电池的复合膜的制备方法的工艺简图；

图9(i)至9B(iv)是显示用于根据第一实施方式的燃料电池的复合膜的制备方法的工艺简图；

图10(i)至10B(iv)是显示用于根据第一实施方式的燃料电池的复合膜的制备方法的工艺简图；

图11(i)至11(iv)是显示用于根据第一实施方式的燃料电池的复合膜的制备方法的工艺简图；

图12A及12B是显示用于根据第二实施方式的燃料电池的结构的横截面图；

图12A是沿图1的线A-A’获得的横截面视图；和

图12B是沿图1的线B-B’获得的横截面视图。

具体实施方式

本发明现在将参照优选实施方式来说明。这不是意图限制本发明的范围，而是举例说明本发明。注意在全部附图中，相同的附图标记用来表示相同或相似的构成元件，并且适当地省略其说明。

(第一实施方式)

图1是根据本发明第一实施方式的燃料的分解透视图。图2A是沿图1的线A-A’获得的横截面视图。图2B是沿图1的线B-B’获得的横截面视图。图3A是用于根据第一个实施方式的燃料电池的在阳极侧上的复合膜的平面视图。图3B是用于根据第一个实施方式的燃料电池的在阴极侧上的复合膜的平面视图；注意，图1的线B-B’对应于其上形成稍后描述的凸起32的形成区域(见图3B)。

参考图1及图2A和2B，燃料电池10包括复合膜100、阴极外壳50和阳极外壳52。

复合膜100包括以平面布置设置的多个膜电极组件20。每个膜电极组件20包括电解质膜22、设置在电解质膜22的一个面上的阴极催化剂层24和设置在电解质膜22的另一个面上的阳极催化层26。复合膜100的外缘由电解质膜22形成，并且多个膜电极组件20形成在其外缘的内侧。

在潮湿或湿润的条件中可能显示优秀的离子电导率的电解质膜22，用作离子交换膜，用于阴极层24和阳极层26之间的质子的转移。电解质膜22由固体聚合物材料的形成，诸如含氟聚合物或非氟聚合物。可使用的材料，例如，磺酸型氟碳聚合物、聚砜树脂、具有膦酸基或羧酸基的氟碳聚合物等等。磺酸型氟碳聚合物的例子是Nafion膜(由杜邦生产：注册商标)。另外，非氟聚合物的例子是磺化芳香聚醚醚酮、聚砜等等。例如，电解质膜22的厚度约

作为阴极的多个阴极催化剂层24，以彼此稍微分开的方式形成在电解质膜22的一面上。空气可以作为氧化剂提供给阴极催化剂层24。作为阳极的多个阳极催化剂层26，以彼此稍微分开的方式形成在电解质膜22的另一面上。氢可以作为燃料气体被提供给阳极催化层26。虽然描述的实施方式预期使用氢气作为燃料，应理解，例如，可以使用任何其他合适的燃料，诸如甲醇、甲酸、丁烷、或其他氢气载体。由一对阳极催化剂层24和阴极催化剂层26构造单电池，电解质膜22保持在阳极催化剂层24和阴极催化剂层26之间。每个单电池通过燃料(如氢气)和空气中的氧气之间的电化学反应发电。

阴极催化剂层24和阳极催化剂层26每个视情况可设置有离子交换材料和催化剂颗粒或碳粒子。设置在阴极催化剂层24和阳极催化剂层26中的离子交换材料可以用来增进催化剂颗粒和电解质膜22之间的粘连。这个离子交换材料也起到了催化剂粒子和电解质膜22之间传输质子的作用。离子交换树脂可由类似于电解质膜22的聚合物材料形成。催化剂金属可以为从如下组中选择的单种元素或两种或多种元素的合金：钪、钇、钛、锆、钒、铌、铁、钴、镍、钌、铑、钯、铂、锇、铱、镧系元素和锕类元素。当催化剂将被支撑时，炉法炭黑、乙炔炭黑、乙烯酮炭黑、碳纳米管等等可作为碳粒子。阴极催化剂层24和阳极催化剂层26的厚度例如可从约10至40μm。

在这种方式下，根据本实施方式的燃料电池10包括成平面布置的多个膜电极组件(单电池)20，其由各自一对阴极催化剂层和24和阳极催化剂层26组成，其中电解质膜22设置在阴极催化剂层24和阳极催化剂层26之间。

