CN1692520A - 燃料电池及有关的制造方法 - Google Patents

Abstract

一燃料电池，它包括一电极薄膜结构体(5)和一对分离器(9、9)，在分离器之间夹有电极薄膜结构体。电极薄膜结构体包括一电解液薄膜(1)和一对气体扩散层(3、3)，后者在电解液薄膜的两侧形成并用作电极。每对分离器有气流通道(13)，以允许气体被供至有关的一个气体扩散层。有关的一对在气流通道以外的区域的气体扩散层的孔隙度小于有关的一对面向气流通道的区域的气体扩散层的孔隙度。

Description

燃料电池及有关的制造方法

技术领域

本发明涉及一种燃料电池及一种有关的方法，更具体一些，涉及一种聚合物电解液燃料电池(PEFC)与有关的方法。

背景技术

一种燃料电池，它用于允许包含氢和氧化性气体如包含氧的空气的燃料气体彼此通过电解液电化学地反应，以从在电解液的两个表面上形成的电极取得电能。装有这种燃料电池的用燃料电池做动力的车辆为装有氢储存装置如高压氢罐、液化氢罐和氢吸收合金罐的那种，以允许所产生的氢气和含有氧的空气送到燃料电池中，以用于反应，从而取得电能，通过该电能驱动连至驱动轮上的电动机，而排放的物质则为水，以创造一清洁的车辆。

尤其是，有固态聚合物电解液的PEFC在低温下工作，同时提供搬运上的便易性，因此，PEFC把注意力集中在电动车辆的电力供应上。

形成PEFC的电力产生单元的池采取一种结构的形式，其中，在一对分离器之间夹有一电极薄膜结构体，后者由一固态聚合物电解液薄膜和一阳极气体扩散层以及一阴极气体扩散层构成，该阴极气体扩散层在固态聚合物电解液薄膜的两侧形成。

日本专利申请等待审查的公报NO.2001-319667涉及一气体扩散层、一分离器和一燃料电池的池中的密封垫，并企图限制气体扩散层与包围气体扩散层的密封垫之间的间隙，以用于由此改善气体扩散层和密封垫的接合部分之间的密封性能。

本发明的公开内容

不过，按照由本发明人进行的研究，虽然取决于具有这种结构的燃料电池，但是，可以通过将间隙减少至气体扩散层与位于气体扩散层外面的密封垫之间的最小值而预期改善性能，可以设想，由于气体扩散层本身是多孔性的，反应气体流经设置在在分离器之间形成的各气流通道之间的气体分散层的内部，而密封垫则对电力的产生不起作用。这就造成，一部分供至分离器的气体入口的气体浪费地流至气体出口，对产生电力的反应不起作用，造成产生电力的效率降低。

此外，采用这样的池结构，当将气体扩散层放在分离器上时，由于气体扩散层应当整个覆盖在分离器上形成的气流通道区，并且需要气体扩散器本身精确地被定位，故可以认为，有许多必须将气体扩散层设定成大于反应面积的可能性。

图8为局部剖视图，它示意地示出一燃料电池80的结构，该电池以后还要结合比较性例子描述，并根据这种结构进行研究。还有，为了说明方便起见，只按分解状态示出燃料电池80的一个单元池。

如图8所示，一电极薄膜结构体105包括一电解液薄膜101和两个在电解液薄膜101的两个表面上形成的气体扩散层103、103。电极薄膜结构体105夹在分离器109、109也就是阴极分离器109a和阳极分离器109b之间，一密封垫107设置在电极薄膜结构体105和每个分离器109a、109b之间。

此处设想，在每个分离器109a、109b上的气流通道113之间的距离(最短的距离)和密封垫107的值被设定为几个毫米的大小，以提供一非反应区，阻止气体无反应地流经反应区的外面的区域。

与此同时，由于每个气流通道的宽度值为几个毫米的大小，故这种非反应区在一个至少大于每个气流通道的宽度的宽度内，因而不可避免地使反应区的表面积减少这样一个范围。这就导致首先降低燃料电池的输出功率。此外，即使提供这样一种非反应区，也难于改善经过多孔性气体扩散层的气体的流量控制。

本发明曾经进行由本发明人进行的这种研究，尤其是有一个要提供一种燃料电池和一有关的方法的目的，该电池有一个由气体扩散层、密封垫和分离器做成的结构，其中，防止送入的气体浪费地流经反应区外面的区域，以允许送入的气体全部而且有效地进行反应。

