FR2869160A1 - Fuel cell with an insulated gas/liquid structure, with an insulating layer assuring the functions of water sealing, liquid loss prevention and escape of gas product - Google Patents

Fuel cell with an insulated gas/liquid structure, with an insulating layer assuring the functions of water sealing, liquid loss prevention and escape of gas product Download PDF

Info

Publication number
FR2869160A1
FR2869160A1 FR0503738A FR0503738A FR2869160A1 FR 2869160 A1 FR2869160 A1 FR 2869160A1 FR 0503738 A FR0503738 A FR 0503738A FR 0503738 A FR0503738 A FR 0503738A FR 2869160 A1 FR2869160 A1 FR 2869160A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
fuel cell
insulating layer
fuel
liquid
cell according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR0503738A
Other languages
French (fr)
Inventor
His Ming Shu
Feng Yi Deng
Tsang Ming Chang
Chen Hung Lin
Ching Tang Chan
Yean Der Kuan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Antig Technology Co Ltd
Original Assignee
Antig Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Antig Technology Co Ltd filed Critical Antig Technology Co Ltd
Publication of FR2869160A1 publication Critical patent/FR2869160A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • H01M8/1011—Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028—Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0284—Organic resins; Organic polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

Fuel cell with an insulated gas/liquid structure includes a component forming the core (11) of the fuel cell and a component forming an insulating layer (21,23). The core component is used to produce electricity by electrochemical reaction. Insulating layer is porous film having a function of gaseous ventilation but with a liquid insulating function. It is placed inside the fuel cell and used to insulate the liquid of the core component, during an electrochemical reaction, and the liquid product after the reaction. It is equally used to ventilate the gas of the core component in the reaction and the gas product after the reaction, across the insulating layer, in order to assure the functions of water sealing, anti-loss and prevention of liquid loss.

Description

La présente invention concerne une pile à combustible, conçue spécialementThe present invention relates to a fuel cell, specially designed

pour utiliser un matériau formant couche en film poreux, avec une ventilation de gaz, mais avec une isolation aux liquides, afin de former une couche iso-  to use porous film layer material, with gas ventilation, but with liquid insulation, to form an insulating layer

lante pour que la pile à combustible puisse être étanche à l'eau et empêcher les fuites de liquide et, également, pour que les gaz produits après la réaction de la pile à combustible puissent s'échapper.  in order for the fuel cell to be watertight and to prevent leakage of liquid and also for the gases produced after the reaction of the fuel cell to escape.

La pile à combustible utilisée doit respectivement fournir un combustible dans lequel est inclus de l'hydrogène et un combustible dans lequel est inclus de l'oxygène sur les deux côtés d'une membrane échangeuse de protons, afin de former une boucle électrique après la réaction d'oxydoréduction, pour la demande d'offre de puissance. Les réactants nécessaires pour ce type de pile à combustible comprennent un combustible liquide, tel qu'un combustible de type méthanol, et les produits principaux issus de la réaction sont l'eau et le dioxyde de carbone, pour que la pile à combustible empêche que de tels liquides fuient vers l'extérieur, vers les dispositifs électroniques de travail, et il faut également laisser s'échapper les gaz produits pour maintenir à l'intérieur de la pile à combustible une composition d'air stable et une pression constante. La pile à combustible utilisée, usuellement, fait utilisation d'une conception structurelle de mécanisme, telle qu'une soupape de décharge de pression, pour résoudre ce problème; cependant, ce type de conception présente toujours une contrainte directionnelle en utilisation et influe sur la conception structurelle de la pile à combustible.  The fuel cell used must respectively provide a fuel in which hydrogen is included and a fuel in which oxygen is included on both sides of a proton exchange membrane, to form an electric loop after the reaction. oxidation-reduction, for the demand for power supply. The reactants needed for this type of fuel cell include a liquid fuel, such as a methanol fuel, and the main products of the reaction are water and carbon dioxide, so that the fuel cell prevents such liquids leak outwards to the electronic working devices, and the gases produced must also be allowed to escape in order to maintain a stable air composition and a constant pressure inside the fuel cell. The fuel cell used, usually, utilizes a structural mechanism design, such as a pressure relief valve, to solve this problem; however, this type of design still has a directional constraint in use and influences the structural design of the fuel cell.

