CN102148387B - 用于嵌套压制板燃料电池的导电多孔垫片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于嵌套压制板燃料电池的导电多孔垫片，提供了一种具有一对双极板的燃料电池。每个双极板都有嵌套活性区和非嵌套进料区，非嵌套进料区也可被用作活性区。电解质膜位于一对电极和一对扩散介质层之间。每个扩散介质层设置成靠近双极板的嵌套活性区和非嵌套进料区。导电多孔垫片位于一个扩散介质层和一个双极板之间。还提供了一种具有燃料电池的燃料电池堆。

Description

用于嵌套压制板燃料电池的导电多孔垫片
技术领域
本发明涉及燃料电池，更确切地说，涉及燃料电池中嵌套的双极板。
背景技术
燃料电池在许多应用场合中能够用作能源。例如，已有人提出，燃料电池用于汽车中取代内燃机。在质子交换膜（PEM）型燃料电池中，反应物，例如氢，作为燃料被供给燃料电池的阳极，而反应物，例如氧气或空气作为氧化剂被供给燃料电池的阴极。PEM燃料电池包括膜电极组件（MEA），该组件具有可传送质子、不导电的质子交换膜。质子交换膜在一个表面上有阳极催化剂，而在相对表面上有阴极催化剂。MEA通常配置于多孔扩散介质之间，例如碳纤维纸之间，该介质也有助于传递反应物。
在燃料电池堆中，多个燃料电池以串联方式对齐，并被不透气的导电双极板分隔开。通常，每个MEA都夹持在一对导电双极板之间。双极板具有大量的槽或通道，形成流场，用于将反应物分布在相应阳极和阴极的表面上。通道还在双极板的内部形成，从而在整个燃料电池堆上分布适当的冷却剂，目的在于维持所需的温度。
众所周知，嵌套燃料电池堆的活性区中的通道，可减少冷却剂的用量，从而使燃料电池堆的整体热质量最小化。例如，具有嵌套双极板的燃料电池堆，已在共同拥有的专利号为6974648的属于Goebel的美国专利和专利号为7291414的属于Goebel等人的美国专利中公开，前述公开的全部内容通过引用的方式被结合于本文中。
在燃料电池堆的进料区中，通道通常不嵌套，因此反应物可被引导至双极板的端部或从该端部导出。还已知，从进料区除去扩散介质，从而为流体流过非嵌套通道提供进一步的空间。然而，燃料电池的不具有扩散介质的进料区未被支撑。这种没有支撑的进料区会给软材料结构的设计带来挑战，因为厚度足以跨接焊接压盖的强化垫片材料会对强化垫片边缘处的质子交换膜带来层压和耐用性的问题。 
在公开号为2007/275288的Goebel等人的美国专利申请中已经公开了，在燃料电池堆的通路区域中使用扩散介质和垫片用以密封支撑，该公开的全文通过引用而结合于本文中。另外一种已知的替代方法是，在进料区中设置半高的通道同时保持扩散介质。然而，这些设计会在燃料电池堆的进料区中产生不希望出现的压力下降，在该处由于通道的嵌套，只有一个通道的空间深度是可知的。由于扩散介质在进料区中，交叉流动的通道必须共用名义上一个通道深度的可用深度，或是每个双极板中进料通道的名义上半个标准通道的深度。然而，活性区没有改变，因此有相同的压力下降。因此，进料区内的压力下降增加。压力下降与水力直径的4次方成比例，从而半高的通道对燃料电池堆进料区的压力下降有非常显著的影响。
对在燃料电池堆的嵌套式双极板的进料区中提供膜支撑同时最小化燃料电池堆的热质量的系统的需要不断增加。理想的是，该系统还能在软材料上进行密封并促进从燃料电池堆消除强化垫片。
发明内容
根据本公开，令人惊奇地发现了这样一种系统，该系统在燃料电池堆的嵌套式双极板的进料区内提供膜支撑，同时最小化热质量、在软材料上实现密封、并促进消除燃料电池堆的强化垫片。
在第一实施例中，燃料电池包括一对堆叠的双极板。每个双极板都具有嵌套的活性区和非嵌套的进料区。电解质膜设置于一对电极和一对扩散介质层之间。每个扩散介质层都设置成临近双极板的嵌套活性区。当扩散介质层设置成靠近非嵌套进料区时，非嵌套进料区还可用作活性区。一导电多孔垫片配置于其中一个扩散介质层和其中一个双极板之间。
在另一实施例中，燃料电池包括一对堆叠的双极板，每个双极板都具有嵌套的活性区和非嵌套的进料区。在所述一对双极板之间形成有直通反应物通路。一电解质膜设置于一对电极和一对扩散介质层之间。每个扩散介质层都设置成靠近双极板的嵌套活性区并且在其周向边缘超模压有聚合密封。在其中一个扩散介质层和其中一个双极板之间设置有导电多孔垫片。