按照本发明的一个方面，燃料电池包括一电极薄膜结构体和一对分离器，该电极薄膜结构体备有：电解液薄膜；一对气体扩散层，它们在电解液薄膜的两个表面上形成，并分别用作电极；在一对分离器之间夹有电极薄膜结构体，每个分离器都有气流通道，允许气体被供至有关的一个气体扩散层，而在气流通道以外的区域内的有关的一对气体扩散层的孔隙度则小于面对气流通道的区域的有关的一对气体扩散层的孔隙度。

换句话说，按照本发明的另一个方面，燃料电池包括一电极薄膜结构体和一对分离器，该电极薄膜结构体备有：电解液薄膜；一对气体扩散层，它们在电解液薄膜的两个表面上形成，并分别用作电极；在一对分离器之间夹有电极薄膜结构体，每个分离器都有气流通道，允许气体被供至有关的一个气体扩散层；以及一减少装置，它用于减少在气流通道以外的区域的有关的一对气体扩散层的孔隙度，使之小于面对气流通道的区域的有关的一对气体扩散层的孔隙度。

与此同时，按照本发明的另一个方面，提供一制造燃料电池的方法，该方法包括：制备一电极薄膜结构体，它备有一电解液薄膜和一对在电解液薄膜的两个表面上形成并分别用作电极的气体扩散层；将电极薄膜结构件夹在一对分离器之间，后者每个都有气流通道，以允许气体被供至有关的一个气体扩散层，在气流通道以外的区域的有关的一对气体扩散层的孔隙度则小于面对气流通道的区域的有关的一对气体扩散层的孔隙度。

本发明的其它特色、优点和好处将从下面配合附图作出的说明变得更明白。

附图的说明

图1为一局部剖视图，它示意地示出按照本发明的第一实施例的燃料电池；

图2为一局部剖视图，它示意地示出按照本发明的第二实施例的燃料电池；

图3为一局部剖视图，它示意地示出按照本发明的第三实施例的燃料电池；

图4为一局部剖视图，它示意地示出按照本发明的第四实施例的燃料电池；

图5为一局部剖视图，它示意地示出按照本发明的第五实施例的燃料电池的电极薄膜结构体；

图6为一曲线图，它示出在本发明的第一实施例中，气体扩散层的特性与有代表性地遇到的表面压力的关系；

图7为电压与电流的关系的特性曲线图，它示出本发明的第一和第四实施例和比较性例子的实施例；以及

图8为一局部剖视图，它示意地示出比较性例子的燃料电池的结构。

用于实现本发明的最佳模式

下面恰当地参考附图说明按照本发明的每个实施例和比较性例子的燃料电池和有关的方法。

(第一实施例)

首先，参看图1，详细说明按照本发明的第一实施例的燃料电池10及其有关方法。顺便说说，为了说明方便起见，按分解状态只示出燃料电池10的一个单元池。此外，在目前已登记的实施例中所示的燃料电池10是这样的结构，它有一表面积为150mm×150mm的反应区G和一各自由石墨板形成的其尺寸为200mm×200mm×2.5mm的分离器，后者做有气流通道和冷却液流通道，具有厚度分别为30μm×280μm的电解液薄膜和气体扩散层。

如图1所示，电极薄膜结构体5由电解液薄膜1和两个在电解液薄膜1的两个表面上形成的气体扩散层3、3。气体扩散层3、3用各自有小孔的多孔性构件做成，一个扩散层用作供以含有氢的燃料气体的阳电极，而另一气体扩散层则用作供以氧化性气体(氧化剂气体)如含有氧的空气的阴电极。

密封垫7、7介于电极薄膜结构体5与分离器9、9(其中一个为阴极分离器109a、而另一个则为阳极分离器109b)之间，并且最好在其间的界面区做一个循环，而电极薄膜结构体5则在分离器9、9之间夹在其两个侧面上，从而形成其形式为单元池的燃料电池10。

更具体一些，每个分离器9有一通过切削做成凹座状的气流通道13的主表面，和一与主表面相反的通过切削做成冷却液流通道15的表面。在各自的分离器上在另一比做有气流通道13的区域更靠外的区域做有密封垫凹座11。

