CN102812588B

CN102812588B - 开放流场燃料电池

Info

Publication number: CN102812588B
Application number: CN201080065238.2A
Authority: CN
Inventors: 斯科特·C·布兰切特; 詹姆斯·C·克罗斯Iii
Original assignee: Nuvera Fuel Cells LLC
Current assignee: Nuwera fuel cell Co., Ltd.
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: JP2013522822A; EP2545609B1; EP2545609A1; JP5653462B2; CA2790538A1; WO2011112195A1; ES2675095T3; BR112012020414A2; KR20130038226A; BR112012020414B1; CA2790538C; CN102812588A; KR101741429B1

Abstract

提供的是聚合物电解质膜燃料电池组，其包含第一双极板；第二双极板；包含阴极、阳极(103)和在阴极与阳极之间插入的聚合物膜的电化学部件(101)；布置在第一双极板与阳极之间的阳极室(109)，所述阳极室包含至少一个入口(108)和至少一个出口；布置在第二双极板与阴极之间的阴极室，所述阴极室包含至少一个入口和至少一个出口，且其中所述阳极室(109)的几何面积大于所述阳极(103)的几何面积，或其中所述阴极室的几何面积大于所述阴极的几何面积。

Description

开放流场燃料电池

本公开一般涉及聚合物电解质膜燃料电池的领域。

典型的聚合物电解质膜(“PEM”)燃料电池包含电化学部件(ECP)，其包含用作电解质的聚合物膜、在该聚合物膜的一侧上的阳极、在膜的另一侧上的阴极。该阳极包含阳极电极催化剂。来自燃料气体例如氢的反应物与阳极电极催化剂接触并且离解产生质子。聚合物膜当充分水化时允许质子从阳极跨膜迁移至阴极。阴极包含阴极电极催化剂。来自阴极气体例如氧的反应物可在阴极电极催化剂上形成活性氧类物质，其与质子反应以形成水。此类单室燃料电池可被串联电连接以形成“燃料电池组(fuel cell stack)”。

本公开提供了聚合物电解质膜燃料电池组，其包含第一双极板；第二双极板；包含阴极、阳极和在阴极与阳极之间插入的聚合物膜的电化学部件(ECP)。ECP布置在第一双极板和第二双极板之间。

根据本公开，聚合物电解质膜燃料电池组包含布置在第一双极板与阳极之间的阳极室，以及布置在第二双极板与阴极之间的阴极室。阳极室包含至少一个入口和至少一个出口以使气体可进入和逸出室。在某些实施方案中，阳极室的几何面积大于阳极的几何面积。在其它实施方案中，阴极室的几何面积大于阴极的几何面积。在其它实施方案中，阳极室的几何面积大于阳极的几何面积，并且阴极室的几何面积大于阴极的几何面积。

在某些实施方案中，有布置在阳极和/或阴极室内部的流场，且该流场可选自例如具有齿孔的成形金属薄片、金属泡沫、石墨泡沫、扩张金属网、金属丝网和烧结的多孔金属薄片。

在某些其它实施方案中，布置在阳极室和/或阴极室内部的流场可包含至少两个元件，所述元件选自具有齿孔的成形金属薄片、金属泡沫、石墨泡沫、扩张金属网、金属丝网和烧结的多孔金属薄片。

在本文公开的燃料电池的另一实施方案中，第一双极板是没有穿孔的成形金属薄片。此类成形薄片的实例包括包含与阳极直接接触的突起的成形金属薄片。

在根据本公开的燃料电池组的一些实施方案中，阳极的几何面积与阴极的几何面积相同。在其它实施方案中，阳极的几何面积与阴极的几何面积不同。

图1a-1c示出本公开中提供的燃料电池组的某些实施方案。

图2示出燃料电池组的另一个实施方案。

图3呈示比较燃料电池组的性能的实验数据。

如本文所公开，膜电极组合件(“MEA”)包含包含在一侧上的阳极和在相反侧上的阴极的聚合物膜。称为气体扩散层(“GDL”)的导电介质可邻近MEA的两侧中的任一侧或两侧粘接或放置。气体扩散层可由复写纸、石墨布或其它多孔、挠性和导电材料或其复合集合体构成。

