CN102468497B - 燃料电池板内的双通道台阶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池板内的双通道台阶。燃料电池板组件包括具有供给区域和活性区域的第一板。多个流动通道被形成在所述第一板内并且连接所述供给区域和所述活性区域。所述第一板还包括在所述供给区域内横于所述流动通道定向的第一台阶和在所述活性区域内横于所述流动通道定向的第二台阶。所述第二台阶仅形成在所述第一板的所述流动通道内。

Description

燃料电池板内的双通道台阶

技术领域

本公开内容涉及燃料电池，并且更具体地涉及燃料电池的板。

背景技术

针对电动车辆和各种其他应用，已经提出燃料电池作为干净、有效且对于环境负责的电源。各个燃料电池能够串联堆叠在一起以便为各种应用形成燃料电池电堆。燃料电池电堆能够供应足以给车辆提供动力的电量。具体而言，燃料电池电堆已经被认为是现代机动车辆中所用的传统内燃发动机的潜在替代方案。

一种燃料电池类型是聚合物电解质膜（PEM）燃料电池。PEM燃料电池包括三个基础部件：电解质膜；以及包括阴极和阳极的一对电极。电解质膜被夹在电极之间以便形成膜-电极组件（MEA）。MEA通常被置于例如碳纤维纸的多孔扩散介质之间，这有助于反应物的传递，例如氢向阳极以及氧向阴极的传递。

在电化学燃料电池反应中，氢在阳极中被催化氧化从而产生自由质子和电子。质子穿过电解质到达阴极。来自阳极的电子不能穿过电解质膜，而是作为电流通过电负载（例如电动马达）被引导到阴极。质子在阴极内与氧和电子反应从而生成水。

电解质膜通常由离聚物层形成。燃料电池的电极一般由磨细的催化剂形成。催化剂可以是针对燃料电池的电化学反应催化地支持氢或甲醇的氧化以及氧的还原中的至少一种反应的任意电催化剂。催化剂通常是贵金属，例如铂或其它铂族金属。催化剂一般被置于例如炭黑颗粒的碳支撑物上并且分布在离聚物中。

电解质膜、电极、扩散介质和用于分离反应物流体的子垫片（subgasket）通常被置于一对燃料电池板之间。这对燃料电池板构成阳极板和阴极板。每个燃料电池板均可具有在其内形成的在活性区域内的多个通道以用于反应物和冷却剂向燃料电池的分配。每个燃料电池板还可以具有在供给区域内的带端口和通道的集管以便将反应物和冷却剂传递到燃料电池的活性区域。电解质膜、电极和扩散介质通常被置于活性区域内。子垫片通常联接于电解质膜并被置于一对燃料电池板之间的供给区域内。

燃料电池板通常通过使得板材金属成形的常规工艺来形成，例如冲压、机加工、模制或通过光刻掩膜光刻。在双极燃料电池板组件的情况下，燃料电池板组件通常由一对单极板形成，这对单极板之后被连结在一起以形成双极燃料电池板组件。示例性双极板被公开于Newman等人的美国专利申请序列号11/752,993中，其全部公开内容并入本文以供参考。

公知的是在燃料电池电堆中出现压缩应力。压缩应力通常出现于沿燃料电池板的在其间放置了电解质膜、电极、扩散介质和子垫片的部位。具体而言，压缩应力公知地会出现于扩散介质和子垫片的边缘处。过去通过使用非常薄的子垫片和较软的扩散介质来减轻边缘应力的尝试会造成燃料电池电堆的退化的性能。

存在对于如下燃料电池板组件设计的长期需求，该燃料电池板组件设计理想地控制在一对燃料电池板之间的扩散介质和子垫片的边缘处的压缩应力。

发明内容

根据本公开内容，令人惊讶地发现了一种燃料电池板组件设计，其理想地控制了在一对燃料电池板组件之间的扩散介质和子垫片的边缘处的压缩应力。

在一种实施例中，燃料电池板组件包括具有供给区域和活性区域的第一板。多个流动通道被形成在第一板内并且连接供给区域和活性区域。第一板还包括在供给区域内横于流动通道定向的第一台阶和在活性区域内横于流动通道定向的第二台阶。