此外，在每个分离器9上，与气流通道13的最外面的端部接触，形成一凸出部分21，它从分离器9的主表面朝电极薄膜结构体5突出一高度t。凸出部分则在此电极薄膜结构体5的气体扩散层3的终点部分更靠里面的区域按在分离器9上做一个循环的方式形成。也就是说，在沿平行于纸页表面看去时(在从图1的上方看去时)，其中形成凸出部分21的区域足以设在位于气流通道13的端部与密封垫7之间的位置，以使凸出部分21包围气流通道放置区S，在此区中形成气流通道13。

此处，在每个气体扩散层3中所用的多孔性构件按具有适当的孔隙度的状态和所需要的导电性使用，而该孔隙度则由在燃料电池装配时沿池的厚度方向所作用的压缩引起。

图6为一曲线图，它示出现在登记的实施例中的每个气体扩散层3的表面压力与其厚度之间的关系。在图中，横座标代表气体扩散层3的表面压力P，而纵座标则代表气体扩散层3的厚度t_D。顺便说说，这种关系在各个实施例1～5中都是相似的。

如图6所示，可以明白，当作用在每个气体扩散层3的表面压力P逐渐增加时，此组成部分中的小孔被压溃，造成气体扩散层3的厚度t_D变薄，而且，当气体扩散层3变薄时，气体扩散层3的孔隙度减小。

更具体一些，多孔性气体扩散层3有这样一种趋势，即虽然在某个时段内，表面压力P保持为低的，但是，气体扩散层的厚度t_D与表面压力P的增长成反比地减小，因此，表面压力P的进一步加大将造成厚度t_D按较小的减小率减小。而且，当表面压力P超过某一值B时，气体扩散层终止压溃，由此出现这样一种趋势，即虽然表面压力P进一步增加，厚度t_D也几乎不发生变化。

此处，假设在多孔性气体扩散层3中，表面压力A在对应于气流通道放置区S的反应区(电力产生区)G中作用在气体扩散层3上，而厚度则到达一值t_A。

不过，在分离器9的凸出部分21，气体扩散层3被压缩，超过一高度t(尤其是，t设定为30μm)，因此，气流扩散层3在凸出部分21靠在其上的区域有一等于t_A-t的值的厚度。

因此，面向凸出部分21的气体扩散层3被充分压缩至一比面向气流通道放置区S的反应区G大的程度，造成比反应区小的孔隙度，在该S区中做有气流通道13。顺便说说，气体扩散层3的要被压缩的量最好是这样的大小，以使流经气体扩散层3的相应地位于气流通道13外面的区域的气体的压力损失大于流径气体扩散层3的留在反应区G中的其它区域的气体的压力损失。更好一些是，对于气体扩散层3的相应地位于气流通道13外面的区域的多孔性结构，有一厚度t_B是好的，在该处，气体扩散层3的压溃在某一大小处终止，不允许气体流动。还有，凸出部分21的宽度或类似物等可根据在凸出部分21靠在气体扩散层3上时产生的表面压力P来适当地改变。

再有，由于两个用于阳极和阴极的分离器9的凸出部分21是相对于电解液薄膜1对称地设置的(相对于垂直于图1的纸面延伸的电解液薄膜1的表面对称)，因此，气体扩散层3在电解液薄膜1的两侧相等地被压缩，由此可以进行调整，以减少气体扩散层3的孔隙度。也就是说，有可能完成调整，以减少气体扩散层3的孔隙度，而不致使电解液薄膜1由于过大的外力而畸变。

采用上面规定的现在登记的实施例的结构，则由于能够阻止发生这样的情况，即一部分送入的反应气体不会沿在分离器上形成的气流通道流动，并且在一离开反应区的区域流入气体扩散层，故送入的气体基本上全部都能起反应，造成能够改进燃料电池的性能。

此外，与其中多孔性构件的终点部分用树脂隐蔽的方法相反，采用现在登记的实施例，一旦凸出部分相对于分离器的主表面的高度已经确定，分离器就可以用诸如压力成型高效地制造，而不需要任何的浪费时间和额外费用。

顺便说说，自然并不企图限制在现在登记的实施例中所用特殊布局的单元池的件数、尺寸和构形，不过，自然只要得到类似的功用，也可以对现在登记的实施例的燃料电池加上其它条件。

(第二实施例)

其次，主要参看图2，详细说明按照本发明的第二实施例的燃料电池20及其有关的方法。还有，为了说明方便起见，按分解状态只示出燃料电池20的一个单元池，只示出两个用于阳极和阴极的分离器9、9中的一个，该分离器相对于电极薄膜结构体5按面对称放置。还有，与第一实施例相同的组成部分有同样的参考数字，其说明适当地简化或略去。

