CN110137548A - 用于燃料电池的单元电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于燃料电池的单元电池，其包括膜电极组件(MEA)、设置在MEA的一个表面上的气体扩散层、设置成与气体扩散层间隔开的隔板以及至少一个螺旋弹簧，该至少一个螺旋弹簧插置在气体扩散层与隔板之间，以弹性支撑气体扩散层和隔板，同时将气体扩散层与隔板电连接，并提供反应气体通路以输送反应气体。

Description

用于燃料电池的单元电池
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月9日提交的第10-2018-0016449号韩国专利申请的优先权，由此该申请通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及一种用于燃料电池的单元电池。
背景技术
燃料电池组是通过氢气和氧气的氧化还原反应生成作为燃料电池车辆的主要动力源的电力的装置。
通常，燃料电池组通过堆叠包括膜电极组件(MEA)和设置在MEA两侧上的隔板的多个单元电池而形成。
MEA包括聚合物电解质膜、设置在聚合物电解质膜的一个表面上的阳极以及设置在聚合物电解质膜的相反表面上的阴极。隔板包括用于向阳极供应氢气的氢气通道、用于向阴极供应空气的空气通道以及用于供应冷却剂的冷却剂通道。
阳极通过隔板的氢气通道接收从储氢罐供应的高纯度氢气。阴极通过隔板的空气通道接收由诸如空气压缩机的空气供应装置供应的大气中的空气。然后，随着氢气的氧化反应进行，在阳极中生成质子和电子。生成的质子和电子通过聚合物电解质膜和隔板移动到阴极。另外，在阴极中进行还原反应，从阳极移动的质子和电子以及从空气供应装置供应的大气中的氧气参与该还原反应，从而产生水和由电子流引起的电能。
同时，近年来，通过将形成的多孔体和可发泡多孔体插置在隔板与气体扩散层之间而不是在隔板中形成空气通道，已开发并使用了被设置为通过形成的多孔体或可发泡多孔体输送空气的单元电池。当形成通过使用形成的多孔体或可发泡多孔体输送空气的空气通路时，为了单元电池的设计目的，必须调节形成的多孔体或可发泡多孔体的孔隙率。然而，由于可发泡多孔体具有随机形成的几何形状，因此可能难以为了设计目的精确地调节孔隙率。此外，为了制造形成的多孔体，由于制造过程的特性，所以需要模具。因此，形成的多孔体具有以下问题：在安装模具时需要许多成本，并且在为了设计目的而需要形状改变同时优化形成的多孔体的情况下，需要改变模具结构的附加成本。
发明内容
本公开的实施例可以解决现有技术中出现的问题，同时通过现有技术所实现的优点维持不变。
本公开的方面提供一种用于燃料电池的单元电池，其具有改进的结构以为了设计目的而精确地调节反应气体通路的孔隙率。
本公开的另一方面提供一种用于燃料电池的单元电池，其具有改进的结构以根据反应气体通路的区段而不同地调节反应气体通路的孔隙率。
本公开的另一方面提供一种用于燃料电池的单元电池，其具有改进的结构以稳定地维持单元电池中的部件之间的接触状态。
本公开所要解决的技术问题不限于上述问题，并且本公开所属领域的技术人员将从以下描述中清楚地理解此处未提及的任何其他技术问题。
根据本公开的方面，一种用于燃料电池的单元电池包括膜电极组件(MEA)、设置在MEA的一个表面上的气体扩散层、设置成与气体扩散层间隔开的隔板以及至少一个螺旋弹簧，该螺旋弹簧插置在气体扩散层与隔板之间以弹性地支撑气体扩散层和隔板，同时将气体扩散层与隔板电连接，并提供反应气体通路以输送反应气体。
优选地，螺旋弹簧被布置成使得每个螺旋弹簧的轴向垂直于MEA的厚度方向。
优选地，每个螺旋弹簧固定到隔板上。
优选地，每个螺旋弹簧焊接到隔板上。
优选地，每个螺旋弹簧由粘合剂粘结到隔板上。
优选地，隔板包括至少一个锁定突起以锁定螺旋弹簧中的一个。
优选地，每个螺旋弹簧被锁定到锁定突起上，使得螺旋弹簧的弹簧螺距根据反应气体通路的区段而变化。
优选地，螺旋弹簧被设置成使得螺旋弹簧的螺距、螺旋弹簧的直径、螺旋弹簧之间的重叠比率以及螺旋弹簧的弹簧丝的直径中的至少一个变化，以根据反应气体通路的区段改变反应气体通路的孔隙率。
优选地，螺旋弹簧被布置成从反应气体通路的上游朝向反应气体通路的下游增大反应气体通路的孔隙率。
优选地，螺旋弹簧被布置成使得从反应气体通路的上游朝向反应气体通路的下游增大螺旋弹簧的弹簧螺距。