在另一实施例中，燃料电池包括第一燃料电池板组件和第二燃料电池板组件。第一燃料电池板组件和第二燃料电池板组件中的每一个均具有供给区域和活性区域，多个流动通道形成在其内并且连接供给区域和活性区域。第一燃料电池板组件和第二燃料电池板组件中的每一个还包括在供给区域内横于流动通道定向的第一台阶和在活性区域内横于流动通道定向的第二台阶。膜电极组件被夹在一对扩散介质层之间。膜电极组件和扩散介质被置于第一板和第二板的活性区域之间。子垫片联接于膜电极组件并且被置于第一板和第二板的供给区域之间。

在另一实施例中，燃料电池电堆包括被设置在电堆中的多个燃料电池。

本发明还提供了以下技术方案。

方案1. 一种燃料电池板组件，包括：

第一板，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道被形成在所述第一板内以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第一板还包括在所述供给区域内横于所述流动通道定向的第一台阶和在所述活性区域内横于所述流动通道定向的第二台阶，所述第二台阶仅形成在所述第一板的所述流动通道内。

方案2. 根据方案1所述的燃料电池板组件，还包括具有供给区域和活性区域的第二板，多个流动通道形成在所述第二板中以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第二板还包括在所述供给区域中横于所述流动通道定向的第一台阶并且不包括第二台阶。

方案3. 根据方案2所述的燃料电池板组件，其中所述第一板是阴极板，并且所述第二板是阳极板，所述第一板和所述第二板连结以形成用于燃料电池电堆的双极板。

方案4. 根据方案3所述的燃料电池板组件，其中所述第一板的所述流动通道的一部分与所述第二板的所述流动通道的一部分嵌套。

方案5. 根据方案1所述的燃料电池板组件，其中所述活性区域和所述供给区域之间的过渡区域被限定在所述第一台阶和所述第二台阶之间。

方案6. 根据方案5所述的燃料电池板组件，其中所述过渡区域是柔性的并且最小化所述燃料电池板组件在燃料电池电堆中被压缩时所述过渡区域上的峰值压缩应力。

方案7. 根据方案2所述的燃料电池，其中所述第一板的所述第一台阶被形成为与所述第二板的所述第一台阶完全相对。

方案8. 一种燃料电池，包括：

第一燃料电池板组件，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道被形成在所述第一燃料电池板组件内以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第一燃料电池板还包括在所述供给区域内横于所述流动通道定向的第一台阶和在所述活性区域内横于所述流动通道定向的第二台阶，所述第二台阶仅形成在所述流动通道内；

第二燃料电池板组件，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道形成在所述第二燃料电池板组件中以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第二燃料电池板组件还包括在所述供给区域中横于所述流动通道定向的第一台阶；

被夹在一对扩散介质层之间的膜电极组件，所述膜电极组件和所述扩散介质层被置于所述第一燃料电池板组件和所述第二燃料电池板组件的所述活性区域之间；以及

子垫片，其联接于所述膜电极组件并且被置于所述第一燃料电池板组件和所述第二燃料电池板组件的所述供给区域之间。

方案9. 根据方案8所述的燃料电池，其中所述扩散介质层之一的边缘被设置成与所述第一燃料电池板组件和所述第二燃料电池板组件之一的所述第一台阶相邻。

方案10. 根据方案9的燃料电池，其中所述子垫片的边缘被设置成与所述第一燃料电池板组件和所述第二燃料电池板组件之一的所述第二台阶相邻。

方案11. 根据方案10所述的燃料电池，其中所述第二台阶的高度是所述子垫片的厚度的大约一半。

方案12. 根据方案11所述的燃料电池，其中所述第二台阶的所述高度是大约25微米，并且所述子垫片的所述厚度是大约50微米。

方案13. 根据方案8所述的燃料电池，其中所述扩散介质层上保持足够压力以便相邻于所述第二台阶形成的蓬盖区域足够小以阻止所述膜电极组件的起皱。

方案14. 根据方案13所述的燃料电池，其中所述蓬盖区域是由所述膜电极组件、所述子垫片和所述扩散介质层之一限定的空隙，并且其中所述膜电极组件在所述蓬盖区域处不受所述子垫片和所述扩散介质层的支撑。