如图2所示，现在登记的实施例与第一实施例的区别在于，与图1所示的第一实施例的凸出部分21相比，凸出部分31有这样的形状，即其中的角部(边缘部分)分别做成圆的构形R，而在其它结构中，两个实施例都相同。

采用现在登记的实施例的结构，由于边缘部分被从凸出部分31去掉，采用圆的构形R，故即使气体扩散层3用脆的多孔性构件如碳纸制造，仍可能避免气体扩散层3由于在构件中产生的碎裂或类似物而损伤功能。

再有，与第一实施例相比，由于有气体扩散层的表面接触区减小，故即使燃料电池垛被作用并压缩以其大小与在第一实施例的燃料电池垛上作用的相同的载荷，气体扩散层3在面向凸出部分31的部分上受到进一步加大的载荷，使该部分有进一步减小的孔隙度。

(第三实施例)

下面，主要参看图3，详细说明按照本发明的第三实施例的燃料电池30及其有关的方法。还有，为了说明方便起见，按分解状态只示出燃料电池30的一个单元池，只示出两个用于阳极和阴极的分离器9、9中的一个，该分离器相对于电极薄膜结构体5按面对称放置。还有，与第一实施例相同的组成部分有同样的参考数字，其说明适当地简化或略去。

如图3所示，现在登记的实施例与第一实施例的凸出部分21相比，凸出部分41有一做成斜坡的表面，在靠近气流通道3的区域和靠近密封垫7的区域之间有一高度差别，以使面向气体扩散层3的表面的高度在靠近密封垫7的区域的低于在另一个区域的，而其余的结构则与第一实施例的相同。还有，在现在登记的实施例中，气体扩散层3用按多孔性构件形成的碳布制造。

采用现在登记的实施例的结构，由于凸出部分41的最高部分的位置靠近气流通道13，故使气体扩散层3集中地受到载荷，因而能进一步有效地避免送入的气体从气流通道13朝靠近密封垫7的区域流出。

(第四实施例)

下面，主要参看图4，详细说明按照本发明的第四实施例的燃料电池40及其有关的方法。还有，为了说明方便起见，按分解状态只示出燃料电池40的一个单元池，只示出两个用于阳极和阴极的分离器9、9中的一个，该分离器相对于电极薄膜结构体5按面对称放置。还有，与第一实施例相同的组成部分有同样的参考数字，其说明适当地简化或略去。

如图4所示，现在登记的实施例与第一实施例的区别在于，并未设置如图1所示的第一实施例的凸出部分21，而是在密封垫7的内侧设置一有一面向气体扩散层3的平面的绝缘构件51，在密封垫7的外侧设置有一面向气体扩散层3的平面的绝缘构件52，以使密封垫7被绝缘构件51和绝缘构件52夹在中间，而其余的结构则与第一实施例的结构相同。

更具体一些，在单元池上作用有预定的载荷的情况下，设置在密封垫7的外侧的绝缘构件52的厚度设定成等于气体扩散层3的厚度。此外，设置在密封垫7的内侧的绝缘构件51的厚度按与第一实施例所用的方式相同的方式参考图6设定。

这种绝缘构件51、52还有防止阳极分离器与阴极分离器在单元池中短路的功能，并且最好不管燃料电池的操作温度(在100℃附近)如何，都有耐热性能，不管是否有潮气地运行，都有抗水解的能力，以及由电解液构件派生的耐酸性能，同时不需要注意使用任何热固性树脂和热塑性树脂。

此外，由于绝缘构件51相对于电极薄膜结构体5按面对称设置在阳极和阴极侧，故电极薄膜结构体5的气体扩散层3平均地被压缩，从而使孔隙度减小，以便调整。也就是说，不可能出现由于过大的外力而使电解液薄膜1产生畸变。

这样，采用现在登记的结构，与可以设想的虽然将气体扩散层在使用中压缩到某个规定值的情况相比，这样会根据载荷如何作用在其上而造成气体扩散层的压缩度差，以造成扩散度差，其结果会增加单元池的性能的不平均性，电极薄膜结构体之间的绝缘构件用作气体扩散层的厚度调节构件。

因此，由于能在电极薄膜结构体之间采用绝缘构件作为气体扩散层的厚度调节构件，因此可以将绝缘层的厚度调节至等于气体扩散层的压缩厚度的大小，以便使气体扩散层的压缩程度至有某一厚度，不管气体扩散层的压缩多么困难，使之有可能保证所有单元池都具有各自有均匀的厚度的气体扩散层。