在另一实施例中，燃料电池堆包括以电串联方式堆叠排列的多个燃料电池。每个燃料电池都具有一对堆叠的双极板。每个双极板具有嵌套的活性区和非嵌套的进料区。电解质膜位于一对电极和一对扩散介质层之间。扩散介质层设置成靠近双极板的嵌套活性区。一导电多孔垫片位于其中一个扩散介质层和其中一个双极板之间。
因此，本发明提供下述技术方案。
技术方案1：一种燃料电池，包括：
一对堆叠的双极板，每个所述双极板都具有嵌套活性区和非嵌套进料区；
电解质膜，其置于一对电极和一对扩散介质层之间，每个所述扩散介质层都设置成靠近所述双极板的嵌套活性区和非嵌套进料区；以及
导电多孔垫片，其设置于其中一个所述扩散介质层和其中一个所述双极板之间。
技术方案2：根据技术方案1所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片的厚度等于所述非嵌套进料区的第一厚度与所述嵌套活性区的第二厚度之差。
技术方案3：根据技术方案2 所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片具有大约等于所述双极板的嵌套活性区与非嵌套进料区的厚度之差的压缩厚度。
技术方案4：根据技术方案1所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片具有未压缩厚度，该未压缩厚度高达大于所述双极板的嵌套活性区中约一个通道深度的大约25%。
技术方案5：根据技术方案4所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片压缩至所述双极板嵌套活性区中一个通道深度的厚度。
技术方案6：根据技术方案1所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片是由与所述扩散介质层相同的材料制成的不连续层。
技术方案7：根据技术方案6所述的燃料电池，其中，所述扩散介质层和所述导电多孔垫片是由碳纤维纸制成的。
技术方案8：根据技术方案1所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片与其中一个所述扩散介质层形成为一体。
技术方案9：根据技术方案1所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片是由金属网和多孔金属复合材料之一制成的不连续层。
技术方案10：根据技术方案1所述的燃料电池，其中，所述双极板是由压制的金属板制成的。
技术方案11：根据技术方案1所述的燃料电池，其中，每个所述扩散介质层沿着所述双极板的非嵌套进料区延伸。
技术方案12：根据技术方案11所述的燃料电池，其中，所述电解质膜还包括在所述双极板的非嵌套进料区中的成对电极。
技术方案13：根据技术方案1所述的燃料电池，还包括另一导电多孔垫片，其设置于另一个所述扩散介质层和另一个所述双极板之间。
技术方案14：根据技术方案1所述的燃料电池，其中，每个所述扩散介质层的周向边缘都超模压有聚合密封。
技术方案15：根据技术方案14所述的燃料电池，其中，每个所述扩散介质层的周向边缘都浸有所述聚合密封的聚合物。
技术方案16：根据技术方案14所述的燃料电池，其中，其中一个所述扩散介质层的长度短于另一个所述扩散介质层，以允许所述电解质膜邻接所述聚合物密封。
技术方案17：根据技术方案1所述的燃料电池，其中，每个所述双极板由第一单级板和第二单级板形成，所述第一单级板具有形成所述双级板阳极侧的通道，所述第二单级板具有形成所述双级板阴极侧的通道，其中，所述导电多孔垫片设置成靠近所述双极板的阳极侧。
技术方案18：根据技术方案1所述的燃料电池元件，其中，直通反应物通路形成于所述一对双极板之间。
技术方案19：一种燃料电池，包括，
一对堆叠的双极板，每个所述双极板都具有嵌套活性区和非嵌套进料区，其中，直通反应物通路形成于所述一对双极板之间；
电解质膜，其设置于一对电极和一对扩散介质层之间，每个所述扩散介质层都设置成靠近所述双极板的嵌套活性区和非嵌套进料区并在其周向边缘超模压有聚合密封；
导电多孔垫片，其设置于其中一个所述扩散介质层和其中一个所述双极板之间。
