CN1870337A - 单极的膜电极组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单极的膜电极组件。该单极的膜电极组件包括：具有多个单元电池区的电解质膜；分别形成于电解质膜两表面上的单元电池区处的阳极电流收集体和阴极电流收集体；及分别形成于阳极电流收集体和阴极电流收集体上的阳极和阴极。

Description

单极的膜电极组件
                    技术领域
本发明涉及用作便携式电子设备电源的单极直接液体燃料电池，更具体地，本发明涉及电流收集体布置在催化剂层的上部或下部的单极膜电极组件(monopolar membrane-electrode assembly)。
                    背景技术
直接甲醇燃料电池(DMFC)通过作为燃料的甲醇与作为氧化剂的氧气之间的化学反应发电，并且具有高能量密度和电流密度。DMFC的优点是，直接将甲醇给料于DMFC，不需要外围设备如燃料重整器；及容易实施液体燃料的贮存和供给。
单极型DMFC可以制成又薄又小的DMFC，因为在多个单元电池排列在一个电解质片上之后，通过串联这些单元电池，可以减小DMFC的厚度和体积。
US 6410180公开了布置在电极上的筛网形集电体(current collector)和连接该集电体的导体。然而，由于集电体布置在电极上，所以在电极和集电体之间存在间距差(step difference)。因此，存在液体燃料泄漏以及泄漏的液体燃料会沿着导电材料流动的危险。此外，由于导体与电极之间的接触电阻的增加，以及产生于催化剂层中的电子通过电极的燃料扩散部和支撑件迁移到集电体中的阻力的增加，所以DMFC的效率会降低。
                        发明内容
本发明提供一种单极的膜电极组件，其通过将电流收集体(currentcollecting body)布置在电极与电解质膜之间而使电阻最小化。
本发明还提供一种单极的膜电极组件，其通过将电流收集体布置在电极的催化剂层与燃料扩散部之间而使电阻最小化。
根据本发明的一个方面，提供一种单极的膜电极组件，其包括：具有多个单元电池区(单元电池区)的电解质膜；分别形成于电解质膜两面的单元电池区的多个阳极电流收集体和多个阴极电流收集体；及分别形成于阳极集电体和阴极集电体上的多个阳极和多个阴极。
每个电流收集体可以包括：收集单元电池区上的电流的集电体；及与该集电体的侧面相连的导体。
电解质膜可以包括多个开孔(opening)，而且阴极集电体的导体末端可通过所述开孔与相邻阳极集电体的导体末端以串联的方式电连接。
阴极集电体的导体末端和阳极集电体的导体末端可以布置在开孔上，而且该开孔可以填充有导电的金属。
阴极集电体的导体末端和阳极集电体的导体末端可从电解质膜中暴露出来，使得阴极集电体的导体末端与阳极集电体的导体末端彼此以串联的方式电连接。
电流收集体可由电导率为1S/cm或更大的第一金属形成，或者由导电的高聚物形成。
第一金属可选自：Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
所述第一金属可涂有第二金属。
第二金属可选自：Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
导电的高聚物可以为选自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一种。
集电体可利用溅射法、化学气相沉积(CVD)法、电沉积法、构图法或金属蚀刻法形成。
集电体可以形成金属网形。
该组件可进一步包括：阳极支撑体和阴极支撑体，其形成于电解质膜的两个表面上，并且各自包括多个与单元电池区对应的第一开孔，使得阳极电流收集体和阴极电流收集体可以布置在第一开孔上。
电解质膜和支撑体可分别包括多个第二开孔，而且阴极电流收集体的导体末端可通过第二开孔与相邻阳极电流收集体的导体末端以串联的方式电连接。
阴极电流收集体的导体末端和阳极电流收集体的导体末端可以布置在第二开孔上，而且第二开孔可填充有导电的金属。
阴极电流收集体的导体末端和阳极电流收集体的导体末端可从电解质膜中暴露出来，以便阴极电流收集体的导体末端与阳极电流收集体的导体末端彼此以串联的方式电连接。
支撑体可由非导电的聚合物形成。
支撑体可由选自聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的一种形成。