Il a été recherché les inconvénients de la pile à combustible utilisée et souhaite améliorer et inventer une pile à combustible qui présente une structure gaz/liquide qui soit isolée.  The drawbacks of the fuel cell used have been sought and wish to improve and invent a fuel cell which has a gas / liquid structure which is isolated.

Le but principal de la présente invention est de four- nir une pile à combustible assurant les fonctions d'étanchéité à l'eau, d'empêchement de fuite de liquide et d'échappement du gaz produit.  The main object of the present invention is to provide a fuel cell which provides the functions of watertightness, leakage prevention and exhaust of the product gas.

Pour atteindre le but ci-dessus, la présente invention fournit une pile à combustible ayant une structure gaz/liquide isolée, comprenant: un composant formant noyau de pile à combustible, utilisé pour produire de l'électri- cité par une réaction électrochimique; une couche isolante, formée d'une couche à film poreux ayant une fonction de ventilation gazeuse mais avec une fonction d'isolation des liquides, placée à l'intérieur de la pile à combustible et utilisée pour isoler le liquide du composant formant noyau de pile à combustible, dans une réaction électrochimique, et le liquide produit après la réaction électrochimique, par la couche isolante, et également utilisée pour ventiler le gaz du composant formant noyau de pile à combustible dans la réaction électrochimique, et le gaz pro- duit après la réaction électrochimique, à travers la couche isolante, pour assurer les fonctions d'étanchéité à l'eau, d'anti-fuite et d'empêchement de fuite de liquide.  To achieve the above object, the present invention provides a fuel cell having an insulated gas / liquid structure, comprising: a fuel cell core component used to generate electricity by an electrochemical reaction; an insulating layer, formed of a porous film layer having a gas ventilation function but with a liquid insulating function, placed inside the fuel cell and used to isolate the liquid from the stack core component in fuel, in an electrochemical reaction, and the liquid produced after the electrochemical reaction, by the insulating layer, and also used to ventilate the gas of the fuel cell core component in the electrochemical reaction, and the gas produced after the electrochemical reaction; electrochemical reaction, through the insulating layer, to perform the functions of watertightness, anti-leakage and leakage prevention of liquid.

De préférence, le composant formant noyau de la pile à combustible comprend une couche de collecte de courant d'anode, une couche d'ensemble d'électrode à membrane et une couche de collecte de courant de cathode.  Preferably, the core component of the fuel cell comprises an anode current collection layer, a membrane electrode assembly layer, and a cathode current collection layer.

Avantageusement, la couche isolante est placée sur la surface supérieure, ou sur la surface inférieure de la couche de collecte de courant d'anode.  Advantageously, the insulating layer is placed on the upper surface, or on the lower surface of the anode current collection layer.

Selon un autre mode de réalisation, la couche isolante est placée sur la surface supérieure, ou sur la surface inférieure de la couche de collecte de courant de cathode.  According to another embodiment, the insulating layer is placed on the upper surface, or on the lower surface of the cathode current collection layer.

Avantageusement, la pile à combustible comprend en outre: une unité d'alimentation en combustible d'anode, reliant au composant formant noyau de la pile à combustible, utilisée pour fournir et guider le combustible d'anode vers les anodes du composant formant noyau de pile à combustible; une unité d'alimentation en combustible de cathode, reliant au composant formant noyau de le pile à combustible, utilisée pour fournir et guider le combustible de cathode vers les cathodes du composant formant noyau de pile à combustible.  Advantageously, the fuel cell further comprises: an anode fuel supply unit, connecting to the core component of the fuel cell, used to supply and guide the anode fuel to the anodes of the core component of the fuel cell. Fuel cell; a cathode fuel supply unit, connecting to the core component of the fuel cell, used to supply and guide the cathode fuel to the cathodes of the fuel cell core component.

De préférence, la couche isolante est placée sur la surface supérieure, ou sur la surface inférieure, ou sur les faces périphériques de l'unité d'alimentation en combustible d'anode.  Preferably, the insulating layer is placed on the upper surface, or on the lower surface, or on the peripheral faces of the anode fuel supply unit.

Avantageusement, la couche isolante est placée sur la surface supérieure, ou sur la surface inférieure, ou sur les faces périphériques de l'unité d'alimentation en corn- bustible de cathode.  Advantageously, the insulating layer is placed on the upper surface, or on the lower surface, or on the peripheral faces of the cathode fuel feed unit.

De préférence, la pile à combustible est une pile à combustible à méthanol direct.  Preferably, the fuel cell is a direct methanol fuel cell.