技术方案20：一种燃料电池堆，包括：
多个以电串联形式堆叠排列的燃料电池，每个所述燃料电池具有：一对堆叠的双极板，每个所述双极板都有嵌套活性区和非嵌套进料区；电解质膜，其设置于一对电极和一对扩散介质层之间，每个所述扩散介质层设置成靠近所述双极板的嵌套活性区和非嵌套进料区；和导电多孔垫片，其设置于其中一个所述扩散介质层和其中一个所述双极板之间。
附图说明
借助下面的详细说明，尤其是在结合考虑其中所述的附图时，本领域技术人员将很容易理解本公开的上述优点以及其他优点。
图1是具有嵌套式双极板的说明性燃料电池堆的仰视图，示出了其中一个双极板的阳极侧；
图2是图1所示的说明性燃料电池堆的俯视图，示出了其中一个双极板的阴极侧；
图3是燃料电池堆沿图1和图2中的圆圈3所指的剖面线剖开的部分剖视图，进一步示出了根据本公开一个实施例的燃料电池堆的阴极进料部分；
图4是燃料电池堆沿图1和图2中圆圈4所指的剖面线剖开的部分剖视图，进一步示出了根据本公开一个实施例的燃料电池堆的阳极进料部分；
图5是燃料电池堆沿图1和图2中圆圈5所指的剖面线剖开的部分剖视图，进一步示出了根据本公开一个实施例的燃料电池堆的冷却剂进料部分；
图6是燃料电池堆沿图1和图2中圆圈6所指的剖面线剖开的部分剖视图，进一步示出了根据本公开一个实施例的燃料电池堆的边沿部分；
图7是燃料电池堆沿图1和图2中圆圈7所指的剖面线剖开的部分剖视图，进一步示出了根据本公开另一实施例的燃料电池堆的阴极进料部分；
图8是燃料电池堆沿图1和图2中圆圈8所指的剖面线剖开的部分剖视图，进一步示出了根据本公开另一实施例的燃料电池堆的阳极进料部分；
图9是燃料电池堆沿图1和图2中圆圈9所指的剖面线剖开的部分剖视图，进一步示出了根据本公开另一实施例的燃料电池堆的冷却剂进料部分；
图10是燃料电池堆沿图1和图2中圆圈10所指的剖面线剖开的部分剖视图，进一步示出了根据本公开另一实施例的燃料电池堆的边沿部分。
具体实施方式
下面的详细说明与附图描述和说明了本发明的不同实施例。该说明和附图能帮助本领域技术人员制作和利用本发明，但不试图以任何方式来限制本发明的范围。
如图1-10所示，本公开包括燃料电池双极板2，其促使反应物和冷却剂传送通过燃料电池堆4。受让人共同拥有的专利号为6974648的Goebel的美国专利、专利号为7291414的Goebel等人的美国专利中，以及公开号为2007/275288的Goebel等人的美国专利申请中描述了采用本公开的双极板2的示例性燃料电池堆4，这些文献中公开的所有内容都通过引用结合在此。
参见图1和图2，双极板2包括第一单级板6（也称作为阳极板6）和第二单级板8（也称作为阴极板8）。阳极板6具有形成双极板2的阳极侧的多个流道。阴极板8具有形成双极板2的阴极侧的多个流道。例如在阳极板和阴极板6,8由压制金属板形成的情况下，阳极板和阴极板6,8可包括焊缝9，例如激光焊缝，用于使阳极板6和阴极板8相对于彼此固定。可以理解的是，在需要的情况下，可采用导电复合阳极和阴极板6,8。也可以使用其他将阳极和阴极板6,8粘合在一起的方式。
燃料电池堆4的双极板2包括贯穿其形成的多个孔10,12,14,16,18，20。当多个双极板在燃料电池堆4中对齐时，孔10,12,14,16,18，20形成分别用以输送和排放反应物和冷却剂的通道。特别地，双极板2包括阴极入口孔10和阴极出口孔12，阳极入口孔14和阳极出口孔16，以及冷却剂入口孔18和冷却剂出口孔20。孔10,12,14,16,18，20形成在双极板2的相应“端部区”。
每个阳极板6和阴极板8具有嵌套活性区22,24和非嵌套进料区23,25。嵌套活性区22经由阳极进料区26与阳极入口孔14连通。阳极进料区26具有多个形成于其中的通道。嵌套活性区24经由阴极进料区28与阴极入口孔10连通。阴极进料区28也具有多个形成于其中的通道。双极板2的内部（如图3至图10所示）经由冷却剂进料区30与冷却剂入口孔18连通，也具有多个形成于其中的通道。像阴极、阳极一样，冷却剂排出区32,34,36也设置成与阴极出口孔、阳极出口孔及冷却剂出口孔12,16，20连通。