在某些实施方案中，电极催化剂可直接地施加在聚合物膜的表面上。在额外的实施方案中，电极催化剂可掺合到邻近聚合物膜的催化剂层中。可选地，电极催化剂可施加在气体扩散层上，其然后邻近聚合物膜化学粘接、机械粘接或放置，以使电极催化剂插入在气体扩散层与聚合物膜之间。在某些实施方案中，气体扩散层对于燃料电池运行是不需要的。

如本文所公开，电化学部件(“ECP”)是指包含MEA的组件，所述MEA：(1) 具有粘接至两侧的气体扩散层；(2) 仅具有一个与一侧粘接的气体扩散层；或(3) 不具有与其粘接的气体扩散层。因此，阳极是指含有阳极催化剂的ECP的部分，且阴极是指含有阴极催化剂的ECP的部分，有或没有与其粘接的气体扩散层。电极是指阳极或阴极。

如本文所用的，阳极在燃料电池中暴露于燃料气体(即，阳极气体)。来自燃料气体例如氢的反应物当与阳极催化剂接触时可经历催化反应。

如本文所用的，阴极暴露于氧化剂气体(即，阴极气体)。来自阴极气体例如氧的反应物当与阴极催化剂接触时可经历催化反应。

如本文所用的，燃料电池组件与ECP的电极直接接触，如果其可与催化剂直接接触，与催化剂层直接接触，或与气体扩散层直接接触。如本文所用的，阳极或阴极的几何面积是指投影的聚合物膜的被电极催化剂覆盖或以其它方式与直接接触的部分的投影平面，通常被燃料电池工业技术人员称为阳极或阴极的活性区。

如本文所用的，分离板，也称为双极板，是指导电气体屏障。双极板可由例如石墨或金属组成。阳极室是指第一双极板与阳极之间的空间，而阴极室是指第二双极板与阴极之间的空间。如本文所用的，燃料电池室是指阳极室或阴极室。

燃料电池室可在平面方向上被气封围封在其周围。气封具有用作燃料电池室的气体入口或出口的开口。室的入口和出口与气体歧管流体连接，其是连接入口和气体源或连接出口和气体逸出点的流体管道。气封的实例是具有允许气体进入或逸出阳极或阴极室的开口的垫圈。

如本文所用的，流场是以与双极板平行的平面方向布置在ECP与双极板之间的结构元件，其允许气体流过并且被具有来自一个或多个气体歧管的入口和出口的气封围封在其周围。没有结构支撑，燃料电池室可在燃料电池组的装配期间于一定压力下塌陷，使电极的绝大部分难以接近反应物气体。因此流场应具有某种程度的结构整体性以使其在一定压力下不完全塌陷。

流场还应促进反应物气体至电极的平均分布。流场与电极之间的接触区应该是小的以使电极的大部分面积易接近反应物气体但是仍保持良好的导电性。而且，可取的是流场在反应物气体流中不产生过量压力差。

开放流场是指流场内的任何点可属于数个流体通道(即在该点交叉的多个流体通道)的结构。例如，在开放流场中，流体可跟随两个或更多个通道从流场内的任何点到出口。相反，在具有连接入口和出口的离散通路的流场中，一个通路内的流体可仅仅跟随由该通路限定的一个通道到出口。

一种适用作开放流场的材料是多孔泡沫。一块泡沫具有网状结构，该网状结构具有由金属泡沫的外形限定的几何界面内的互连的系带网络和互连的空隙。因为这唯一结构，所以未压缩状态的泡沫材料可具有达到大于50%例如大于60%、大于70%、大于75%、大于80%、大于85%、大于90%、大于95%和大于98%的孔隙度。

互连空隙的网络形成在整个泡沫中延伸的通道。因此，在其几何界面的一点进入多孔结构的流体可跟随数个不同的通道以达到在泡沫内或在泡沫另一边界处的位置。泡沫可由金属或石墨构成。例如，金属泡沫可从Porvair Advanced Materials, Inc商购。石墨泡沫还从例如Poco Graphite, Inc., Decatur, TX商购。

适用作开放流场的多孔结构的另一实例包括扩张金属网。扩张金属网由被不均匀纵切且延伸以产生某些几何形状如菱形的开口的固体金属薄片构成。在标准扩张金属中，每排菱形开口与下一排偏移，产生不均匀结构。标准扩张金属薄片被碾压以生成平展的扩张金属。金属丝网也是适用作开放流场的多孔结构。其可通过编织或焊接金属丝在一起而制备。金属丝网和扩张金属网两者例如从Mechanical Metals, Inc. of Newtown, PA商购。当用作开放流场时，扩张金属网和金属丝网可首先被加工以形成非扁平几何形状。