Avantageusement, la couche isolante est utilisée pour faire passer l'air externe à travers la couche isolante et empêcher l'eau produite par la réaction, se produisant dans la pile à combustible à méthanol direct, de fuir vers l'extérieur de la pile à combustible.  Advantageously, the insulating layer is used to pass the external air through the insulating layer and to prevent the water produced by the reaction, occurring in the direct methanol fuel cell, from escaping to the outside of the cell. combustible.

Selon une variante de réalisation, la couche isolante est utilisée pour faire passer le gaz de dioxyde de carbone produit par la réaction et empêcher que la solution de méthanol ne fuie vers l'extérieur de la pile à combustible en passant par la couche isolante.  According to an alternative embodiment, the insulating layer is used to pass the carbon dioxide gas produced by the reaction and to prevent the methanol solution from escaping to the outside of the fuel cell through the insulating layer.

De préférence, la couche isolante est en polytétrafluoro-éthylène (PTFE).  Preferably, the insulating layer is of polytetrafluoroethylene (PTFE).

Les buts et avantages ci-dessus de la présente invention vont devenir mieux évidents en référence aux dessins annexés, parmi lesquels: La figure 1 représente la pile à combustible selon la présente invention, ayant une structure gaz/liquide iso-30 lée; la figure 2 représente, en coupe longitudinale, la pile à combustible, selon la figure 1; la figure 3A représente le mode de réalisation de la couche isolante selon la présente invention, placée sur la surface supérieure de l'unité d'alimentation en combustible d'anode; la figure 3B représente le mode de réalisation de la couche isolante selon la présente invention, placée sur la surface inférieure de l'unité d'alimentation en combustible d'anode; la figure 3C représente le mode de réalisation de la couche isolante selon la présente invention, placée autour des faces périphériques de l'unité d'alimentation en combustible d'anode; la figure 4A représente le mode de réalisation de la couche isolante selon la présente invention, placée sur la surface supérieure de l'unité d'alimentation en combustible de cathode; la figure 4B représente le mode de réalisation de la couche isolante selon la présente invention, placée sur la surface inférieure de l'unité d'alimentation en combustible de cathode; la figure 4C représente le mode de réalisation de la couche isolante selon la présente invention, placée autour des faces périphériques de l'unité d'alimentation en corn- bustible de cathode; et la figure 5 représente comment les couches isolantes sont respectivement placées sur la surface supérieure de la couche de collecte de courant d'anode, et la surface inférieure de la couche de collecte de courant, selon la pré- sente invention.  The above objects and advantages of the present invention will become more apparent with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows the fuel cell according to the present invention having an iso-liquid gas / liquid structure; Figure 2 shows, in longitudinal section, the fuel cell, according to Figure 1; Fig. 3A shows the embodiment of the insulating layer according to the present invention, placed on the upper surface of the anode fuel supply unit; Fig. 3B shows the embodiment of the insulating layer according to the present invention, placed on the lower surface of the anode fuel supply unit; FIG. 3C shows the embodiment of the insulating layer according to the present invention, placed around the peripheral faces of the anode fuel supply unit; Fig. 4A shows the embodiment of the insulating layer according to the present invention, placed on the upper surface of the cathode fuel supply unit; Fig. 4B shows the embodiment of the insulating layer according to the present invention, placed on the lower surface of the cathode fuel supply unit; Fig. 4C shows the embodiment of the insulating layer according to the present invention, placed around the peripheral faces of the cathode fuel feed unit; and Figure 5 shows how the insulating layers are respectively placed on the upper surface of the anode current collection layer, and the lower surface of the current collection layer, according to the present invention.