在特定的实施例中，基本上整个活性区22,24设置成对流结构，其中阴极反应物流46和冷却剂流50的流向与阳极反应物流48的流向相反。冷却剂流50与阴极反应物流46共同流动，提供了更均匀RH，这是由于随着产物水的形成，温度的升高提供了更多携载水蒸气的能力。对流的阳极反应物流48也提供更均匀的膜RH分布，这是通过从阴极出口孔12移动湿气并通过阳极向阴极入口孔10运送湿气而实现的，对于阴极也是类似的。
在一个实施例中，双极板2包括在每个阳极板6和阴极板8上形成的聚合物密封38。可以理解的是，尽管密封38可以在阳极和阴极板6,8的每一个之上，但是密封38也可以例如仅位于板6,8中的一个上以减少零部件，诸如图3至图6所示。密封38围绕双极板2的整个周边设置，阻挡反应物和冷却剂中的每一个向外泄露或进入双极板2的其他端部区。密封38可例如设置于焊缝9顶上用以将阳极板6固定于阴极板8。可以理解的是，密封38可以在阴极和阳极入口孔10,14的附近交错，以允许反应物从此通过。板6,8中形成的孔口允许反应物到达板6,8的希望侧，例如，如图3和图4所示，到达双极板2的活性区22,24。例如，如图7和8所示，对于直通通路，密封38＇的厚度可以忽略以允许通路通过。
根据本公开的燃料电池堆4包括夹在一对扩散介质层42,44（例如碳纤维纸层）中之间的膜40。膜40和扩散介质层42，44依次置于上述的一对双极板2中。膜40包括催化剂，例如贵金属基催化剂，如铂，在双极板2的至少嵌套活性区22,24上形成阳极和阴极。膜40延伸经过扩散介质层42,44的边沿并楔入在密封38和其中一个双极板2之间。在其他实施例中，膜40的周边可被强化垫片或高分子膜材料覆盖，或在仅需要密封功能（即，非质子传导）的周边处，用强化垫片材料替代膜40。
如图3所示，膜或强化垫片周边40延伸经过密封38并在阴极进料区28的阴极入口孔10附近结束。阴极反应物流46从阴极入口孔孔10经过阴极通路47流向阴极进料区28，然后到达双极板2阴极侧8上的嵌套活性区24。如图4所示，膜40延伸经过密封38并在阳极进料区26中的阳极入口孔14附近结束。阳极反应物流48从阳极入口孔12流动通过阳极通路49到达阳极进料区26，然后流至双极板2阳极侧6上的嵌套活性区22。阴极和阳极反应物流46,48可从反应物通路47,49行进通过形成于双极板2中的孔口，流向双极板2的相应阴极和阳极侧。
如图5所示，在冷却剂入口区30，冷却剂流50从冷却剂入口孔18，经过阳极和阴极板6,8之间的冷却剂通路51，流至双极板的嵌套活性区22,24。可以理解的是，在此所述的嵌套式板的设计中，非嵌套进料区23,25的第一厚度53大于嵌套活性区22,24的第二厚度54。在一个实施例中，在扩散介质层42和双极板2的阳极板6之间存在厚度等于大约一个通道深度的空间，这是由嵌套活性区22,24中的通道嵌套所造成的。
根据本公开，导电的多孔垫片56配置在嵌套活性区22,24中的扩散介质层42和阳极板6之间。如图6中所示，导电多孔垫片56可进一步延伸直至靠近双极板2周向边沿的密封38。导电多孔垫片56可一体地形成有扩散介质层42。在特定的实施例中，导电多孔垫片56是靠近扩散介质层42设置的不连续层。导电多孔垫片56可用与扩散介质层42相同的材料制成，例如，用碳纤维纸制成。作为非限制的例子，导电多孔垫片56可由金属网和多孔金属合成材料之一制成。可选择地，也可在需要时，采用在燃料电池环境下具有足够抗腐蚀性能的导电多孔材料。
导电多孔垫片56的厚度可与非嵌套进料区23,25的第一厚度53与嵌套活性区22,24的第二厚度54之差相等。导电多孔垫片56的厚度可根据需要为未压缩的厚度或压缩后的厚度。在某些实施例中，导电多孔垫片56具有未压缩的厚度，该厚度比进料区23,25及活性区22,24的相应第一与第二厚度53,54之差多高达大约25%。例如，导电多孔垫片56可具有高达大约0.4mm的未压缩厚度，而非嵌套进料区23,25的第一厚度53与嵌套活性区22,24的第二厚度54的厚度之差可高达大约为0.3mm。在一特定的实施例中，非嵌套进料区23,25的第一厚度53与嵌套活性区22,24的第二厚度54的厚度之差可高达大约为0.18mm。也可采用其他的厚度差。导电多孔垫片56的厚度越大可促进更加均匀的压缩，从而减少在机械的压缩负载下燃料电池堆4内的接触电阻。导电多孔垫片56的厚度越大，可进一步有助于在燃料电池堆4内为膜40提供更均匀的压缩，从而提高膜的耐用性。