方案15. 根据方案13所述的燃料电池，其中所述蓬盖区域在长度上小于大约300微米。

方案16. 根据方案15所述的燃料电池，其中所述蓬盖区域在长度上在大约100微米至大约200微米之间。

方案17. 根据方案8所述的燃料电池，其中所述第一燃料电池板组件的所述第一台阶和所述第二台阶被定向成基本正交于所述第一燃料电池板组件的所述流动通道，并且所述第二燃料电池板组件的所述第一台阶被定向成基本正交于所述第二燃料电池板组件的所述流动通道。

方案18. 根据方案8所述的燃料电池，其中所述第一燃料电池板组件包括：第一板，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道被形成在所述第一板内以连接所述供给区域和所述活性区域；以及第二板，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道形成在所述第二板中以连接所述供给区域和所述活性区域，其中所述第一板是阴极板，并且所述第二板是阳极板，所述第一板和所述第二板连结以形成所述第一燃料电池板组件，所述第一燃料电池板组件的所述第二台阶仅形成在所述第一板内。

方案19. 根据方案18所述的燃料电池，其中所述第二燃料电池板组件包括：第一板，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道被形成在所述第一板内并连接所述供给区域和所述活性区域；以及第二板，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道形成在所述第二板中并连接所述供给区域和所述活性区域，其中所述第一板是阴极板，并且所述第二板是阳极板，所述第一板和所述第二板连结以形成所述第二燃料电池板组件，所述第二燃料电池板组件的所述第二台阶仅形成在所述第一板内。

方案20. 一种燃料电池电堆，包括

设置在电堆中的多个燃料电池，所述燃料中的至少一个燃料电池包括：第一燃料电池板组件，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道被形成在所述第一燃料电池板组件内以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第一板还包括在所述供给区域内横于所述流动通道定向的第一台阶和在所述活性区域内横于所述流动通道定向的第二台阶，所述第二台阶仅形成在所述流动通道内；第二燃料电池板组件，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道形成在所述第二燃料电池板组件中以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第二板还包括在所述供给区域中横于所述流动通道定向的第一台阶和在所述活性区域中横于所述流动通道定向的第二台阶，所述第二台阶仅形成在所述流动通道内；被夹在一对扩散介质层之间的膜电极组件，所述膜电极组件和所述扩散介质层被置于所述第一燃料电池板组件和所述第二燃料电池板组件的所述活性区域之间；子垫片，其联接于所述膜电极组件并且被置于所述第一燃料电池板组件和所述第二燃料电池板组件的所述供给区域之间。

附图说明

当具体参考这里描述的附图时，从下述具体描述中，本领域的技术人员将可以显而易见到本公开内容的上述及其他优点。

图1是根据本公开实施例的燃料电池板组件的不完整顶部透视图；

图2是根据本公开实施例的图1所示的燃料电池板组件的不完整顶部透视图，其与膜电极组件、子垫片、一对扩散介质和类似燃料电池板组件组装在一起；

图3示出了图2中的圈3所示的组件的放大不完整顶部透视图，并且进一步示出了与子垫片的边缘相邻的蓬盖区域（tenting region）；以及

图4是图2和图3中所示的组件的不完整侧视横截面图。

具体实施方式

下述具体描述及所附附图描述并图释了本发明的各种实施例。说明书和附图用于使得本领域技术人员能够制造并应用本发明，并且不试图以任意方式限制本发明的范围。

如图1-4所示，本公开内容包括用于燃料电池4的燃料电池板组件2。可以使用燃料电池板组件2的示例性燃料电池4被公开于Newman等人的美国专利申请序列号11/752,993中，其全部内容并入本文以供参考。多个燃料电池4可以被设置在电堆中以便形成燃料电池电堆。技术人员应该意识到本公开内容的燃料电池板组件2可以根据需要用于其他类型的燃料电池中。