La figure 1 représente la vue structurelle de la pile à combustible selon la présente invention, comprenant la structure gaz/liquide isolée. La pile à combustible 10 selon la présente invention, comprenant une structure gaz/liquide isolée, est conçue principalement pour placer une couche isolante 21, 23 à l'intérieur de la pile à com- bustible 10, afin d'empêcher une transmission de liquide combustible mais en permettant encore une ventilation du gaz pour obtenir un empêchement d'une fuite de liquide, et une ventilation du gaz produit après la réaction de la pile à combustible pour conserver une pression constante à l'in- térieur de la pile à combustible 10. La pile à combustible 10 selon la présente invention comprend principalement un composant formant noyau de pile à combustible 11, une unité d'alimentation en combustible d'anode 13 et une unité d'alimentation en combustible de cathode 15. Le composant formant noyau de pile à combustible 11 est principalement formé d'une couche de collecte de courant d'anode 111, d'une couche d'ensemble d'électrode à membrane 113, et d'une couche de collecte de courant de cathode 115. Sur la figure 1, la couche de collecte de courant d'anode 111 et la couche de collecte de courant de cathode 115 sont respectivement empilées sur les deux faces de la couche 113, certaines unités de pile à combustible 113a de la couche d'ensemble d'électrode à membrane 113 précédant la réaction électrochimique, et collectant répétitivement des courants sur la couche de collecte de courant d'anode 111 et la couche de collecte de courant de cathode 115. L'unité d'alimentation en combustible d'anode 13 est reliée au côté anode du composant formant noyau de pile à combustible 11 pour fournir et guider le courant d'anode vers les anodes du composant formant noyau de pile à combustible 11. L'unité d'alimentation en combustible de cathode 15 est reliée au côté cathode du composant formant noyau de pile à combustible 11, pour fournir et guider le courant de cathode vers les cathodes du composant formant noyau de pile à combustible 11. Les couches isolantes 21, 23 sont placées dans l'unité d'alimentation en combustible d'anode 13 ou dans l'unité d'alimentation en courant de cathode 15 et, également, les couches isolantes 21, 23 sont en mesure d'utiliser la couche en film poreux, ayant une fonction de ventilation des gaz mais d'isolation des liquides, pour que la pile à combustible 10 accomplisse les fonctions d'étanchéité à l'eau, d'anti-fuite et d'empêchement de fuite de liquide grâce à la propriété physique d'une telle couche en film poreux.  Figure 1 shows the structural view of the fuel cell according to the present invention, including the isolated gas / liquid structure. The fuel cell 10 according to the present invention, comprising an insulated gas / liquid structure, is designed primarily to place an insulating layer 21, 23 within the fuel cell 10 to prevent liquid transmission. fuel but still allowing ventilation of the gas to prevent leakage of liquid, and ventilation of the gas produced after the reaction of the fuel cell to maintain a constant pressure within the fuel cell 10. The fuel cell 10 according to the present invention mainly comprises a fuel cell core component 11, anode fuel supply unit 13 and a cathode fuel supply unit 15. The core component The fuel cell 11 is primarily formed of an anode current collection layer 111, a membrane electrode assembly layer 113, and a co-collection layer. In FIG. 1, the anode current collection layer 111 and the cathode current collection layer 115 are respectively stacked on both sides of the layer 113, some fuel cell units 113a of FIG. the membrane electrode assembly layer 113 preceding the electrochemical reaction, and repeatedly collecting currents on the anode current collection layer 111 and the cathode current collection layer 115. The power supply unit anode fuel 13 is connected to the anode side of the fuel cell core component 11 to supply and guide the anode current to the anodes of the fuel cell core component 11. The fuel cell fueling unit cathode 15 is connected to the cathode side of the fuel cell core component 11, to provide and guide the cathode current to the cathodes of the fuel cell core component 11. The layers are olantes 21, 23 are placed in the anode fuel supply unit 13 or in the cathode power supply unit 15 and also the insulating layers 21, 23 are able to use the layer porous film, having a function of gas ventilation but liquid isolation, so that the fuel cell 10 performs the functions of watertightness, anti-leakage and prevention of leakage of liquid through to the physical property of such a porous film layer.