可以理解的是，在活性区22,24附近包括导电多孔垫片56可最小化进料区23,25的压降。特别地，由于导电多孔垫片56的存在，可允许扩散介质层42,44延伸进入非嵌套进料区23,25，从而提供所需的软材料支撑。当非嵌套进料区23,25中的膜40上也设置有阳极和阴极催化剂时，导电多孔垫片56允许一部分非嵌套进料区23,25被有利地用作燃料电池堆4内的“活性区”。非嵌套进料区23,25转换为“活性区”状态，可允许在燃料电池堆4中采用更少的双极板2却产生相同量的电能。
当导电多孔垫片56配置于靠近双极板2的阳极侧时，在双极板2的阴极侧上形成较大的热和水蒸气分压梯度。在水管理不是关键的情况下，分压梯度将使更多的产物水流向双极板2的阴极侧，这主要是由于阴极反应物流46的速度通常高于阳极反应物流48的速度。需要时，阴极反应物流46也可为脉冲的。不论如何，本领域技术人员可以理解，双极板2的阴极侧上出现反应物缺乏不如阳极侧出现缺乏那样严重。
尽管示出为完全靠近阳极板6，使用导电多孔垫片56来填充活性区22,24和进料区23,25之间的厚度差，但仍可以理解的是，导电多孔垫片56还可根据需要在阳极和阴极板6,8之间分开。
图7至图10给出了本公开的另一实施例。与图1至图6类似的结构使用相同的附图标记并为清楚起见加上单引号（＇）。该可选实施例示出了超模压或就地凝固的密封38＇。该超模压或就地凝固的密封38＇，可以如，例如属于Barton等人的美国专利6423439中所公开的一样形成，该专利的全部内容通过引用结合于此。在特定的实施例中，扩散介质层42＇，44＇的周边边缘浸有密封38＇的聚合物并且进行超模压。
燃料电池堆2＇包括夹在一对扩散介质层42＇，44＇之间的膜40＇，其又置于一对双极板2＇之间。双极板2＇包括如上所述的阳极板6＇和阴极板8＇。如图7所示，阴极反应物流46＇从阴极入口孔10＇流向其中一个双极板2＇的阴极侧。如图8所示，阳极反应物流48＇从阳极入口孔14＇流向另一个双极板2＇的阳极侧。如图9所示，冷却剂流50＇从冷却剂入口孔18＇流动通过每个双极板2＇的内部，以调节其温度。导电多孔垫片56＇置于扩散介质层42＇和双极板2＇的靠近其嵌套活性区22＇，24＇的阳极侧之间。如图10中进一步所示，导电多孔垫片56＇可延伸直至靠近燃料电池堆2＇侧边的超模压密封38＇。导电多孔垫片56＇还可与超模压密封38＇重叠。
作为非限制的例子，超模压密封38＇可通过如下方式实现，使膜40＇和扩散介质层42＇延伸至超模压或就地凝固的密封38＇，密封38＇设置于膜40＇和扩散介质层42＇的边沿上和周围。其中一个扩散介质层44＇的长度可以长于另一个扩散介质层42＇，使得密封38＇直接邻接膜40＇。
在另一实施例中，可采用直通反应物通路47＇，49＇来使产物水的滞留点（pinning point）、以及交错密封38＇的奇偶差最小。然而，如图9所示，交错的密封38＇仍然可用于冷却剂流50＇。可以理解的是，导电多孔垫片56＇的采用，连同超模压密封38＇，以及直通反应物通路47＇，49＇一起，允许构造燃料电池堆4而不需使用强化垫片。
采用附加的导电多孔垫片56和56＇，可允许扩散介质层42,42＇，44，44＇用于非嵌套进料区23,23＇，25,25＇，而不会在其中产生不希望出现的压力下降。导电多孔垫片56和56＇由此有利地允许由扩散介质层42，42＇，44，44＇提供软材料支撑，同时保持与嵌套双极板2,2＇设计相关的低的热质量。导电多孔垫片56，56＇还便于使用超模压密封38,38＇并消除现有设计中使用的强化垫片。
虽然为了说明本发明的目的，已经示出了某些代表性的实施例和细节，但是对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本公开范围情况下可以做出各种变化，这将在后附权利要求书中进一步描述。

Claims (19)

1.一种燃料电池，包括：
一对堆叠的双极板，每个所述双极板都具有嵌套活性区和非嵌套进料区；
电解质膜，其置于一对电极和一对扩散介质层之间，每个所述扩散介质层都设置成靠近所述双极板的嵌套活性区和非嵌套进料区，其中所述扩散介质层延伸进入所述非嵌套进料区；以及