多个内部连接器(传导部件)30中的每一个都设置在电解质膜22的沿膜电极组件20的邻近方向彼此相反设置的侧面上。促使内部连接器30导电的材料的示例包括碳基材料，诸如碳纤维、石墨板、碳纸(carbon paper)或碳粉末，以及金属材料，诸如白金、黄金、不锈钢、钛或镍。

在本实施方式中，内部连接器30的上表面在电解质膜22的阳极侧上突出，内部连接器30的上表面(阳极侧表面)可以与电解质膜22的阳极侧表面共面。

图4是说明膜电极组件20和内部连接器30的结构的特征剖视图。

如图4所示，内部连接器30具有支撑部31，该支撑部31朝向电解质膜22的在电解质膜22的阴极侧上的中部区域延伸和突出。支撑部31与电解质膜22的边缘的阴极侧表面接触，并且电解质膜22由支撑部31保持。支撑部不一定关于电解质膜22的中部区域双向对称。其中阳极侧开口的长度标记为“L1”和阴极侧开口的长度是“L2”，优选地，可以是0.666＜L2/L1＜1。

设置在相邻的膜电极组件20之间的内部连接器30将相邻的膜电极组件20中的一个的阴极催化剂层24电连接至相邻的膜电极组件20中的另一个的阳极催化剂层26。更具体地说，阴极催化剂层24可以延伸到在电解质膜22的侧面上彼此相对设置的一对内部连接器30中的一个，并且阴极催化剂层24电连接到该对内部连接器30中的所述一个。此外，阳极催化剂层26延伸到在电解质膜22的侧面上彼此相对设置的一对内部连接器30中的另一个，并且阳极催化剂层26电连接到所述另一个内部连接器30。这种布置使相邻的膜电极组件(单电池)20彼此串联连接，并且因此，以平面布置设置的多个膜电极组件20串联电连接。在另一个实施方式中，阳极和/或阴极催化剂层的布置可以被调整，以提供可并联或串联和并联的组合电连接的多个膜电极组件。

如图4所示，在本实施方式中，电解质膜22沿内部连接器30的横向侧延伸。这种布置增加电解质膜22和内部连接器30之间的接触面积，因为电解质膜22还接触内部连接器30的除其支撑部31的部分。支撑部31的电解质膜22侧表面和与电解质膜22的侧面接触的内部连接器30的侧面之间形成的角度α可以大于90度。这种布置可以进一步促进电解质膜22和内部连接器30的除了其支撑部分31以外的部分之间的粘接和接触。

图5是如从阴极侧看的根据一些实施方式的内部连接器30的平面视图。一对内部连接器30彼此相对地设置在电解质膜22的侧面上，内部连接器30的连接到阴极催化剂层24的部分具有从上述支撑部31突出的凸起32，以从支撑部突出的凸起32与毗邻的内部连接器30不接触这样的方式进一步支撑电解质膜22的阴极侧表面。在本实施方式中，多个凸起32以预定间隔设置，并以类似于梳子齿的这种方式形成。如果一个单电池的大小约为60mm×2mm，则凸起32的长度可约500至1500μm，其宽度可以约100至1000μm米，凸起32的数量例如可以约为5至20个。凸起32的总面积可以是电池的总面积的10％或更小。

现在，参考回到图2A和2B。阴极外壳50可以构成燃料电池10的壳体的一部分，并且可以放在阴极催化剂层24附近。阴极外壳50可设置进气口51，用于进给来自外面的空气。其中流动空气的气室60可以形成在阴极外壳50和阴极催化剂层24之间。气室60中的空气压力可以与大气压力相同。

同样地，阳极外壳52可以构成燃料电池10的壳体的一部分，并且可以邻近阳极催化剂层26放置。用于储存燃料的燃气室62可形成在阳极外壳52的和阳极催化剂层26之间。燃气供应端口(未显示)可以形成在阳极外壳52中，以便可以根据需要从燃料元件(fuel cartridge)等等供应燃料。燃气室62中的燃气压力可以保持在比大气压力更高的水平。

用于阴极外壳50和阳极外壳52的材料可以是常用的塑料树脂，如酚醛树脂、乙烯基树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、脲醛树脂或氟树脂。