La figure 2 représente la vue en coupe longitudinale du mode de réalisation de pile à combustible, selon la construction de la figure 1. Sur la figure 2, la pile à combustible 10 à méthanol direct, qui est concrètement l'objet de l'unité d'alimentation en combustible d'anode 13, est capable d'être un composant à champ d'écoulement, par exemple un composant à champ d'écoulement construit par une auge à combustible et le canal d'écoulement de combustible, l'unité d'alimentation en courant d'anode 13 injecte la solution de méthanol du combustible d'anode, depuis l'entrée d'injection 13a, et la solution de méthanol injectée de combustible d'anode passe par les trous llla, pour alimenter suffisamment l'anode de chaque unité de pile à combustible 113a. La couche isolante 21 est placée sur l'unité d'alimentation en combustible d'anode 13, la position de placement étant en surface supérieure, en surface inférieure ou sur les côtés périphériques de l'unité d'alimentation en combustible d'anode 13, en se référant aux modes de réalisation représentés sur les figures 3A à 3C de la couche isolante placée sur l'unité d'alimentation en combustible d'anode. La solution de méthanol, s'écoulant tout autour, est en mesure d'être isolée de toute fuite vers l'extérieur, de l'unité d'alimentation en combustible d'anode 13, grâce à la propriété physique apportée par la couche en film poreux de la couche isolante 21. Entretemps, le gaz de dioxyde de carbone, produit autour de la borne d'anode de l'unité de pile à combustible 113A par la réaction chimique, est en mesure de passer à travers la couche isolante 21 et de s'échapper à l'extérieur en passant par la sortie de gaz (non représentée sur la figure).  FIG. 2 shows the longitudinal sectional view of the fuel cell embodiment, according to the construction of FIG. 1. In FIG. 2, the direct methanol fuel cell 10, which is concretely the object of the unit. anode fuel supply 13, is capable of being a flow-field component, for example a flow-field component constructed by a fuel trough and the fuel flow channel, the unit anode feedstock 13 injects the methanol solution of the anode fuel, from the injection inlet 13a, and the anode fuel injected methanol solution passes through the holes 111a, to supply sufficient fuel for the anode fuel. anode of each fuel cell unit 113a. The insulating layer 21 is placed on the anode fuel supply unit 13, the placement position being at the upper surface, at the bottom surface or at the peripheral sides of the anode fuel supply unit 13. with reference to the embodiments shown in FIGS. 3A-3C of the insulating layer placed on the anode fuel supply unit. The methanol solution, flowing all around, is able to be isolated from any leakage to the outside, from the anode fuel supply unit 13, thanks to the physical property provided by the layer. In the meantime, the carbon dioxide gas, produced around the anode terminal of the fuel cell unit 113A by the chemical reaction, is able to pass through the insulating layer 21. and escape outside through the gas outlet (not shown in the figure).

Sur la figure 2 de la pile à combustible à méthanol direct 10, la couche isolante 23 est placée sur l'unité d'alimentation en combustible de cathode 15, la position choisie pour l'emplacement étant la surface supérieure, la surface inférieure ou les côtés périphériques de l'unité d'alimentation en combustible de cathode 15, en se référant aux modes de réalisation représentés sur les figures 4A à 4C de la couche isolante placée sur l'unité d'alimentation en combustible de cathode. L'air externe (ou l'oxygène) est en mesure de passer à travers la couche isolante 23 par les trous 115a, pour arriver à la cathode de chaque unité de pile à combustible 113a, grâce à la propriété physique offerte par la couche en film poreux de la couche isolante 23. Entre-temps, l'eau produite par la borne de cathode de l'unité de pile à combustible 113a, sous l'effet de la réaction chimique, est en mesure d'être isolée par la couche isolante 23 et de fuir vers l'extérieur de l'unité d'alimentation en combustible de cathode 15, puis de s'échapper par la sortie d'eau (non représentée sur la figure).  In FIG. 2 of the direct methanol fuel cell 10, the insulating layer 23 is placed on the cathode fuel supply unit 15, the position chosen for the location being the upper surface, the lower surface or the peripheral sides of the cathode fuel supply unit 15, with reference to the embodiments shown in Figs. 4A-4C of the insulating layer on the cathode fuel supply unit. The external air (or oxygen) is able to pass through the insulating layer 23 through the holes 115a, to arrive at the cathode of each fuel cell unit 113a, thanks to the physical property offered by the layer. In the meantime, the water produced by the cathode terminal of the fuel cell unit 113a, under the effect of the chemical reaction, is able to be isolated by the layer. 23 and leak outwardly of the cathode fuel supply unit 15, and then escape through the water outlet (not shown in the figure).