(第五实施例)

下面，主要参看图5，详细说明按照本发明的第五实施例的燃料电池50及其有关的方法。还有，为了说明方便起见，只示出一个电极薄膜结构体。还有，与第一实施例相同的组成部分有同样的参考数字，其说明适当地简化或略去。

如图5所示，电解薄膜结构体50由电解液薄膜1和两个在电解液薄膜1的两侧形成的气体扩散层3组成。

更具体一些，电极薄膜结构体50的气体扩散层3有各自的端部61，它们通过沿相反的垂直于两个主表面的方向(沿图中与垂直相反的方向)压缩气体扩散层形成。而且，作为这种压缩的结果得到的电极薄膜结构体50被用在第一实施例的结构上，由此允许燃料电池得以装配。还有，自然应当指出，有这种端部61的电极薄膜结构体50可用于第二至第四实施例的结构上。

当压缩端部61时，从图6所示的压缩曲线可以看出，最好将端部61压缩至一厚度t_B，直至在气体扩散层3的厚度t_D中不产生进一步的变化。按照这一特色，作用在准备作为垛装配的燃料电池的各单元池上的载荷要足以只设定成使气体扩散层3的厚度t_D等于t_A。

更具体一些，制备热固性树脂的甲醇溶液，并浸渍在气体扩散层3中，由此，气体扩散层3的端部61的各部分通过压缩压力而被赋予在120℃的周围温度下有2MPa的表面压力的载荷，从而硬化树脂，从而得到具有压缩的端部61的气体扩散层3。顺便说一说，可以布置成使气体扩散层3的端部61预先按较大的厚度形成，此后，将端部61压缩，得到减小的孔隙度，同时，另一方面，企图设定每个厚度，使其对应于电力产生区，符合t_A的值。在这种情况下，不需要形成前面提到的凸出部分21、31、41、51。

此外，由于气体扩散层3的端部61的压缩区是相对于电解液薄膜1按面对称形成的，故气体扩散层3相对于电解液薄膜1平均地被压缩，得到减少的孔隙度。这使电解液薄膜能有效地避免受到由于非所希望的外力引起的畸变。

采用所提到的现在登记的实施例的结构，在对电力产生不起作用的区域采用电极薄膜结构体的预先压缩的气体扩散层，使之有可能有效地避免送至燃料电池的气体流入对电力产生不起作用的区域。

(比较性例子)

下面，主要参看图8，详细说明在现在登记的实施例中所研究的比较性例子。还有，为了说明起见，只按分解状态示出燃料电池80的一个单元池。还有，与第一实施例相同的组成部分有同样的参考数字，并且适当地简化或略去说明。

如图8所示，在本比较性例子中，电极薄膜结构体105由电解液薄膜101和两个在电解液薄膜两侧形成的气体扩散层103。设置在电极薄膜结构体105和分离器109、109即阴极分离器109a和阳极分离器109b之间的是密封垫107，而电极薄膜结构体105则夹在阴极分离器109a与阳极分离器109b之间。在此比较性例子中，气流通道13与密封垫107之间的最外面的距离L之值设定为4.5mm，而气体扩散层103与密封垫之间的间隔S之值则设定为1.2mm。而且，这种情况的单元池垛在1.0MPa的表面压力下受压缩，从而得到一已经堆垛好的燃料电池。

图7为曲线图，用于有代表性地示出电流电压特性，说明作为本发明的第一和第四实施例如比较性例子的燃料电池的电力产生结果而得到的I-V特性试验结果。在图中，横座标代表电流I，而纵座标则代表电压V，曲线a代表第一和第四实施例的燃料电池10、40的I-V特性，而曲线b则代表比较性例子的燃料电池80的I-V特性。各个燃料电池10、40、80的工作条件的根据是：将每个池温度设定至80℃，用氢气作为用于阳极的反应气体，用空气作为用于阴极的反应气体，以及调整温度，以使氢气和空气都在池温下达到饱和蒸汽含量的80％的蒸汽含量。还有，气体扩散层3、103都用碳纸制造。