适用作开放流场的多孔结构的另一实例是具有齿孔的成形金属薄片。如本文所用的，成形金属薄片是指具有非扁平几何形状的金属薄片。其可具有隆起或凸出的表面。其可以是具有起伏的脊和槽的波状金属薄片。其还可具有不连续的凹痕和突起。

一旦提供有足够数目的齿孔，成形金属薄片就可用作开放流场，允许流体在具有极小限制的燃料电池室中流动。这种穿孔的金属薄片可具有数列重复的齿孔，例如圆形孔、六角形孔、方形孔、长圆孔等。其可被模压以形成起伏的脊和槽，或凹痕和突起，或其它几何形状。可商购的穿孔的金属薄片的实例可获自McNichols Co., Tampa, FL。

没有齿孔的成形金属薄片还可用作开放流场。一个实例是具有数列突起的成形金属薄片。突起的顶部接触ECP，产生ECP与金属薄片剩余部分之间的连续空隙空间。结果，流体可通过多个通道从连续空隙的一个点行进至另一个点。在这种情况下，成形金属薄片可插入在双极板与ECP之间。然而，双极板自身可以是成形金属薄片以使其作为气体分离器和流场两者起作用。

成形金属薄片可通过金属薄片形成工艺例如模压制得。其还可通过移除表面材料的一部分例如通过蚀刻和激光雕刻而形成通路，以使金属薄片的厚度变化。围封的通路可在具有邻近平面的成形金属薄片例如ECP的隆起表面之间形成。

与开放流场相比，一些非开放流场含有彼此物理分离且不同的多个离散流动通道。后者的实例是具有在其表面上模制的离散通路的石墨双极板。每个通路连接燃料电池室的入口与其出口。在这种情况下，通路的脊和谷产生双极板与ECP之间的整体结构之间的空间，形成用于流体通过的围封通道。在这种结构下，除进入ECP的气体扩散之外，大量气体流体在通路内从入口流向出口。通路的排列可变化，例如通路可分成多个通路且多个通路可合并成一个通路，因此在多个通路交叉的流场中产生位置。然而，这种位置的数目是有限的，且在大部分流场中气体流体仅具有一个通路，其由气体流体驻留的通路的区段限定。

如本文所用的，燃料电池室的形状是指室在平面方向上的形状。其可以是任何二维形状，例如，多角形、曲线或其组合。燃料电池室的几何面积是阳极或阴极室在平面方向上的面积。当垫圈用于密封燃料电池室(但留下流体的某些入口和出口开放)时，燃料电池室的几何形状和几何面积两者由垫圈的空心中央部分的形状和大小确定。

在本公开的一些实施方案中，燃料电池室的形状是大体矩形的，表示形状不但可以是具有四个直角的四边形，而且还可以包括矩形的四个角中的一个或多个是圆形的那些实施方案。在某些实施方案中，燃料电池室的入口可位于矩形的一侧而出口位于相反侧上。

在本公开的其它实施方案中，燃料电池室的形状是曲线的，例如圆形、椭圆形或长椭圆形的。燃料电池室还可被配置成在中央、例如在环的形状中具有空心部分。然而，燃料电池室的空心部分和外部周围可采用任何形状，矩形的或曲线的。在这些设计中，燃料电池室的入口可位于空心部分的周围，并且出口可位于外部周围，或反之亦然。

在本文公开的燃料电池组的某些实施方案中，阳极室的几何面积大于阳极的几何面积。在其它实施方案中，阴极室的几何面积大于阴极的几何面积。在额外的实施方案中，阳极和/或阴极室的几何面积分别与阳极和/或阴极的几何面积相同。例如，燃料电池室的几何面积可为2 cm²至2400 cm²的范围而电极的几何面积可为2 cm²至2000 cm²的范围。

因此，在某些实施方案中，燃料电池室的几何面积可为例如25 cm²至2000 cm²，例如50 cm²至1500 cm²、75 cm²至1250 cm²、100 cm²至1000 cm²、150 cm²至750 cm²、175 cm²至500 cm²、且200 cm²至350 cm²的范围。在其它实施方案中，燃料电池室的几何面积可为例如2 cm²至100 cm²，例如5 cm²至75 cm²、10 cm²至50 cm²、且15 cm²至35 cm²的范围。在额外的实施方案中，燃料电池室的几何面积可为例如800 cm²至2000 cm²、例如900 cm²至1700cm²、1000 cm²至1500 cm²、且1100 cm²至1300 cm²的范围。