La figure 5 représente les couches isolantes placées respectivement sur la surface supérieure de la couche de collecte de courant d'anode et la surface inférieure de la couche de collecte de courant, selon l'esprit de la pré-sente invention. Selon l'esprit de la présente invention, la présente invention est en mesure de placer une couche isolante 25 sur la surface supérieure de la couche de col- lecte de courant de cathode 115 ou de placer une couche isolante 26 sur la surface inférieure de la couche de collecte de courant de cathode 115, de façon similaire, en plaçant une couche isolante 27 sur la surface inférieure de la couche de collecte de courant d'anode 111 ou en plaçant une couche isolante 28 sur la surface supérieure de la couche de collecte de courant d'anode 111. Le gaz, tel que du dioxyde de carbone ayant été produit après la réaction électrochimique de la couche 113, est en mesure de passer par les trous lllb et les couches isolantes 27, 28 pour s'écouler vers l'extérieur. Le liquide, tel que de l'eau, produit après la réaction électrochimique de la couche 113, ne peut s'échapper par les trous 115b du fait d'être éventuellement isolé par les couches isolantes 25, 26.  Figure 5 shows the insulating layers respectively placed on the upper surface of the anode current collection layer and the lower surface of the current collection layer, in accordance with the spirit of the present invention. In the spirit of the present invention, the present invention is able to place an insulating layer 25 on the upper surface of the cathode current collection layer 115 or to place an insulating layer 26 on the lower surface of the cathode current collection layer 115, similarly, by placing an insulating layer 27 on the lower surface of the anode current collection layer 111 or by placing an insulating layer 28 on the upper surface of the collection layer An anode stream 111. The gas, such as carbon dioxide having been produced after the electrochemical reaction of the layer 113, is able to pass through the holes 111b and the insulating layers 27, 28 to flow to the 'outside. The liquid, such as water, produced after the electrochemical reaction of the layer 113, can not escape through the holes 115b because of being possibly isolated by the insulating layers 25, 26.

La totalité des matériaux poreux, ayant une fonction de ventilation par les gaz, mais d'isolation aux liquides, sont éventuellement utilisés pour la présente invention, tel que du polytétrafluoro-éthylène (PTFE), en tant que matériau utilisé pour la couche isolante dans la présente invention. En outre, la pression à la fois à l'intérieur et à l'extérieur de la pile à combustible 10 selon la présente invention est en mesure d'être maintenue constante, du fait de l'effet de ventilation assuré par la couche isolante.  All porous materials, having a gas-venting function, but liquid-insulating, are optionally used for the present invention, such as polytetrafluoroethylene (PTFE), as a material used for the insulating layer in the present invention. In addition, the pressure both inside and outside the fuel cell 10 according to the present invention is able to be kept constant due to the effect of ventilation provided by the insulating layer.

Selon l'esprit de la présente invention, la couche isolante selon la présente invention, se plaçant à la position décrite ci-dessus, est également éventuellement placée en une autre position à l'intérieur de la pile à combusti- ble 10, telle que la sortie d'échappement de gaz, pour empêcher que le liquide externe ne s'écoule à l'intérieur, depuis la sortie d'échappement de gaz, et risque d'endommager la pile à combustible 10.  According to the spirit of the present invention, the insulating layer according to the present invention, being in the position described above, is also possibly placed in another position inside the fuel cell 10, such as the gas exhaust outlet, to prevent the external liquid from flowing in from the gas exhaust outlet, and may damage the fuel cell 10.

La pile à combustible selon la présente invention, 15 ayant une structure gaz/liquide isolée, présente les avantages suivants.  The fuel cell according to the present invention having an isolated gas / liquid structure has the following advantages.

a. La structure gaz/liquide isolée de la pile à combustible selon la présente invention, utilisant le matériau poreux ayant une fonction de ventilation pour les gaz mais d'isolation aux liquides, pour former la couche isolante, permet d'atteindre aisément les buts d'empêchement de fuite de liquide combustible, par la pile à combustible, d'échappement des gaz produits par la réaction chimique et, égale-ment, de pénétration d'air externe.  at. The gas / liquid structure insulated from the fuel cell according to the present invention, using the porous material having a ventilation function for gases but liquid insulation, to form the insulating layer, makes it possible to easily achieve the goals of prevention of leakage of fuel liquid by the fuel cell, exhaust gases produced by the chemical reaction and, also, external air penetration.

b. La structure gaz/liquide isolée de la pile à combustible selon la présente invention, ayant une fonction de ventilation pour les gaz mais d'isolation aux liquides, est en mesure d'empêcher qu'une fuite de liquide combustible se produise dans la pile à combustible équipée à l'intérieur du dispositif électronique, en tant que puissance interne.  b. The gas / liquid structure insulated from the fuel cell according to the present invention, having a ventilation function for the gases but of liquid insulation, is able to prevent a fuel liquid leakage occurring in the fuel cell. equipped fuel inside the electronic device, as internal power.