优选地，螺旋弹簧被布置成使得从反应气体通路的上游朝向反应气体通路的下游放置螺旋弹簧中具有更长弹簧螺距的螺旋弹簧。
优选地，螺旋弹簧被布置成使得从反应气体通路的上游朝向反应气体通路的下游减小螺旋弹簧之间的重叠比率。
优选地，螺旋弹簧被布置成使得从反应气体通路的上游朝向反应气体通路的下游增大螺旋弹簧之间的布置距离。
优选地，其中，螺旋弹簧被布置成使得从反应气体通路的上游朝向反应气体通路的下游放置螺旋弹簧中具有直径更小的弹簧丝的螺旋弹簧。
优选地，螺旋弹簧被布置成使得从反应气体通路的上游朝向反应气体通路的下游放置螺旋弹簧中具有更小直径的螺旋弹簧。
优选地，螺旋弹簧被布置成使得每个螺旋弹簧的轴向与反应气体的流动方向形成指定角度。
优选地，螺旋弹簧中的至少一些被布置成使得螺旋弹簧中的至少一些的轴向平行于反应气体的流动方向。
优选地，螺旋弹簧中的至少一些被布置成使得螺旋弹簧中的至少一些的轴向垂直于反应气体的流动方向。
优选地，螺旋弹簧被布置成朝向具有更高电流密度的区域减小反应气体通路的孔隙率。
如上所述，本公开涉及用于燃料电池的单元电池并且具有以下效果。
首先，根据本发明的方面，输送反应气体的反应气体通路的孔隙率通过使用螺旋弹簧进行调节，从而为了单元电池的设计目的而精确地调节反应气体通路的孔隙率，并精确地调节气体扩散层与隔板之间的电阻以与电流密度匹配。
其次，根据本发明的方面，通过螺旋弹簧的弹性恢复力来补偿气体扩散层的永久收缩应变，从而稳定地维持单元电池中的部件之间的接触状态。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中，本公开的上述和其他目的、特征和优点将更加明显：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于燃料电池的单元电池的堆叠结构的透视图；
图2是示出MEA的堆叠结构的截面图；
图3是示意性地示出螺旋弹簧的形状的视图；
图4是示出被布置成多行的螺旋弹簧的状态的视图；
图5A是示出图4所示的螺旋弹簧被布置成平行于反应气体的流动方向的状态的视图；
图5B是示出图4所示的螺旋弹簧被布置成垂直于反应气体的流动方向的状态的视图；
图6是示出以Z字形图案折叠的螺旋弹簧的布置状态的视图；
图7是示出以盘旋状折叠的螺旋弹簧的布置状态的视图；
图8是示出焊接到第一隔板上的螺旋弹簧的视图；
图9A至图9C是示出螺旋弹簧被锁定到第一隔板的锁定突起上的状态的视图；
图10A至图10C是示出螺旋弹簧被布置成彼此重叠的状态的视图；以及
图11至图14是示出通过使用螺旋弹簧调节反应气体通路的孔隙率的方式的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的一些实施例。在以下描述中，尽管元件在不同的附图中示出，但是相同的标号将被赋予相同的元件。另外，在以下对本公开的实施例的描述中，将排除公知特征或功能的详细描述，以便避免不必要地模糊本公开的主旨。
在根据本公开的实施例的元件的以下描述中，可以使用词语“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”和“(b)”。这些词语仅用于区分相关元件与其他元件，而相关元件的性质、顺序或序列不限于这些词语。另外，除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本公开所属领域的技术人员通常所理解的相同的含义。如在通常使用的字典中定义的那些术语应被解释为具有等同于相关技术领域中的情境含义，并且不应被解释为具有理想的或过于正式的含义，除非明确在本申请中定义为具有此含义。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于燃料电池的单元电池的堆叠结构的透视图，并且图2是示出MEA的堆叠结构的截面图。
参考图1，根据本公开的实施例，用于燃料电池的单元电池1(在下文中，被称为“单元电池1”)可以包括MEA 10、设置在MEA 10的一个表面上的第一气体扩散层20、设置在MEA10的相反表面上的第二气体扩散层30、设置成与第一气体扩散层20的一个表面分离的第一隔板40、第二隔板50(其包括沿指定方向交替形成并设置在第二气体扩散层30的一个表面上的接合(land)部分52和通道部分54)以及插置在第一气体扩散层20与第一隔板40之间的至少一个螺旋弹簧60。