支撑体和电流收集体可彼此形成整体，以形成柔性印刷电路板(FPCB)。
根据本发明的另一方面，提供一种单极的膜电极组件，其包括：含有多个单元电池区的电解质膜；形成于电解质膜两面的每个单元电池区的催化剂层；分别形成于催化剂层上的阳极电流收集体和阴极电流收集体；及分别形成于阳极电流收集体和阴极电流收集体上的阳极扩散区和阴极扩散区。
                        附图说明
通过参照附图详述其示例性实施方案，本发明的上述及其它特征和优点将会更加清楚，在附图中：
图1是根据本发明实施方案的包括电流收集体的单极膜电极组件的截面示意图；
图2是图1的电解质膜的平面图；
图3和图4是嵌入图1之膜电极组件中的电流收集体的平面图；
图5是根据本发明另一实施方案的单极膜电极组件的截面示意图；
图6和图7是嵌入图5之膜电极组件中的电流收集体的平面图；
图8是根据本发明另一实施方案的其中结合有电流收集体的单极膜电极组件的截面示意图；
图9是图8中的支撑体的平面图；
图10和图11是形成于图8之支撑体上的集电体、导体和端子的平面图；
图12是根据本发明另一实施方案的包括电流收集体的膜电极组件的示意性分解透视图；
图13是比较根据本发明实施方案的单元燃料电池和使用布置在电极上的Ni-网作为集电体的常规单元燃料电池的性能的曲线图，其中根据本发明实施方案的单元燃料电池包括在电解质和催化剂层之间嵌有电流收集体的膜电极组件；
图14是根据本发明实施方案的单元燃料电池的性能曲线，其中根据本发明实施方案的单元燃料电池包括具有嵌入在催化剂层与燃料扩散部之间的电流收集体的膜电极组件；
图15是根据本发明实施方案的燃料电池的性能曲线图，其中该燃料电池包括具有12个单元电池的、且当中嵌有电流收集体的膜电极组件；及
图16是图15的燃料电池的功率密度-时间曲线图。
                        具体实施方式
现将参照其中给出了本发明示例性实施方案的附图，更详细地说明本发明。
图1是根结本发明实施方案的包括电流收集体的单极膜电极组件的截面示意图，图2是图1的电解质膜的平面图，图3和图4是嵌入到图1之膜电极组件中的电流收集体的平面图。
参见图1至图4，根据本发明实施方案的单极膜电极组件100包括具有多个单元电池区，即8个单元电池区(第一至第八单元电池)的电解质膜110。具有网形的阳极集电体120(A1～A8)形成在电解质膜110之第一表面111的每个单元电池区上。导体122形成于阳极集电体120的侧面。另外，阳极130安装在阳极集电体120上。
具有网形的阴极集电体160(C1～C8)形成于电解质膜110之第二表面112的每个单元电池区上。导体162形成于阴极集电体160的侧面。阴极170形成在阴极集电体160上。
集电体和导体构成电流收集体。
图3是阳极集电体A1～A8和电解质膜110的平面图，图4是阴极集电体C1～C8和电解质膜110的平面图。用于与外部电连接的端子124和164与阳极集电体A1的导体122和阴极集电体C8的导体162相连。端子124和164可从阳极集电体A1的导体122和阴极集电体C8的导体162中伸出。
阴极集电体C1的导体162的末端162a，通过形成于电解质膜110上的开孔110a(参见图2)，与阳极集电体A2的导体122的末端122a电连接。亦即，导电的金属115填充开孔110a。如上所述，单元电池的阳极集电体A2～A8各自通过开孔110a分别与阴极集电体C1～C7电连接。因此，这八个单元电池是彼此串联的。
集电体120和160，导体122和162，导电金属115，及端子124和164可由第一金属(即电导率为1S/cm或更大的过渡金属)形成。另外，第一金属可涂有第二金属，以防止第一金属腐蚀。
第一金属和第二金属可由Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金构成。可以使用导电的高聚物材料如聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩，代替第一金属。
集电体可如此形成：在电解质膜上直接形成第一和第二金属，或者另外形成集电体并将该集电体结合在电解质膜上。前面的方法包括溅射法、化学气相沉积(CVD)法和电沉积法，后面的方法采用构图或蚀刻的以具有电流收集体形状的金属薄膜。