燃料电池板组件2包括具有供给区域8和活性区域10的第一板6。供给区域8可以包括多个端口（未示出）和多个集管孔（未示出）以便将反应物和冷却剂传递到燃料电池4。多个流动通道12形成在第一板6内。流动通道12连接第一板6的供给区域8和活性区域10。第一板6还包括第一台阶13和第二台阶15。第二台阶15与第一台阶13间隔开。第一台阶13被置于供给区域8内。第二台阶15被置于第一板6的活性区域10内在第一台阶13的内侧。应该理解，第二台阶15仅形成在流动通道12内，并且不在隔开第一板6内形成的流动通道12的垄脊（land）内。技术人员还应该理解，如果在垄脊内存在对应的台阶，则将不会存在如下进一步所述的由第二台阶15所导致的应力解除。第一台阶13和第二台阶15中的每一个均定向成在相应的供给区域8和活性区域10内横于或横跨流动通道12。在具体实施例中，第一台阶13和第二台阶15中的每一个均定向成基本正交于第一板6的流动通道12。第一和第二台阶13、15可以借助于任意手段（例如冲压工艺）被形成在第一板6内。根据需要，可以选择用于形成第一台阶13和第二台阶15的其它适当的取向和手段。

参考图2-4，燃料电池板组件2是具有联接到第二板16的第一板6的双极板。类似于第一板6，第二板16包括供给区域18和活性区域20。多个流动通道22被形成在第二板16内并且连接供给区域18和活性区域20。第二板16包括在第二板16的供给区域18内横于流动通道22定向的第一台阶23。第二板16不包括第二台阶15。第一板6的第一台阶13被形成为与第二板16的第一台阶23完全相对。具体而言，在第一台阶13、23处第一和第二板6、16背离彼此向外弯曲。技术人员应该意识到针对第一台阶13、23和第二台阶15选择相同或不同弯曲角度均落入本公开内容的范围内。

在具体实施例中，第一板6是阴极单极板，并且第二板16是阳极单极板。第一板6和第二板16可以例如通过焊接工艺被连结从而形成用于燃料电池4的双极板。第一板6的流动通道12的一部分还可以与第二板16的流动通道22的一部分嵌套。根据需要，还可以使用用于连结第一板6和第二板16来形成双极燃料电池板组件2的其他适当手段。

在第一板6和第二板16中的每一个上，燃料电池板组件2具有在供给区域8、18和活性区域10、20之间的过渡区域24。过渡区域24被限定在第一台阶13、23和第二台阶15之间。应该理解，过渡区域24是柔性且类似于弹簧的。当燃料电池板组件2在燃料电池4中被压缩时，过渡区域24的柔性最小化了过渡区域24上的峰值压缩应力。

参考图2，本公开内容的燃料电池4包括一对燃料电池板组件2、2’，此后被称为第一燃料电池板组件2和第二燃料电池板组件2’。为了清楚的目的，使用相同附图标记和单引号（’）来指代第二燃料电池板组件2’中与第一燃料电池板组件2类似或相关的结构。

第一燃料电池板组件2和第二燃料电池板组件2’中的每一个是双极板，例如如上所述。包括聚合物电解质膜（未示出）和一对电极（未示出）的膜电极组件30被夹在一对扩散介质层32、34之间。膜电极组件30和扩散介质层32、34被置于第一燃料电池板组件2和第二燃料电池板组件2’的活性区域8、8’、18、18’之间。子垫片36联接于膜电极组件30。例如，子垫片36可以叠覆于膜电极组件30。作为非限制性示例，子垫片36通过燃料电池4的压缩而抵靠膜电极组件30被机械地保持就位。子垫片36被置于第一燃料电池板组件2和第二燃料电池板组件2’的供给区域8、8’、18、18’之间。