同样地，在某些实施方案中，电极的几何面积可为例如25 cm²至2000 cm²，例如50cm²至1500 cm²、75 cm²至1250 cm²、100 cm²至1000 cm²、150 cm²至750 cm²、175 cm²至500cm²、且200 cm²至300 cm²的范围。在其它实施方案中，燃料电池室的几何面积可为例如2cm²至100 cm²，例如5 cm²至75 cm²、10 cm²至50 cm²、且15 cm²至35 cm²的范围。在额外的实施方案中，燃料电池室的几何面积可为例如600 cm²至2000 cm²、例如700 cm²至1500 cm²、800 cm²至1300 cm²、且900 cm²至1100 cm²的范围。

在本文公开的燃料电池组的一个实施方案中，当阳极室的至少一个入口中的任何入口与阳极之间的最短距离是m且阳极室的相同至少一个入口与阳极室的至少一个出口之间的最短距离是L时，m/L的值为1至30的范围。而且，该值可为例如1%至20%、1%至15%、2%至25%、2%至20%、2%至15%、2%至10%、3%至20%、3%至15%、3%至10%、4%至15%、4%至10%、4%至8%、5%至12%、5%至8%且6%至10%的范围。

在本文公开的另一个实施方案中，当阳极室的至少一个出口中的任何出口与阳极之间的最短距离是n且阳极室的至少一个入口中的任何入口与阳极室的相同至少一个出口之间的最短距离是L时，n/L的值为1至30的范围。而且，该值可为例如例如1%至20%、1%至15%、2%至25%、2%至20%、2%至15%、2%至10%、3%至20%、3%至15%、3%至10%、3%至8%且3%至6%的范围。

在本文公开的燃料电池组的额外的实施方案中，当阴极室的至少一个入口中的任何入口与阴极之间的最短距离是m且阴极室的相同至少一个入口与阴极室的至少一个出口之间的最短距离是L时，m/L的值为1%至30%的范围，例如1%至20%、1%至15%、2%至25%、2%至20%、2%至15%、2%至10%、3%至20%、3%至15%、3%至10%、4%至15%、4%至10%、4%至8%、5%至12%、5%至8%且6%至10%。

在本文公开的另一个实施方案中，当阴极室的至少一个出口中的任何出口与阴极之间的最短距离是n且阴极室的至少一个入口中的任何入口与阴极室的相同至少一个出口之间的最短距离是L时，n/L的值为1%至30%，例如1%至20%、1%至15%、2%至25%、2%至20%、2%至15%、2%至10%、3%至20%、3%至15%、3%至10%、3%至8%且3%至6%。

如本文所用的，在入口与阳极之间或入口与出口之间的最短距离意指流体可从入口行进到阳极或出口的最短距离。因此，当阳极与某一入口之间没有屏障时，最短距离为连接阳极和入口的最短直线的长度。同样，当燃料电池室的入口和出口之间没有屏障时，最短距离为连接入口和出口的直线的长度。然而，如果有交叉该直线的屏障，则气体流必须行进在屏障的周围，向入口与出口之间的行进距离增加气体流的距离。在例如具有金属泡沫的开放流场的情况下，其中孔隙度高(例如，大于50%)且结构材料的长度范围(即，在金属泡沫中系带的直径)小(例如，约毫米量级或更小，例如1至500微米的范围)，为包围结构材料流体所行进的额外距离可以是忽略的。

在本文公开的燃料电池组的某些实施方案中，流场可填充整个燃料电池室。在这种情况下，流场的形状和几何面积大体与燃料电池室相同。在某些其它实施方案中，流场可仅占据燃料电池室的一部分，使。室内的某些空间未填充。在其它实施方案中，流场可包含不同材料。例如，流场的一个部分可包含金属泡沫而其它可包含金属屏障、金属网、扩张金属薄片、石墨泡沫、有或没有齿孔的成形金属薄片，或烧结的多孔金属薄片。