阴极外壳50和阳极外壳52可经由垫片70通过如螺栓和螺帽之类的固定件(未显示)彼此固定。给垫片70压力的紧固件可提高垫片70的密封性能。

通过采用上述的燃料电池10，电解质膜22的边缘可以由内部连接器30的支撑部31从阴极侧支撑。因此，电解质膜22不太可能变形和断裂，即使燃料气室62中的燃气压力上升并且压力施加到电解质膜22。因此，平面燃料电池10的可靠性能够得到改善。在一些实施方式中(未显示)，能够形成燃料电池层，其在使用紧固件固定到燃料电池层的阳极外壳和阴极外壳之间未被夹紧。例如，通过使用如在美国专利申请号2009/0081493(通过引用将其全部公开内容结合于此)中披露的粘合剂或内部粘接元件，而不是通过使用紧固件，可以将燃料电池层直接地粘合到燃料压力通风系统。在这样的实施方中式，复合膜的外边缘可以由电解质膜形成，或可以从其它材料形成，例如，如内部连接器或支撑材料。在这样的实施方式中，燃料电池层可以不具有阴极外壳，或可以具有可以固定或者粘接到燃料电池层的阴极外壳。以这个方式，可以采用或不采用阴极外壳来为燃料电池层提供额外的支撑。

凸出32从其支撑部31朝向电解质膜22的中部区域延伸和突出，从而增加电解质膜22的由内部连接器30支撑的区域。因此，燃料电池10可靠性得到进一步提高。此外，凸起32用作电流收集部件，以使阴极侧上的电池的传导可以被提高并且进而可以使燃料电池的内阻10减少。

(复合膜的制备方法)

现在将参照图6A(i)至11(iv)描述一种用于制造根据第一实施方式的复合膜100的方法。图6A(i)至11(iv)是工艺流程图，显示用于生产根据第一实施方式的膜电极组件20的方法。在图6A(i)至6B(ii)和图7A(i)至第7B(ii)中，左侧(i)上的视图显示阳极侧平面视图，而在右边(ii)侧显示沿着各自阳极侧平面视图的线A-A获得的横截面视图。在图8(i)至8(iv)和图11(i)至图11(iv)中，左侧(i)和(iii)视图分别显示阳极侧平面图和阴极侧平面视图，而右侧(ii)和(iv)视图分别显示沿着阳极侧平面视图的线A-A获得的横截面视图和沿着阴极侧平面视图的线A-A获得的横截面视图。

如图6A(i)和6A(ii)所示，首先准备传导基材36。传导基材36的膜厚度例如约为10μm至约1000μm米。例如，板状碳膜或碳板可作为传导基材36。例如，良好柔性的膨胀石墨可优选作为碳材料。

然后，如在图6B(i)和6B(ii)中所示，凹槽形成在传导基材36的主表面上(即其在阳极侧上的表面)。对于形成凹槽的方法不限于任何特定一个。例如，可以通过使用金属模具加压和压缩而形成凹槽。在这里形成的凹槽37中有两种类型的凹槽37a和37b。凹槽37a是以传导基材36的边缘部分原封不动的方式沿着传导基材36的边缘形成的部分。在由这些凹槽37a围绕的区域中，凹槽37b并排放置，其中每个凹槽37b由传导基材36分开。由传导基材36分开的每个凹槽37b的底部的宽度表示为“L1”(见图6B(ii))。凹槽37b的侧表面是锥形，并且在使用金属模具时，这种形状可以通过设计金属模具的形状获得。

然后，如图7A(i)和7A(ii)所示，电解质溶液22a(如Nafion溶液：20重量份的Nafion和80重量份的溶剂)沉积在形成在传导基材36中的凹槽上。通过这样做，电解质溶液22a的沉积量可控，以使传导基材36的作为其一部分的主表面(其以突出方式形成的顶表面)而不是凹槽37至少暴露。

然后，如图7B(i)和7B(ii)所示，包含在电解质溶液中的溶剂被干燥和移除，并且电解质膜22通过经受热处理而形成。在干燥过程中，由电解质溶液的表面张力确定的半月板形状可以在电解质膜22中反映。