如图7所示，可以明白，第一和第四实施例的燃料电池10、40的I-V特性要比比较性例子的燃料电池80的有了进一步的改善。

按照本发明上述的各个实施例的结构，由于电极薄膜结构体的气体扩散层的位于分离器的气流通道以外的区域的孔隙度做得小于面向气流通道的区域的孔隙度，故在气流通道以外的区域，可以用来对反应起作用的流经气体扩散层的气体量可以受到限制，得到有利的、提高燃料电池的效率的作用。

2002年12月27日在日本登记的专利申请NO.TOKUGAN2002-382139的全部内容都在此被结合，以作为参考。

虽然本发明在上面参考本发明的某些实施例作了说明，但是本发明并不限于上面描述的实施例。对于熟悉本技术的人，可以根据所教导的作出上述各实施例的改进和改变。本发明的范围参考下面的权利要求书作了规定。

工业上的可应用性

如同上面所规定的，在本发明的燃料电池及有关方法中，电极薄膜结构体在位于气流通道以外的区域的孔隙度可以设定成小于面向气流通道的区域的孔隙度。采用这种结构，就有可能在气流通道以外的区域限制流经气体扩散层的可以用来对反应起作用的气体量，从而提高燃料电池的效率，因此预期有广阔的应用范围，包括用燃料电池作动力的汽车。

Claims (17)

1.一种燃料电池，它包括：

一电极薄膜结构体，它备有：

一电解液薄膜；和

一对气体扩散层，它们在电解液薄膜的两个表面上形成并分别用作电极；以及

一对分离器，在其间夹有电极薄膜结构体，每个分离器都有气流通道，它们允许气体被供至有关的一对气体扩散层，而有关的一对在气流通道以外区域的气体扩散层的孔隙度则小于有关的一对面向气流通道区域的气体扩散层的孔隙度。

2.如权利要求1的燃料电池，其特征为，每对分离器有一在气流通道以外区域形成的凸出部分。

3.如权利要求2的燃料电池，其特征为，凸出部分保持与有关的一对气体扩散层作有压力的接触。

4.如权利要求2的燃料电池，其特征为，凸出部分的角形成圆角部分。

5.如权利要求2的燃料电池，其特征为，凸出部分有一相对于有关的一对气体扩散层成一角度的带斜坡的表面。

6.如权利要求5的燃料电池，其特征为，凸出部分的高度随凸出部分靠近气体通道而增加。

7.如权利要求2的燃料电池，其特征为，凸出部分包围气流通道。

8.如权利要求2的燃料电池，它进一步包括介于每对分离器与有关的一对气体扩散层之间的密封垫，其特征为，凸出部分位于气流通道与密封垫之间。

9.如权利要求1的燃料电池，它进一步包括介于电极薄膜结构体和每对分离器之间的加压构件，以压缩有关的一对气体扩散层。

10.如权利要求9的燃料电池，其特征为，加压构件在气流通道以外的区域压缩有关的一对气体扩散层。

11.如权利要求9的燃料电池，其特征为，加压构件包括一电绝缘构件。

12.如权利要求9的燃料电池，它进一步包括一限制构件，后者限制加压构件。

13.如权利要求12的燃料电池，它进一步包括一介于每对分离器和有关的一对气体扩散层之间的密封垫，其特征为，限制构件位于加压构件以外的区域，密封垫位于其之间。

14.如权利要求1的燃料电池，其特征为，有关的一对气体扩散层在气流通道以外的区域受到预压缩。

15.如权利要求1的燃料电池，其特征为，有关的一对气体扩散层的孔隙度相对于电解液薄膜按面对称分布。

16.一种燃料电池，它包括：

一电极薄膜结构体，它备有：

一电解液薄膜；和

一对气体扩散层，它们在电解液薄膜的两个表面上形成并分别用作电极；以及

一对分离器，在其间夹有电极薄膜结构体，每个分离器都有气流通道，它们允许气体被供至有关的一对气体扩散层；以及

减少装置，它用于减少有关的一对气体扩散层在气流通道以外的区域的孔隙度，使之小于有关的一对气体扩散层在面向气流通道的区域的孔隙度。

17.用于制造燃料电池的方法，它包括：

制备一电极薄膜结构体，该结构体备有：

一电解液薄膜；和

一对气体扩散层，它们在电解液薄膜的两个表面上形成并分别用作电极；以及

将电极薄膜结构体夹在一对分离器之间，每个分离器有气流通道，它们允许气体被供至有关的一对气体扩散层，有关的一对在气流通道以外的区域的气体扩散层的孔隙度小于有关的一对在面向气流通道的区域的气体扩散层的孔隙度。

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