首先，如图2所示，MEA 10可以包括电解质膜12、设置在电解质膜12的一个表面上的阴极14以及设置在电解质膜12的相反表面上的阳极16。由于MEA 10具有与通常单元电池的MEA相同的结构，所以在以下描述中将省略MEA 10的细节。
接下来，如图1所示，第一气体扩散层20以此种方式设置在阴极14的一个表面上：第一气体扩散层20相比阴极14放置在单元电池1的外部。如图1所示，第二气体扩散层30以此种方式设置在阳极16的一个表面上：第二气体扩散层30相比阳极16放置在单元电池1的外部。此类气体扩散层20和30具有与通常单元电池的气体扩散层相同的结构，将在下面的描述中省略第一气体扩散层20和第二气体扩散层30的细节。
如图1所示，第一隔板40设置成与第一气体扩散层20的一个表面分离指定距离，使得第一隔板40相比第一气体扩散层20放置在单元电池1的外部。第一隔板40可以具有各种形状。例如，如图1所示，第一隔板40可以具有平板形状。
接下来，第二隔板50设置在第二气体扩散层30的一个表面上，使得第二隔板50相比第二气体扩散层30放置在单元电池1的外部。第二隔板50可以包括沿指定方向交替形成的接合部分52和通道部分54。接合部分52和通道部分54可以具有各种形状。例如，如图1所示，接合部分52可以具有谷形，并且通道部分54可以具有山形。
如图1所示，第二隔板50可以设置在第二气体扩散层30的一个表面上，使得接合部分52座接于第二气体扩散层30的一个表面上并且通道部分54与第二气体扩散层30的一个表面分离。在这种情况下，隔板通道流体通路70可以形成在通道部分54与第二气体扩散层30之间，以输送反应气体和产生的水。冷却剂通路80可以形成在任一单元电池1的接合部分52与接触该任一单元电池1的另一单元电池1的第一隔板40之间，以输送冷却剂C。
可以通过隔板通道流体通路70输送各种类型的气体。例如，隔板通道流体通路70可以被配置成输送氢气。在这种情况下，隔板通道流体通路70的入口(未示出)可以与氢气供应管线(未示出)连接。氢气供应管线被设置成朝向隔板通道流体通路70的入口输送从氢气供应源(未示出)供应的氢气。在这种情况下，通过隔板通道流体通路70的入口供应的氢气通过第二气体扩散层30输送到阳极16，然后被分解成质子和电子。另外，隔板通道流体通路70的出口可以与氢气再循环管线(未示出)连接。氢气再循环管线被设置成使得从隔板通道流体通路70的出口排出的氢气再次输送到氢气供应管线。然后，可以通过隔板通道流体通路70的出口和氢气再循环管线再次将未能在阳极16中参与氧化反应的剩余氢气输送到氢气供应管线。
图3是示意性地示出螺旋弹簧的形状的视图。
如图3所示，螺旋弹簧60通过盘旋状卷绕具有指定直径D1的弹簧丝62而形成。为了单元电池1的设计目的，螺旋弹簧60可以形成为具有指定螺距P和指定直径D2。
螺旋弹簧60插置在第一气体扩散层20的一个表面与第一隔板40之间，以弹性地支撑第一气体扩散层20的一个表面和第一隔板40，同时将第一气体扩散层20与第一隔板40电连接。例如，如图1所示，螺旋弹簧60可以插置在第一气体扩散层20的一个表面与第一隔板40之间，使得螺旋弹簧60的轴向垂直于MEA 10的厚度方向。螺旋弹簧60可以包括反应气体通路90，以通过将第一气体扩散层20与第一隔板40之间的距离维持为指定距离而在第一气体扩散层20与第一隔板40之间输送反应气体和产生的水。
可以通过反应气体通路90输送各种类型的气体。例如，反应气体通路90可以被配置成输送空气。在这种情况下，反应气体通路90的入口(未示出)可以与氢气供应管线(未示出)连接。空气压缩机(未示出)可以安装在空气供应管线上，以将外部空气泵送到反应气体通路90的入口。在这种情况下，通过反应气体通路90的入口供应的空气中的氧气通过第一气体扩散层20输送到阴极14，然后与通过第一隔板40输送的电子和通过电解质膜12输送的质子结合。根据其中质子、电子和氧气参与的还原反应，可以产生电能和水。另外，反应气体通路90的入口可以与空气排出管线(未示出)连接。在这种情况下，未能在阴极14中进行还原反应的剩余的空气和产生的水可以通过反应气体通路90和空气排出线的出口而排出到外部。