然后，如图8(i)至8(iv)所示，以使电解质膜22露出的方式，可以采用诸如激光加工之类的合适的方式选择性地去除传导基材36的其它主表面(即其在阴极侧上的表面)。以这种方式，形成内部连接器30。如图8(ii)所示，通过以电解质膜22在阴极侧上的暴露表面的宽度L2小于凹槽37b的底部的宽度L1方式处理处理传导基材36，形成内部连接器30的支撑部31。如图8(iii)和8(iv)所示，形成凸起32，每个凸起从支撑部31突起，以从支撑部突出的凸起32不与毗邻的内部连接器30接触的方式进一步支撑电解质膜22的阴极侧表面。

在使用激光加工选择性地移除传导基材的实施方式中，激光可以从传导基材的阴极侧投向传导基材。但是，如果激光通过电解质膜22传输，激光也可能从传导基材的阳极侧投向传导基材。

然后，如图9(i)至9(iv)所示，在电解质膜22的阳极侧，阳极催化层26形成以横跨多个电解质膜22。在示例的实施方式中，催化剂浆体可以通过混合10克水、5克Nafion、5克铂黑或铂支撑碳和5克1-丙醇而形成。在这个示例实施方式中，阳极催化层26可以由喷涂上述催化剂浆而形成。同样地，在电解质膜22的阴极侧，例如可以通过喷涂上述催化剂浆形成阴极催化剂层24，以横跨多个电解质膜22。催化剂层80和催化剂层82的厚度例如可约为10μm至40μm。

接下来，如图10(i)至10(iv)所示，阳极催化剂层26的预定区域可以被部分地移除。预定区域可以使用任何合适的机械或化学过程被部分地移除，例如机械刮、化学蚀刻、磨损，微磨损或激光加工，如准分子激光。预定区域的这种部分移除分割阳极催化层26和部分地暴露电解质膜22。例如，阳极催化剂层26的被部分地移除的预定区域可以是一个区域，即在由一对内部连接器30分割的电解质膜中，该区域对应于电解质膜22的与一个内部连接器30接触的一端。在这个示例性的实施方式中，所述一个内部连接器30是具有支撑将被处理的电解质膜的阴极侧的凸起32的内部连接器30。

另外，阴极催化剂层24的预定区域使用任何适当的机械或化学过程部分地移除，如上面用于部分移除阳极催化剂层所述。预定区域的这种部分移除分割阴极催化剂层24和部分地暴露电解质膜22。在这个示例的实施方式中，阴极催化剂层24的将被部分地移除的预定区域可以是一个区域，即在由一对内部连接器30分割的电解质膜中，该区域对应于电解质膜22的与另一个内部连接器30接触的一端。

然后，如图11(i)至11(iv)所示，传导基材36的边缘可以被移除，从而制成根据第一实施方式的复合膜100。虽然在上述的过程中，每道工序中阳极和阴极都经受类似的处理，并且然后执行后续处理，但阳极可以首先经受一系列处理，并且然后阴极可以经一系列处理。

(第二实施方式)

图12A和12B是显示根据本发明的第二实施方式的燃料电池的结构的横截面视图。图12A是沿图1的线A-A’获得的横截面视图。图12B是沿图1的线B-B’获得的横截面视图。根据本发明的第二实施方式的燃料电池10具有与第一实施相同的结构，除了内部连接器30。因此，与第一个实施方式的那些部件的描述将被省略。

在本实施方式中，内部连接器30可以由组合件形成，所述组合件由绝缘部件34和传导部件33a和33b制成，诸如PCT专利申请PCT/CA2009/000253中所描述的，其所公开通过参考在此全部纳入。在本实施方式中，内部连接器30的与电解液接触膜22和阳极催化剂层26接触的部分和内部连接器30的支撑部由绝缘部件34形成。用于绝缘部件34的材料可以是基于玻璃的材料，如玻璃纤维、树脂材料，如环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、脲醛树脂或氟树脂等等。绝缘部件34可以进一步包括填充材料，例如玻璃基材，如玻璃纤维或树脂材料，如聚丙烯树脂。

传导部件33a穿透绝缘部件34并且分别地暴露在内部连接器30的阳极侧和阴极侧上。阴极催化剂层24延伸至在电解质膜22的横向表面上彼此相对设置的一对内部连接器30中的一个。并且阴极催化剂层24电连接到包括在所述内部连接30中的所述一个的传导部件33a。此外，阳极催化剂层26延伸到在电解质膜22的横向表面是彼此相对设置的一对内部连接器30中的另一个。并且阳极催化剂层26电连接到包括在所述内部连接器30的所述另一个中的传导部件33a。这种布置使得相邻的膜电极组件(单电池)20彼此串联连接，并且进而以平面布置设置的多个膜电极组件20串联连接。