如图2-4所示，扩散介质层32、34之一的外侧边缘38被设置成与第一燃料电池板组件2和第二燃料电池板组件2’之一的第一台阶13、13’、23、23’相邻。类似地，子垫片36的内侧边缘40被设置成与第一燃料电池板组件2和第二燃料电池板组件2’之一的第二台阶15、15’相邻。例如，子垫片36的内侧边缘可以被大致置于第一台阶13、13’、23、23’和第二台阶15、15’之间的中途位置。应该理解，使用第一台阶13、13’、23、23’和第二台阶15、15’有利地阻止了燃料电池4在运行期间被压缩时不理想压缩压力的生成。

第一台阶13、13’、23、23’具有高度H1，并且第二台阶15、15’具有高度H2。根据使两个流动通道解除嵌套（unnest）的需要以及扩散介质层32、34的高度来设定高度H1。高度H2被选择成最小化由于子垫片36而导致的不理想压缩压力。在所示实施例中，第一台阶13、13’、23、23’的高度H1近似是第一和第二扩散介质层32、34之一的厚度T1的一半。第二台阶15、15’的高度H2可以近似是子垫片36的厚度T2的一半。作为非限制性示例，第二台阶的高度H2是近似25微米，并且子垫片36的厚度T2可以是近似50微米。技术人员可以根据需要选择其他适当的高度H1、H2和厚度T1、T2。

应该意识到与第二阶梯15、15’相邻地形成蓬盖区域42。蓬盖区域42是由膜电极组件30、子垫片36和扩散介质层32、34之一限定的空隙。膜电极组件30在蓬盖区域42不受子垫片36和扩散介质层32、34的支撑。蓬盖区域42具有长度L1。还应该理解若是长度L1不良地过长的话，则当燃料电池4被压缩时膜电极组件30会起皱。因此，蓬盖区域42的长度L1被选择成阻止燃料电池4被压缩时膜电极组件30的起皱。在一种实施例中，蓬盖区域42具有小于大约300微米的长度L1，并且在其他实施例中长度在大约100微米至大约200微米之间。

燃料电池板组件2的第一台阶13、23理想地使第一板6和第二板16的流动通道12、22解除嵌套，并且允许反应物流向燃料电池4的活性区域10、20以及从燃料电池4的活性区域10、20流出。有利地，第一台阶13、23和第二台阶15之间的长度减少了柔软物边缘（soft good edge）处的应力。从边缘38到第一台阶13、23的距离将减小这些边缘处的载荷。基于沿竖直维度能够实现解除嵌套的可用空间以及具体供给通道高度来设定台阶13、23的高度。

公知的是，在具有常规燃料电池板组件而没有第一和第二台阶13、23、15的现有技术燃料电池中，在典型燃料电池运行条件下，在子垫片36的内侧边缘40处会出现超过1000 psi的峰值压缩应力。当使用大刚性扩散介质层时峰值压缩应力会不理想地高。常规燃料电池板组件还具有微距（fine pitch）阴极通道，公知的是当完全嵌套时这会产生极大载荷。

技术人员应该理解，在本公开内容中用作燃料电池板组件2中的阳极板的第二板16中不形成第二台阶。在第二板16的供给区域过渡处仅存在第一台阶23。第一或阴极板6的流动通道12的冷却剂侧和第二或阳极板16的垄脊的冷却剂侧之间通常存在接触。第二台阶将不提供第二板16内的应力消除，因为第二板16内形成的流动通道22不接触第一板6的相应垄脊。

已经令人惊奇地发现，如上所述，使用第二台阶15将子垫片36的内侧边缘40处的峰值压缩应力最小化达大约百分之四十（40%）。已经意外地发现第二台阶15允许过渡区域24以受控方式弯曲并且有助于峰值压缩应力的减少。添加第二台阶15还提供了对于嵌套时燃料电池板组件2的过渡区域24的缓解。从而控制了扩散介质层32、34的外侧边缘38处以及子垫片36的内侧边缘40处的峰值压缩应力。