在根据本发明实施方案的单极膜电极组件100中，与阳极130和阴极170相连的导体的长度非常短，因为阳极130和阴极170通过形成于电解质膜110中的开孔110a直接相连，因而具有低电阻。另外，由于阳极和阴极集电体120和160布置在电解质膜110与阳极130和阴极170的催化剂层之间，所以催化剂层中产生的电子，直接收集在与催化剂层直接相连的集电体中。因此，当催化剂层中产生的电子经过电极的燃料扩散部和电极支撑体时，在常规的催化剂层中不产生任何电阻。
图5是根据本发明另一实施方案的单极膜电极组件200的截面示意图，图6和图7是嵌入到图5的膜电极组件中的电流收集体的平面图。相同的附图标记代表与图1至图4中相同的元件，这里省略了对它们的详细说明。
参照图5至图7，根据本发明的单极膜电极组件200包括具有多个单元电池区，即八个单元电池区(第一至第八单元电池)的电解质膜210。具有网形的阳极集电体220(A1～A8)形成在电解质膜210的第一表面211的每个单元电池区。导体222形成于阳极集电体220的侧面。另外，阳极230安装在阳极集电体220上。
具有网形的阴极集电体260(C1～C8)形成在电解质膜210的第二表面212的每个单元电池区。导体262形成于阴极集电体260的侧面。阴极270形成在阴极集电体260上。
导体222和262的末端222a和262a延伸至电解质膜210的外部。电极230和270各自包括催化剂层、燃料扩散部和电极支撑体。
图6是阳极集电体A1～A8和电解质膜的平面图，图7是阴极集电体C1～C8和电解质膜的平面图。阳极集电体A1的导体222和阴极集电体C8的导体262与用于与外部电连接的端子224和264相连。端子224和264可从阳极集电体A1的导体222和阴极集电体C8的导体262中伸出。
阴极集电体C1的导体262的末端262a，与第二单元电池中的阳极集电体A2的导体222的末端222a电连接。末端222a和262a可用金属填充，以彼此电连接。阳极集电体A2～A8与相邻单元电池的阴极集电体C1～C7电连接。因此，第一至第八单元电池是彼此串联的。
在根据本发明实施方案的单极膜电极组件200中，与阳极230和阴极270电连接的导体，可容易地在电解质膜的外部连接。另外，由于阳极和阴极集电体220和260布置在电解质膜210与阳极230和阴极270的催化剂层之间，所以催化剂层中产生的电子，直接收集在与催化剂层直接相连的集电体中。因此，当催化剂层中产生的电子经过电极的燃料扩散部和电极支撑体时，在常规的催化剂层中不产生任何电阻。
图8是根据本发明另一实施方案的、其中结合有电流收集体的单极膜电极组件的截面示意图，图9是图8中的支撑体的平面图，图10和图11是形成于图8的支撑体上的集电体、导体和端子的平面图。
参照图8至图11，根据本发明实施方案的其中嵌有集电体的单极膜电极组件300，包括具有多个单元电池区，即八个单元电池区(第一至第八单元电池)的电解质膜310。非导电的支撑体314和316(如聚酰亚胺膜)在与单元电池区对应的部分各自包括多个方形开孔314a和316a，并且布置在电解质膜310的两个表面上。支撑体314和316伸到电解质膜310的外部，多个开孔314b和316b形成在支撑体314和316的伸出部分。在支撑体314和316的各单元电池区，形成阳极集电体320(A1～A8)和阴极集电体360(C1～C8)。阳极330和阴极370分别形成在阳极集电体320和阴极集电体360上。
电极330和370各自包括催化剂层、燃料扩散部和电极支撑体。
非导电性支撑体314和316可由聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯形成。
阳极集电体320(A1～A8)和阴极集电体360(C1～C8)可形成各种形状，包括网形。导体322形成在阳极集电体320的侧面，导体362形成在阴极集电体360的侧面。阴极370安装在阴极集电体360上。
图10是包括阳极集电体A1～A8的阳极电流收集体的平面图，图11是包括阴极集电体C1～C8的阴极电流收集体的平面图。
图10和图11示出了通过将电流收集体布置在聚酰亚胺膜314和316上而形成的柔性印刷电路板(FPCB)，其中所述电流收集体是由导电金属形成的。这种情况下，电流收集体与聚酰亚胺膜314和316形成整体，然后再结合到电解质膜上。
与阳极集电体A1相连的导体322和与阴极集电体C8相连的导体362，分别与用于与外部电连接的端子324和364相连。端子324和364可从与阳极集电体A1相连的导体322及与阴极集电体C8相连的导体362伸出。