导电多孔垫片，其设置于其中一个所述扩散介质层和其中一个所述双极板之间。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片的厚度等于所述非嵌套进料区的第一厚度与所述嵌套活性区的第二厚度之差。
3.根据权利要求2 所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片具有等于所述双极板的嵌套活性区与非嵌套进料区的厚度之差的压缩厚度。
4.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片具有未压缩厚度，该未压缩厚度高达大于所述双极板的嵌套活性区中一个通道深度的25%。
5.根据权利要求4所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片压缩至所述双极板嵌套活性区中一个通道深度的厚度。
6.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片是由与所述扩散介质层相同的材料制成的不连续层。
7.根据权利要求6所述的燃料电池，其中，所述扩散介质层和所述导电多孔垫片是由碳纤维纸制成的。
8.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片与其中一个所述扩散介质层形成为一体。
9.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述导电多孔垫片是由金属网和多孔金属复合材料之一制成的不连续层。
10.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述双极板是由压制的金属板制成的。
11.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述电解质膜还包括在所述双极板的非嵌套进料区中的成对电极。
12.根据权利要求1所述的燃料电池，还包括另一导电多孔垫片，其设置于另一个所述扩散介质层和另一个所述双极板之间。
13.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，每个所述扩散介质层的周向边缘都超模压有聚合密封。
14.根据权利要求13所述的燃料电池，其中，每个所述扩散介质层的周向边缘都浸有所述聚合密封的聚合物。
15.根据权利要求13所述的燃料电池，其中，其中一个所述扩散介质层的长度短于另一个所述扩散介质层，以允许所述电解质膜邻接所述聚合密封。
16.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，每个所述双极板由第一单极板和第二单极板形成，所述第一单极板具有形成所述双极板阳极侧的通道，所述第二单极板具有形成所述双极板阴极侧的通道，其中，所述导电多孔垫片设置成靠近所述双极板的阳极侧。
17.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，直通反应物通路形成于所述一对双极板之间。
18.一种燃料电池，包括，
一对堆叠的双极板，每个所述双极板都具有嵌套活性区和非嵌套进料区，其中，直通反应物通路形成于所述一对双极板之间；
电解质膜，其设置于一对电极和一对扩散介质层之间，每个所述扩散介质层都设置成靠近所述双极板的嵌套活性区和非嵌套进料区，所述扩散介质层延伸进入所述非嵌套进料区，并且所述扩散介质层在其周向边缘超模压有聚合密封；
导电多孔垫片，其设置于其中一个所述扩散介质层和其中一个所述双极板之间。
19.一种燃料电池堆，包括：
多个以电串联形式堆叠排列的燃料电池，每个所述燃料电池具有：一对堆叠的双极板，每个所述双极板都有嵌套活性区和非嵌套进料区；电解质膜，其设置于一对电极和一对扩散介质层之间，每个所述扩散介质层设置成靠近所述双极板的嵌套活性区和非嵌套进料区，其中所述扩散介质层延伸进入所述非嵌套进料区；和导电多孔垫片，其设置于其中一个所述扩散介质层和其中一个所述双极板之间。
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