虽然为了解释本发明已经示出了某些代表性实施例和细节，不过本领域技术人员将显而易见到可以在不脱离本公开内容范围的情况下做出各种改变，本公开内容的范围进一步在所附权利要求中被描述。

Claims (16)

1.一种燃料电池板组件，包括：

第一板，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道被形成在所述第一板内以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第一板还包括在所述供给区域内横于所述流动通道定向的第一台阶和在所述活性区域内横于所述流动通道定向的第二台阶，所述第二台阶仅形成在所述第一板的所述流动通道内；

具有供给区域和活性区域的第二板，多个流动通道形成在所述第二板中以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第二板还包括在所述供给区域中横于所述流动通道定向的第一台阶并且不包括第二台阶；

被夹在一对扩散介质层之间的膜电极组件，所述膜电极组件和所述扩散介质层被置于所述第一板和所述第二板的所述活性区域之间；

子垫片，其联接于所述膜电极组件并且被置于所述第一板和所述第二板的所述供给区域之间；

其中所述扩散介质层之一的边缘被设置成与所述第一板和所述第二板之一的所述第一台阶相邻；

其中所述子垫片的边缘被设置成与所述第一板的所述第二台阶相邻。

2.根据权利要求1所述的燃料电池板组件，其中所述第一板是阴极板，并且所述第二板是阳极板，所述第一板和所述第二板连结以形成用于燃料电池电堆的双极板。

3.根据权利要求2所述的燃料电池板组件，其中所述第一板的所述流动通道的一部分与所述第二板的所述流动通道的一部分嵌套。

4.根据权利要求1所述的燃料电池板组件，其中所述活性区域和所述供给区域之间的过渡区域被限定在所述第一台阶和所述第二台阶之间。

5.根据权利要求4所述的燃料电池板组件，其中所述过渡区域是柔性的并且最小化所述燃料电池板组件在燃料电池电堆中被压缩时所述过渡区域上的峰值压缩应力。

6.根据权利要求1所述的燃料电池板组件，其中所述第一板的所述第一台阶被形成为与所述第二板的所述第一台阶完全相对。

7.一种燃料电池，包括：

第一燃料电池板组件，所述第一燃料电池板组件包括：第一板，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道被形成在所述第一板内以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第一板还包括在所述供给区域内横于所述流动通道定向的第一台阶和在所述活性区域内横于所述流动通道定向的第二台阶，所述第二台阶仅形成在所述第一板的所述流动通道内；具有供给区域和活性区域的第二板，多个流动通道形成在所述第二板中以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第二板还包括在所述供给区域中横于所述流动通道定向的第一台阶并且不包括第二台阶；被夹在一对扩散介质层之间的膜电极组件，所述膜电极组件和所述扩散介质层被置于所述第一板和所述第二板的所述活性区域之间；子垫片，其联接于所述膜电极组件并且被置于所述第一板和所述第二板的所述供给区域之间；其中所述扩散介质层之一的边缘被设置成与所述第一板和所述第二板之一的所述第一台阶相邻；其中所述子垫片的边缘被设置成与所述第一板的所述第二台阶相邻；

第二燃料电池板组件，所述第二燃料电池板组件包括：第一板，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道被形成在所述第一板内以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第一板还包括在所述供给区域内横于所述流动通道定向的第一台阶和在所述活性区域内横于所述流动通道定向的第二台阶，所述第二台阶仅形成在所述第一板的所述流动通道内；具有供给区域和活性区域的第二板，多个流动通道形成在所述第二板中以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第二板还包括在所述供给区域中横于所述流动通道定向的第一台阶并且不包括第二台阶；被夹在一对扩散介质层之间的膜电极组件，所述膜电极组件和所述扩散介质层被置于所述第一板和所述第二板的所述活性区域之间；子垫片，其联接于所述膜电极组件并且被置于所述第一板和所述第二板的所述供给区域之间；其中所述扩散介质层之一的边缘被设置成与所述第一板和所述第二板之一的所述第一台阶相邻；其中所述子垫片的边缘被设置成与所述第一板的所述第二台阶相邻。