形成在对应于凸起32的区域中(在第一实施方式中描述)的传导部件33B可以有助于改善电流收集性能，并且还可以为电解质膜22的阴极侧表面提供支撑。

根据第二次实施方式结构的燃料电池10还获得与根据第一实施方式的燃料电池10所获得的相同的有益效果。

本发明不仅限于上述描述的实施方式，本领域技术人员应理解，诸如改变设计之类的多种修改可以基于其知识而进行，并且增加这种修改的实施方式也还在本发明的范围内。

例如，在用于制造根据上述第一个实施方式的复合膜中，催化剂层可以涂敷为在不需要的部分都被移除前横跨多个电解质膜。在一种修改中，掩模可以在涂敷催化剂层之前放置在不需要的部分上。

另外，在上面的详细说明中，各种功能可以组合在一起以把所公开连到一起。这不应被理解为意味着没要求保护的被公开特征对任何权利要求是必要的。相反，创造性发明主题可能在于比特定的披露的实施方式的全部特征少。因此，如下的权利要求由此并入详细的描述，每个权利要求自身单独作为分开的实施方式。本发明的范围应参照附后的权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。

提供摘要以符合37C.F.R.§1.72(b)，以允许读者迅速确定该技术公开的本质。该摘要被以其不用于解释或限制权利要求的范围或意义的理解进行提交。

Claims (9)

1.一种复合膜，包括：

多个膜电极组件，以平面布置设置，每个膜电极组件包括电解质膜、设置在电解质膜的一面上的阳极和设置在电解质膜的另一面上的阴极；和

包含传导部件的多个内部连接器，每个内部连接器设置在电解质膜的在所述膜电极组件的相邻方向上彼此相对布置的侧面上，

其中，所述内部连接器包括朝向电解质膜的在电解质膜的阴极侧上的中部区域突出的支撑部，并且

其中，支撑部接触电解质膜的边缘的阴极侧表面，并且电解质膜由支撑部保持。

2.根据权利要求1所述的复合膜，其中阳极延伸到设置在所述电解质膜的彼此相对布置的侧面上的所述内部连接器中的一个内部连接器，并且阳极电连接到所述内部连接器中的所述一个内部连接器，

其中，阴极延伸到设置在所述电解质膜的彼此相对布置的侧面上的所述内部连接器中的另一个内部连接器，并且阳极电连接到包含在所述内部连接器的所述另一个内部连接器中的传导部件。

3.根据权利要求1或2所述的复合膜，其中所述内部连接器的所述另一个内部连接器具有从支撑部件突起的凸起，以以从支撑部件突起的凸起不与所述内部连接器的所述一个内部连接器接触的方式进一步支撑电解质膜的阴极侧表面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合膜，其中支撑部的电解质膜侧表面和所述内部连接器的与电解质膜的侧面接触的侧面之间形成的角度α大于90度。

5.根据权利要求1至4任何一项所述的复合膜，其中电解质膜沿所述内部连接器的侧面延伸。

6.根据权利要求1至5任何一项所述的复合膜，其中多个内部连接器由复合部件形成，该复合部件包括邻近传导部件设置的绝缘部件。

7.一种具有根据权利要求1至6任何一项所述的复合膜的燃料电池。

8.一种复合膜的制作方法，包括：

准备传导基材；

在传导基材的第一主表面上形成多个凹槽；

在形成在传导基材中的所述多个凹槽上沉积电解质溶液；

充分固化电解质溶液以形成具有暴露的第一表面的电解质膜；

选择性地移除传导基材的与传导基材的第一主表面相对的第二主表面的部分，以足以暴露电解质膜的第二表面并且形成多个内部连接器；

其中，内部连接器包括：

延伸的支撑部；和

凸起，从支撑部突起并且部分地横跨电解质膜的第二表面延伸。

9.一种制造燃料电池层的方法，包括：

根据权利要求8准备复合膜；

通过在电解质膜的第一表面上沉积催化剂材料形成阳极催化剂层；

通过在电解质膜的第二表面上沉积催化剂材料形成阴极催化剂层；以及

部分地移除阳极催化剂层和阴极催化剂层的预定区域，以足以分割所述催化剂层。

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