图4是示出被布置成多行的螺旋弹簧的状态的视图，图5A是示出图4所示的螺旋弹簧被布置成平行于反应气体的流动方向的状态的视图，并且图5B是示出图4所示的螺旋弹簧被布置成垂直于反应气体的流动方向的状态的图。
图6是示出以Z字形图案折叠的螺旋弹簧的布置状态的视图，并且图7是示出以盘旋状折叠的螺旋弹簧的布置状态的视图。
螺旋弹簧60可以以各种方式布置。
例如，如图4所示，多个螺旋弹簧60可以被布置成多行。在这种情况下，螺旋弹簧60可以被布置成使得螺旋弹簧60的轴向与穿过反应气体通路90的空气的流动方向形成指定角度。例如，如图5A所示，螺旋弹簧60中的至少一个可以被布置成使得至少一个螺旋弹簧60的轴向平行于空气的流动方向。例如，如图5B所示，螺旋弹簧60中的至少一个可以被布置成使得螺旋弹簧60中的至少一个的轴向垂直于空气的流动方向。
例如，如图6所示，至少一个螺旋弹簧60可以被布置成以Z字形图案折叠。
例如，如图7所示，至少一个螺旋弹簧60可以被布置成以盘旋状折叠。
图8是示出焊接到第一隔板上的螺旋弹簧的视图，并且图9A至图9C是示出螺旋弹簧被锁定到第一隔板的锁定突起上的状态的视图。
螺旋弹簧60优选地固定到第一隔板40上以维持指定位置。
例如，如图8所示，螺旋弹簧60在螺旋弹簧60的指定焊接点W处焊接并固定到第一隔板40的一个表面上。
例如，如图9A和图9B所示，第一隔板40可以包括从第一隔板40的一个表面突出的至少一个锁定突起42，并且螺旋弹簧60可以被锁定并固定到锁定突起42上。特别地，如图9C所示，螺旋弹簧60被锁定并固定到锁定突起42上，使得螺距P1、P2和P3根据螺旋弹簧60的区段而变化。
图10A至图10C是示出螺旋弹簧被布置成彼此重叠的状态的视图。
螺旋弹簧60可以以其间的各种安装距离来安装。
例如，如图10A至图10C所示，彼此相邻放置的螺旋弹簧60可以被布置成以指定重叠比率彼此重叠，或者可以被布置成彼此间隔开指定距离。螺旋弹簧60之间的重叠可以指代螺旋弹簧60之间的布置距离小于每个螺旋弹簧60的直径D2以使得螺旋弹簧60彼此重叠的状态。
图11至图14是示出通过使用螺旋弹簧来调节反应气体通路的孔隙率的方式的视图。
反应气体通路90的孔隙率是在反应气体通路90的整个体积中未被螺旋弹簧60占据的空间的体积比，并且与在反应气体通路90的整个体积中被螺旋弹簧60占据的体积的比率成反比。换句话说，反应气体通路90的孔隙率随着反应气体通路90的整个体积中被螺旋弹簧60占据的体积的比率减小而增大。因此，反应气体通路90的孔隙率可以通过调节在反应气体通路90的整个体积中被螺旋弹簧60占据的体积的比率来调节。
因此，螺旋弹簧60可以被设置成使得反应气体通路90具有用于单元电池1的设计目的的指定孔隙率。反应气体通路90的孔隙率可以通过使用螺旋弹簧60以各种方式来调节。例如，调节弹簧丝的直径D1、螺旋弹簧60的螺距P、螺旋弹簧60的直径D2以及螺旋弹簧60的重叠比率中的至少一个，从而将反应气体通路90的孔隙率精确地调节至指定目标孔隙率。
同时，穿过反应气体通路90的空气的流量从反应气体通路90的上游92朝向反应气体通路90的下游94逐渐减小。因此，朝向反应气体通路90的上游92更频繁地发生其中水分从正常水平降低的干燥现象。朝向反应气体通路90的下游94更频繁地发生其中水分从正常水平增加的溢流(flooding)现象。在这种情况下，反应气体通路90的上游92是指更靠近反应气体通路90入口的区域，并且反应气体通路90的下游94是指更靠近反应气体通路90出口的区域。
为了解决该问题，螺旋弹簧60可以被布置成从反应气体通路90的上游92朝向反应气体通路90的下游94增大反应气体通路90的孔隙率。因此，由于反应气体通路90的上游92处的更低孔隙率，可以降低空气的扩散率，并且由于反应气体通路90的下游94处的更高孔隙率，可以提高空气的扩散率。因此，螺旋弹簧60可以使由更高或更低空气流量导致的干燥和溢流现象最小化。
如上所述，螺旋弹簧60可以以各种方式布置以从反应气体通路90的上游92朝向反应气体通路90的下游94增大反应气体通路90的孔隙率。
例如，如图11所示，螺旋弹簧60中的至少一些可以被布置成从反应气体通路90的上游92朝向反应气体通路90的下游94减小螺旋弹簧之间的重叠比率。换句话说，螺旋弹簧60可以被布置成从反应气体通路90的上游92朝向反应气体通路90的下游94增大螺旋弹簧60之间的布置距离。