8.根据权利要求7所述的燃料电池，其中所述第二台阶的高度是所述子垫片的厚度的大约一半。

9.根据权利要求8所述的燃料电池，其中所述第二台阶的所述高度是大约25微米，并且所述子垫片的所述厚度是大约50微米。

10.根据权利要求7所述的燃料电池，其中所述扩散介质层上保持足够压力以便相邻于所述第二台阶形成的蓬盖区域足够小以阻止所述膜电极组件的起皱。

11.根据权利要求10所述的燃料电池，其中所述蓬盖区域是由所述膜电极组件、所述子垫片和所述扩散介质层之一限定的空隙，并且其中所述膜电极组件在所述蓬盖区域处不受所述子垫片和所述扩散介质层的支撑。

12.根据权利要求10所述的燃料电池，其中所述蓬盖区域在长度上小于300微米。

13.根据权利要求12所述的燃料电池，其中所述蓬盖区域在长度上在100微米至200微米之间。

14.根据权利要求7所述的燃料电池，其中所述第一燃料电池板组件的所述第一台阶和所述第二台阶被定向成基本正交于所述第一燃料电池板组件的所述流动通道，并且所述第二燃料电池板组件的所述第一台阶被定向成基本正交于所述第二燃料电池板组件的所述流动通道。

15.根据权利要求7所述的燃料电池，其中所述第一板是阴极板，并且所述第二板是阳极板，所述第一板和所述第二板连结以形成用于燃料电池电堆的双极板。

16.一种燃料电池电堆，包括

设置在电堆中的多个燃料电池，所述燃料中的至少一个燃料电池包括：

第一燃料电池板组件，所述第一燃料电池板组件包括：第一板，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道被形成在所述第一板内以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第一板还包括在所述供给区域内横于所述流动通道定向的第一台阶和在所述活性区域内横于所述流动通道定向的第二台阶，所述第二台阶仅形成在所述第一板的所述流动通道内；具有供给区域和活性区域的第二板，多个流动通道形成在所述第二板中以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第二板还包括在所述供给区域中横于所述流动通道定向的第一台阶并且不包括第二台阶；被夹在一对扩散介质层之间的膜电极组件，所述膜电极组件和所述扩散介质层被置于所述第一板和所述第二板的所述活性区域之间；子垫片，其联接于所述膜电极组件并且被置于所述第一板和所述第二板的所述供给区域之间；其中所述扩散介质层之一的边缘被设置成与所述第一板和所述第二板之一的所述第一台阶相邻；其中所述子垫片的边缘被设置成与所述第一板的所述第二台阶相邻；

第二燃料电池板组件，所述第二燃料电池板组件包括：第一板，其具有供给区域和活性区域，多个流动通道被形成在所述第一板内以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第一板还包括在所述供给区域内横于所述流动通道定向的第一台阶和在所述活性区域内横于所述流动通道定向的第二台阶，所述第二台阶仅形成在所述第一板的所述流动通道内；具有供给区域和活性区域的第二板，多个流动通道形成在所述第二板中以连接所述供给区域和所述活性区域，所述第二板还包括在所述供给区域中横于所述流动通道定向的第一台阶并且不包括第二台阶；被夹在一对扩散介质层之间的膜电极组件，所述膜电极组件和所述扩散介质层被置于所述第一板和所述第二板的所述活性区域之间；子垫片，其联接于所述膜电极组件并且被置于所述第一板和所述第二板的所述供给区域之间；其中所述扩散介质层之一的边缘被设置成与所述第一板和所述第二板之一的所述第一台阶相邻；其中所述子垫片的边缘被设置成与所述第一板的所述第二台阶相邻。