第一单元电池的阴极集电体C1的导体362的末端362a，布置在形成于支撑体316上的开孔316b上；第二单元电池的阳极集电体A2的导体322的末端322a，布置在形成于支撑体314上的开孔314b上。其上形成有阴极集电体360、导体362和端子364的支撑体316，布置在阴极370与电解质膜310之间。另外，其上形成有阳极集电体320、导体322和端子324的支撑体314，布置在阳极330与电解质膜310之间。然后，在125℃和3ton的压力以及排列形成于支撑体314将316上的开孔的状态下，实施热压操作3分钟。其后，利用点焊接法或超声波焊接法，通过结合末端322a和362a，使导体322和362的末端322a和362a彼此电连接。如上所述，单元电池的阳极集电体A2～A8通过开孔314b和316b各自与相邻单元电池的阴极集电体C1～C7电连接。因此，第一至第八单元电池是彼此串联的。
集电体320和360，导体322和362，及端子324和364可由第一金属(即电导率为1S/cm或更大的过渡金属)形成。另外，第一金属可涂有第二金属，以防止第一金属腐蚀。
第一金属和第二金属可由Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金形成。可以导电的高聚物材料如聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩，代替所述第一金属。
在根据本发明实施方案的单极膜电极组件300中，与阳极集电体320和阴极集电体360相连的导体322和362的长度非常短，因为导体322和362通过形成于支撑体314和316上的开孔314b和316b彼此直接相连，因而具有低电阻。另外，由于集电体320和360形成于电解质膜310与催化剂层之间，所以当催化剂层中成生的电子经过电极的燃料扩散部和电极支撑体时，不产生任何电阻。
图12是根据本发明另一实施方案的单极单元电池膜电极组件400的示意性分解透视图。参照图12，在膜电极组件400中，阳极集电体420和阴极集电体460嵌入催化剂层412与燃料扩散部430/电极支撑体470之间。催化剂层412，利用贴花釉法(decal)、丝网印刷法或直接涂布法，形成在电解质膜410的两个表面上，然后，使集电体420和460以及燃料扩散部430和电极支撑体470形成在催化剂层412上。接着，令上述产物经受热压处理，完成其中结合有集电体的电解质膜电极组件。
其中多个电极形成于电解质膜410上的电解质-电极组件，可利用与上述相同的方法制备。利用热压法，将彼此以串联方式电连接的电流收集体、多个燃料扩散部及多个电极支撑体结合在催化剂涂膜(CCM)上，该催化剂涂膜是通过在电解质膜的两个表面上形成多层催化剂层而形成的，接着，可以制成其中多个电极串联的膜电极组件。
图13是根据本发明实施方案具有电流收集体嵌入电解质膜与催化剂层之间的结构的单元燃料电池，以及利用布置在电极上的Ni-网作为集电体的常规单元燃料电池的性能曲线图。在0.3V的输出电压下，使用Ni-网时的电流密度值为37mA/cm2，但是当集电体嵌入电解质膜与催化剂层之间时，电流密度值为42mA/cm2。电流密度值提高了大约13％。换言之，单元燃料电池的性能得到提高，因为在产生电子的催化剂层收集电流时的电阻，比从电极上的集电体中收集电流时的电阻更小。
图14根据本发明实施方案制备的集电体介于催化剂层与燃料扩散部之间的单元电池的性能曲线图。
单个的直接甲醇燃料电池的开路电压为1V或更小，且实际的工作电压为0.3～0.5V。因此，为了获得高电压，需要多个单元电池串联。
在本发明中，制得12个单元电池的膜电极组件，其中将12个电极(每个电极的面积为2.2cm×1.1cm)串联在电极膜上。在具有12个串联的单元电池的FPCB嵌入CCM与燃料扩散部之间后，通过在140℃下以3公吨的压力热压所得产物，完成12个单元电池的膜电极组件的制备。图15示出了该12个单元电池的膜电极组件的性能测试结果，图16示出了随时间的电功率密度。
参照图15，在3.6V(每个单元电池0.3V)的输出电压下，得到145.2mA(60mA/cm2)的电流，即得到528mW的输出。在3.35V输出电压下，电流为162.5mA(67mA/cm2)，输出最大，为544mW。为了获得高工作电压，可将多个单元电池串联。这种情况下，电阻和单元电池连接失败增加。然而，如果使用本发明的电流收集体，则可以降低电阻，并且可以提高产率。
参照图16，根据本发明的燃料电池的功率密度优良，其为约40mW/cm2。