图1a示出本文公开的燃料电池组的一个实施方案。部分104表示垫圈。部分101表示ECP，其位于部分104的前面。阴影面积103表示在ECP 101的远离观察者的侧上的阳极。为了阐述的目的，显示ECP 101(而不是阳极103的面积)是透明的。双极板(为了简明，未在图1a显示)位于垫圈104的后面。在该实施方案中，垫圈104具有空心的中央部分，而ECP 101和双极板具有平面。在装配的燃料电池中，ECP 101、垫圈104和双极板被压缩在一起，围封垫圈104的中央部分以形成阳极室109。

阴影面积107从垫圈104的表面的剩余部分缩减，并且当倚着ECP 101挤压时形成通路。通路107具有以复合的形状布置的一系列开口108a-108i。阳极气体通过开口105进入通路107。其通过开口108a-108i从通路107流入阳极室109。因此，开口108a-108i是阳极室的入口。

如示于图1a，阳极103和开口108a-108i彼此并不相邻。开口108a-108i的所有顶部均位于线A上而阳极的周围位于线B上。在这种情况下，线A和线B大体上平行以使它们之间的最短距离是均与线A和线B垂直的想象线，其长度示为102。

而且，因为线A和线B在本实施方案中平行，所以开口108a-108i中的任何开口至阳极的最短距离是相同的。但是，在燃料电池组的实施方案中(其中线A和线B不平行和/或是曲线的)，这可能不是真的。在那些情况下，这可能是，到阳极室的仅仅一个入口可具有到阳极的最短距离。

例如，图1b示出与图1a所述的实施方案不同的实施方案，因为图1b中的线B向下倾斜远离线A。因此，仅仅开口108a具有到线B的最短距离。在图1c中，线B是半圆形的，且在附图中所述的实施方案中仅开口108e具有到线B的最短距离。阳极室入口与阳极之间的位置关系的变化是很多的。但是，阳极室的一个或多个入口中的任何入口与阳极之间的最短距离仅存在一个唯一的值。

图2示出根据本公开的燃料电池组的另一个实施方案。图1a和图2中的相同部分被相同数字标记。阴影面积207表示具有到阳极室109的开口208a-208i的通路。开口208a-208i是阳极室的出口。来自阳极室109的气体通过开口208a-208i进入通路207并且通过开口205逸出垫圈104。在这个实施方案中，阳极103的周围，线C，与线D分离，其中所有开口208a-208i的顶部均位于线D上。

入口与阳极室和阳极之间的空间可被开放流场或左腔填充，产生之间的缓冲区。因为阳极气体通过离散入口进入阳极室，所以气体在入口的紧邻处的分布是不均匀的。不受任何具体理论限制，产生缓冲区可允许多个阳极气体流混合并且形成为更均质的流(然后与阳极接触)，其增强燃料电池的性能。在另一方面，阳极与阳极室入口之间的缓冲区可通过允许液态水积蓄在ECP的惰性区域而对燃料电池的性能有益，因此减少在该区域内的不需要的电化学反应。

图3示出与阳极与阳极室入口直接相邻的燃料电池组(B组)相比，其中阳极室入口与阳极之间存在惰性区域的燃料电池组(A组)的组电压。认识到，A组在操作中运行约3400小时，然后将其组电压降至约0.93 V。但是，B组仅运行约2000小时，然后将其组电压降至约0.93 V。

对本领域技术人员来说将明显的是，在不偏离本发明的精神下可进行各种变更和变化。本发明包括所有此类变更和变化，只要它们在权利要求及其等效物的范围之内。

Claims

1.一种聚合物电解质膜燃料电池组，其包含：

第一双极板；

第二双极板；

电化学部件，其包含阴极、阳极和插入在所述阴极和所述阳极之间的聚合物膜；

阳极室，包括布置在所述第一双极板和所述阳极之间的空间，所述阳极室包含至少一个入口和至少一个出口；

阴极室，包括布置在所述第二双极板和所述阴极之间的空间，所述阴极室包含至少一个入口和至少一个出口；以及

至少一个开放流场布置在阳极室和阴极室至少其中一个的内部，

其中开放流场是指流场内的任何点可属于数个流体通道的结构，

其中所述阳极室的几何面积大于所述阳极的几何面积；并且

其中所述阳极室的至少一个入口中的任何入口至所述阳极之间的最短距离是m，所述阳极室的相同至少一个入口至所述阳极室的至少一个出口中的任何出口是L，且m/L为1%至30%的范围。