例如，如图12所示，螺旋弹簧60中的至少一些可以被布置成使得从反应气体通路90的上游92朝向反应气体通路90的下游94放置螺旋弹簧60的至少一些中具有更长螺距P的螺旋弹簧。
例如，如图13所示，螺旋弹簧60中的至少一些可以被布置成从反应气体通路90的上游92朝向反应气体通路90的下游94减小螺旋弹簧60之间的重叠比率，并且被布置成使得从上游92朝向下游94放置螺旋弹簧60的至少一些中具有更长螺距P的螺旋弹簧。
例如，如图14所示，螺旋弹簧60中的至少一些可以被布置成具有从反应气体通路90的上游92朝向反应气体通路90的下游94增大的螺距。
例如，螺旋弹簧60中的至少一些可以被布置成使得从反应气体通路90的上游92朝向反应气体通路90的下游94放置螺旋弹簧60的至少一些中具有直径D1更小的弹簧丝的螺旋弹簧60。
例如，螺旋弹簧60中的至少一些可以被布置成使得从反应气体通路90的上游92朝向反应气体通路90的下游94放置螺旋弹簧60的至少一些中具有更小直径D2的螺旋弹簧60。
同时，尽管关于螺旋弹簧60进行了描述，该螺旋弹簧被布置成从反应气体通路90的上游92朝向反应气体通路90的下游94增大反应气体通路90的孔隙率，但是本公开不限于此。换句话说，螺旋弹簧60可以被布置成使得弹簧丝的直径D1、螺旋弹簧60的螺距P、螺旋弹簧60的直径D2以及螺旋弹簧60的重叠比率中的至少一个改变，以根据反应气体通路90的区段改变反应气体通路90的孔隙率。
例如，螺旋弹簧60可以被布置成使得反应气体通路90的孔隙率朝向具有更高电流密度的区域减小。换句话说，螺旋弹簧60可以被布置成使得在反应气体通路90的整个体积中被螺旋弹簧60占据的体积的比率朝向具有更高电流密度的区域增大。在这种情况下，螺旋弹簧60与第一气体扩散层20之间的接触面积以及螺旋弹簧与第一隔板40之间的接触面积朝向具有更高电流密度的区域增大。因此，螺旋弹簧60在具有更高电流密度的区域中降低第一气体扩散层20与第一隔板40之间的电阻，从而使由更高电阻导致的欧姆损耗最小化。
如所描述的，螺旋弹簧60插置在第一气体扩散层20与第一隔板40之间，从而通过使用螺旋弹簧60在第一气体扩散层20与第一隔板40之间形成反应气体通路90。在单元电池1中，调节在反应气体通路90的整个区域中被螺旋弹簧所占据的反应气体通路90的体积的比率，从而为了单元电池1的设计目的而精确地调节反应气体通路90的孔隙率，并且根据电流密度精确地调节第一气体扩散层20与第一隔板40之间的电阻。另外，在单元电池1的情况下，当气体扩散层20和30从单元电池1的制造经过长时间而永久收缩和应变时，可以弹性恢复已被布置成通过施加到单元电池1上的联接力在第一气体扩散层20与第一隔板40之间弹性收缩的螺旋弹簧60。因此，在单元电池1的情况下，即使从单元电池1的制造经过了较长时间，但是由于螺旋弹簧60的弹性恢复力，所以补偿气体扩散层20和30的永久收缩应变，从而稳定地维持单元电池1中的部件之间的接触状态。
上文中，虽然已参考示例性实施例和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，而是可以在不脱离所附权利要求中所要求的本公开的精神和范围的情况下，由本公开所属领域的技术人员进行各种修改和改变。
因此，本公开的实施例并非旨在限制本公开的技术精神，而是仅用于说明性目的。本公开的保护范围应当由所附权利要求解释，并且其所有等同形式应当被解释为包括在本公开的范围内。
附图中每个元件的符号
1：单元电池
10：膜电极组件(MEA)
12：电解质膜
14：阴极
16：阳极
20：第一气体扩散层
30：第二气体扩散层
40：第一隔板
42：锁定突起
50：第二隔板
60：螺旋弹簧
62：弹簧丝
70：隔板通道流体通路
80：冷却剂通路
90：反应气体通路
92：上游
94：下游

Claims (20)

1.一种用于燃料电池的单元电池，所述单元电池包括：
膜电极组件；
气体扩散层，设置在所述膜电极组件的一个表面上；
隔板，设置成与所述气体扩散层间隔开；以及
螺旋弹簧，插置在所述气体扩散层与所述隔板之间，以弹性支撑所述气体扩散层和所述隔板，同时将所述气体扩散层与所述隔板电连接，并提供反应气体通路以输送反应气体。
2.根据权利要求1所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧包括多个螺旋弹簧。