根据本发明的单极膜电极组件，集电体之间的导体的长度短，而且集电体直接接触产生电子的催化剂层，因而，可以降低电阻，并且可以提高燃料电池的效率。另外，由于集电体不安装在燃料与电极之间，所以燃料可容易地流动。此外，在常规筛网型结构中，液体燃料通过筛网而泄漏，然而，由于在电解质膜与薄膜性电极之间存在集电体，所以液体燃料几乎不泄漏。
尽管已经参照其示例性实施方案具体地给出和说明了本发明，但是本领域的普通技术人员应当理解，可以对其作出各种形式和内容上的改变，而不脱离下面权利要求书所定义的本发明的构思和范围。

Claims (52)

1.一种单极的膜电极组件，包括：
具有多个单元电池区的电解质膜；
分别形成于电解质膜两表面的单元电池区的多个阳极电流收集体和多个阴极电流收集体；及
分别形成于阳极电流收集体和阴极电流收集体上的多个阳极和多个阴极。
2.根据权利要求1的组件，其中每个电流收集体包括：
收集单元电池区上的电流的集电体；及
与该集电体侧面相连的导体。
3.根据权利要求2的组件，其中所述电解质膜包括多个开孔，且阴极集电体的导体末端通过开孔与相邻阳极集电体的导体末端以串联方式电连接。
4.根据权利要求3的组件，其中所述阴极集电体的导体末端和所述阳极集电体的导体末端布置在所述开孔上，而且该开孔填充有导电金属。
5.根据权利要求2的组件，其中所述阴极集电体的导体末端和所述阳极集电体的导体末端从电解质膜中暴露出来，使得阴极集电体的导体末端与阳极集电体的导体末端以串联方式彼此电连接。
6.根据权利要求2的组件，其中所述电流收集体由电导率为1S/cm或更大的第一金属形成，或者由导电的高聚物形成。
7.根据权利要求6的组件，其中所述第一金属选自：Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
8.根据权利要求6的组件，其中在所述第一金属上涂有第二金属。
9.根据权利要求8的组件，其中所述第二金属选自：Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
10.根据权利要求7的组件，其中所述导电的高聚物为选自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一种。
11.根据权利要求1的组件，其中所述集电体是利用溅射法、化学气相沉积(CVD)法、电沉积法、构图法或金属蚀刻法形成的。
12.根据权利要求2的组件，其中所述集电体形成金属网型。
13.根据权利要求1的组件，还包括：
阳极支撑体和阴极支撑体，其形成于该电解质膜的两个表面上，并且各自包括多个与单元电池区对应的第一开孔，使得所述阳极电流收集体和阴极电流收集体布置在该第一开孔上。
14.根据权利要求13的组件，其中所述电解质膜和支撑体分别包括多个第二开孔，并且所述阴极电流收集体的导体末端通过该第二开孔，与相邻阳极电流收集体的导体末端以串联的方式电连接。
15.根据权利要求14的组件，其中所述阴极电流收集体的导体末端和所述阳极电流收集体的导体末端布置在第二开孔上，而且该第二开孔填充有导电金属。
16.根据权利要求13的组件，其中所述阴极电流收集体的导体末端和所述阳极电流收集体的导体末端从电解质膜中暴露出来，使得阴极电流收集体的导体末端与阳极电流收集体的导体末端以串联的方式彼此电连接。
17.根据权利要求13的组件，其中所述集电体由电导率为1S/cm或更大的第一金属形成，或者由导电的高聚物形成。
18.根据权利要求17的组件，其中所述第一金属选自：Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
19.根据权利要求17的组件，其中在所述第一金属上涂有第二金属。
20.根据权利要求19的组件，其中所述第二金属选自：Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
21.根据权利要求17的组件，其中所述导电的聚合物为选自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一种。
22.根据权利要求13的组件，其中所述支撑体是由非导电性聚合物形成的。
23.根据权利要求22的组件，其中所述支撑体是由选自聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的一种形成的。
24.根据权利要求22的组件其中所述支撑体和所述电流收集体彼此整体地形成，以形成柔性印刷电路板(FPCB)。