2.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中m/L为2%至25%的范围。

3.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中m/L为4%至15%的范围。

4.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中所述阳极室的至少一个出口中的任一个出口至所述阳极之间的最短距离是n，所述阳极室的至少一个入口中的任何入口至所述阳极室的相同至少一个出口是L，且n/L为1%至30%的范围。

5.根据权利要求4所述的燃料电池组，其中n/L为1%至15%的范围。

6.根据权利要求4所述的燃料电池组，其中n/L为2%至10%的范围。

7.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中开放流场布置在所述阳极室内部。

8.根据权利要求7所述的燃料电池组，其中所述流场选自具有齿孔的成形金属薄片、金属泡沫、石墨泡沫、扩张金属网、金属丝网和烧结的多孔金属薄片。

9.根据权利要求8所述的燃料电池组，其中所述流场包含至少两种选自具有齿孔的成形金属薄片、金属泡沫、石墨泡沫、扩张金属网、金属丝网和烧结的多孔金属薄片的材料。

10.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中所述第一双极板是没有齿孔的成形金属薄片。

11.根据权利要求10所述的燃料电池组，其中所述没有齿孔的成形金属薄片还包含与所述阳极直接接触的突起。

12.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中开放流场布置在所述阴极室内部。

13.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中所述阴极的几何面积等于所述阳极的几何面积。

14.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中所述阳极室的几何形状是大体矩形的，在所述矩形的一侧具有至少一个入口且在所述矩形的相反侧具有至少一个出口。

15.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中所述阳极室的几何形状是曲线的。

16.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中所述阳极室的几何面积为2 cm²至2400 cm²的范围。

17.根据权利要求1所述的燃料电池组，其中所述阳极的几何面积为2 cm²至2000 cm²的范围。

18.一种聚合物电解质膜燃料电池组，其包含：

第一双极板；

第二双极板；

其中所述阴极室的几何面积大于所述阴极的几何面积，并且

其中所述阴极室的至少一个入口中的任何入口与所述阴极之间的最短距离是m，所述阴极室的相同至少一个入口至所述阴极室的至少一个出口中的任何出口是L，且m/L为1%至30%的范围。

19.根据权利要求18所述的燃料电池组，其中m/L为2%至25%的范围。

20.根据权利要求18所述的燃料电池组，其中m/L为4%至15%的范围。

21.根据权利要求18所述的燃料电池组，其中所述阴极室的至少一个出口中的任一个出口与所述阴极之间的最短距离是n，所述阴极室的至少一个入口中的任何入口至所述阴极室的相同至少一个出口是L，且n/L为1%至30%的范围。

22.根据权利要求21所述的燃料电池组，其中n/L为1%至15%的范围。

23.根据权利要求21所述的燃料电池组，其中n/L为2%至10%的范围。

24.根据权利要求18所述的燃料电池组，其中开放流场布置在所述阴极室内部。

25.根据权利要求24所述的燃料电池组，其中所述流场选自具有齿孔的成形金属薄片、金属泡沫、石墨泡沫、扩张金属网、金属丝网和烧结的多孔金属薄片。

26.根据权利要求25所述的燃料电池组，其中所述流场包含至少两种选自具有齿孔的成形金属薄片、金属泡沫、石墨泡沫、扩张金属网、金属丝网和烧结的多孔金属薄片的材料。

27.根据权利要求18所述的燃料电池组，其中所述第一双极板是没有齿孔的成形金属薄片。

28.根据权利要求27所述的燃料电池组，其中所述没有齿孔的成形金属薄片还包含与所述阳极直接接触的突起。

29.根据权利要求18所述的燃料电池组，其中开放流场布置在所述阳极室内部。

30.根据权利要求18所述的燃料电池组，其中所述阳极的几何面积等于所述阴极的几何面积。

31.根据权利要求18所述的燃料电池组，其中所述阴极室的几何形状是大体矩形的，在所述矩形的一侧具有至少一个入口且在所述矩形的相反侧具有至少一个出口。

32.根据权利要求18所述的燃料电池组，其中所述阴极室的几何形状是曲线的。

33.根据权利要求18所述的燃料电池组，其中所述阴极室的几何面积为2 cm²至2400cm²的范围。

34.根据权利要求18所述的燃料电池组，其中所述阴极的几何面积为2 cm²至2000 cm²的范围。