3.根据权利要求1所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被布置成使得所述螺旋弹簧的轴向垂直于所述膜电极组件的厚度方向。
4.根据权利要求1所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被固定到所述隔板上。
5.根据权利要求4所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被焊接到所述隔板上。
6.根据权利要求4所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧由粘合剂粘结到所述隔板上。
7.根据权利要求2所述的单元电池，其中，所述隔板包括锁定突起以锁定所述螺旋弹簧中的一个。
8.根据权利要求7所述的单元电池，其中，每个螺旋弹簧被锁定到所述锁定突起上，使得所述螺旋弹簧的弹簧螺距根据所述反应气体通路的区段而变化。
9.根据权利要求2所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被设置成使得改变所述螺旋弹簧的至少一个特性，以根据所述反应气体通路的区段改变所述反应气体通路的孔隙率，所述特性选自由以下组成的组：所述螺旋弹簧的螺距、所述螺旋弹簧的直径、所述螺旋弹簧之间的重叠比率以及所述螺旋弹簧的弹簧丝的直径。
10.根据权利要求2所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被布置成从所述反应气体通路的上游朝向所述反应气体通路的下游增大所述反应气体通路的孔隙率。
11.根据权利要求10所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被布置成使得从所述反应气体通路的上游朝向所述反应气体通路的下游增大所述螺旋弹簧的弹簧螺距。
12.根据权利要求10所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被布置成使得从所述反应气体通路的上游朝向所述反应气体通路的下游放置所述螺旋弹簧中具有更长弹簧螺距的螺旋弹簧。
13.根据权利要求10所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被布置成使得从所述反应气体通路的上游朝向所述反应气体通路的下游减小所述螺旋弹簧之间的重叠比率。
14.根据权利要求10所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被布置成使得从所述反应气体通路的上游朝向所述反应气体通路的下游增大所述螺旋弹簧之间的布置距离。
15.根据权利要求10所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被布置成使得从所述反应气体通路的上游朝向所述反应气体通路的下游放置所述螺旋弹簧中具有直径更小的弹簧丝的螺旋弹簧。
16.根据权利要求10所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被布置成使得从所述反应气体通路的上游朝向所述反应气体通路的下游放置所述螺旋弹簧中具有更小直径的螺旋弹簧。
17.根据权利要求2所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被布置成使得每个螺旋弹簧的轴向与所述反应气体的流动方向形成指定角度。
18.根据权利要求17所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧中的至少一些被布置成使得所述螺旋弹簧中的至少一些的轴向平行于所述反应气体的流动方向。
19.根据权利要求17所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧中的至少一些被布置成使得所述螺旋弹簧中的至少一些的轴向垂直于所述反应气体的流动方向。
20.根据权利要求2所述的单元电池，其中，所述螺旋弹簧被布置成朝向具有更高电流密度的区域减小所述反应气体通路的孔隙率。
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