25.根据权利要求13的组件，其中所述集电体是利用溅射法、化学气相沉积(CVD)法、电沉积法、构图法或金属蚀刻法形成的。
26.一种燃料电池，其包括根据权利要求1的单极膜电极组件。
27.一种单极的膜电极组件，包括：
包含多个单元电池区的电解质膜；
形成于电解质膜两表面上的各单元电池区处的催化剂层；
分别形成于催化剂层上的阳极电流收集体和阴极电流收集体；及
分别形成于阳极电流收集体和阴极电流收集体上的阳极扩散区和阴极扩散区。
28.根据权利要求27的组件，其中所述电流收集体包括：
收集单元电池区上的电流的集电体；及
与该集电体侧面相连的导体。
29.根据权利要求28的组件，其中所述电解质膜包括多个开孔，而且所述阴极电流收集体的导体末端通过开孔，与相邻阳极电流收集体的导体末端以串联的方式电连接。
30.根据权利要求29的组件，其中所述阴极电流收集体的导体末端和所述阳极电流收集体的导体末端布置在开孔上，该开孔填充有导电的金属。
31.根据权利要求28的组件，其中所述阴极电流收集体的导体末端和所述阳极电流收集体的导体末端从电解质膜中暴露出来，使得阴极电流收集体的导体末端和阳极电流收集体的导体末端彼此以串联的方式电连接。
32.根据权利要求28的组件，其中所述电流收集体由电导率为1S/cm或更大的第一金属形成，或者由导电的高聚物形成。
33.根据权利要求32的组件，其中所述第一金属选自：Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
34.根据权利要求32的组件，其中所述第一金属上涂有第二金属。
35.根据权利要求34的组件，其中所述第二金属选自：Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
36.根据权利要求32的组件，其中所述导电的高聚物为选自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一种。
37.根据权利要求27的组件，其中所述集电体是利用溅射法、CVD法、电沉积法、构图法或金属蚀刻法形成的。
38.根据权利要求28的组件，其中所述集电体形成金属网型。
39.根据权利要求27的组件，还包括：
阳极支撑体和阴极支撑体，其形成于电解质膜的两个表面上，并且各自包括多个与单元电池区对应的第一开孔，使得阳极电流收集体和阴极电流收集体布置在多个第一开孔上。
40.根据权利要求39的组件，其中所述电解质膜和所述支撑体各自包括多个第二开孔，而且所述阴极电流收集体的导体末端通过该第二开孔与相邻阳极电流收集体的导体末端以串联的方式电连接。
41.根据权利要求40的组件，其中所述阴极电流收集体的导体末端和所述阳极电流收集体的导体末端布置在第二开孔上，且该第二开孔填充有导电的金属。
42.根据权利要求39的组件，其中所述阴极电流收集体的导体末端和所述阳极电流收集体的导体末端从电解质膜中暴露出来，使得阴极电流收集体的导体末端与阳极电流收集体的导体末端彼此以串联的方式电连接。
43.根据权利要求39的组件，其中所述集电体由电导率为1S/cm或更大的第一金属形成，或者由导电的高聚物形成。
44.根据权利要求43的组件，其中所述第一金属选自：Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
45.根据权利要求43的组件，其中所述第一金属上涂有第二金属。
46.根据权利要求45的组件，其中所述第二金属选自：Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
47.根据权利要求43的组件，其中所述导电的高聚物为选自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一种。
48.根据权利要求39的组件，其中所述支撑体是由非导电性聚合物形成的。
49.根据权利要求48的组件，其中所述支撑体是由选自聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的一种形成的。
50.根据权利要求48的组件，其中所述支撑体和所述电流收集体彼此整体地形成，以形成FPCB。
51.根据权利要求39的组件，其中所述电流收集体是利用溅射法、CVD法、电沉积法、构图法或金属蚀刻法形成的。
52.一种燃料电池，其包括根据权利要求27的单极膜电极组件。
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