c. La structure gaz/liquide isolée de la pile à combustible selon la présente invention, ayant une ventilation pour les gaz mais une isolation aux liquides est en mesure de laisser s'échapper le gaz ayant été produit, sous un angle quelconque, et de ne jamais subir de fuite de liquide dans une direction quelconque, faisant qu'elle n'est pas influencée par la direction nominale pour l'usage de la pile à combustible, permettant que la pile à combustible bénéficie d'un usage plus populaire; et d. En utilisant la structure gaz/liquide isolée de la pile à combustible selon la présente invention, pour utili- ser une couche isolante en film, on peut aisément obtenir une ventilation pour les gaz mais une isolation face aux liquides, de la structure, dans la construction correspondant à la conception d'origine, et obtenir de ne pas beau-coup augmenter le volume nécessaire à la pile à combusti- ble.  vs. The gas / liquid structure insulated from the fuel cell according to the present invention, having a ventilation for the gases but a liquid insulation is able to let escape the gas that has been produced, from any angle, and never experiencing leakage of liquid in any direction, such that it is not influenced by the nominal direction for fuel cell use, allowing the fuel cell to benefit from more popular use; and D. By using the insulated gas / liquid structure of the fuel cell according to the present invention, to use a film insulating layer, it is easy to obtain ventilation for the gases but liquid-proof insulation of the structure in the construction corresponding to the original design, and get not much increase the volume required for the fuel cell.

Claims (17)

REVENDICATIONS 1. Pile à combustible ayant une structure gaz/liquide isolée, caractérisée par le fait qu'elle comprend: un composant formant noyau de pile à combustible (11), 5 utilisé pour produire de l'électricité par une réaction électrochimique, une couche isolante (21, 23), formée d'une couche à film poreux ayant une fonction de ventilation gazeuse mais avec une fonction d'isolation des liquides, placée à l'in- térieur de la pile à combustible et utilisée pour isoler le liquide du composant formant noyau de pile à combustible (11), dans une réaction électrochimique, et le liquide pro-duit après la réaction électrochimique, par la couche isolante (21, 23), et également utilisée pour ventiler le gaz du composant formant noyau de pile à combustible (11) dans la réaction électrochimique, et le gaz produit après la réaction électrochimique, à travers la couche isolante (21, 23), pour assurer les fonctions d'étanchéité à l'eau, d'anti-fuite et d'empêchement de fuite de liquide.  A fuel cell having an insulated gas / liquid structure, characterized in that it comprises: a fuel cell core component (11) used to produce electricity by an electrochemical reaction, an insulating layer (21, 23) formed of a porous film layer having a gas venting function but with a liquid insulating function, placed inside the fuel cell and used to isolate the liquid from the component fuel cell core (11), in an electrochemical reaction, and the liquid produced after the electrochemical reaction, by the insulating layer (21, 23), and also used to vent the gas from the cell core component to fuel (11) in the electrochemical reaction, and the gas produced after the electrochemical reaction, through the insulating layer (21, 23), to perform the functions of watertightness, anti-leakage and prevention of flee e of liquid. 2. Pile à combustible selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le composant formant noyau de la pile à combustible comprend une couche de collecte de courant d'anode (111), une couche d'ensemble d'électrode à membrane (113) et une couche de collecte de courant de cathode (115).  Fuel cell according to claim 1, characterized in that the core component of the fuel cell comprises an anode current collection layer (111), a membrane electrode assembly layer (113). ) and a cathode current collection layer (115). 3. Pile à combustible selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) est placée sur la surface supérieure de la couche de collecte de courant d'anode (111).  3. Fuel cell according to claim 2, characterized in that the insulating layer (21, 23) is placed on the upper surface of the anode current collection layer (111). 4. Pile à combustible selon la revendication 2, caractérisée par le faut que la couche isolante (21, 23) est placée sur la surface inférieure de la couche de collecte de courant d'anode (111).  4. Fuel cell according to claim 2, characterized in that the insulating layer (21, 23) is placed on the lower surface of the anode current collection layer (111). 5. Pile à combustible selon la revendication 2, 35 caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) est placée sur la surface supérieure de la couche de collecte de courant de cathode (115).  5. Fuel cell according to claim 2, characterized in that the insulating layer (21, 23) is placed on the upper surface of the cathode current collection layer (115). 6. Pile à combustible selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) est placée sur la surface inférieure de la couche de collecte de courant de cathode (115).  6. Fuel cell according to claim 2, characterized in that the insulating layer (21, 23) is placed on the lower surface of the cathode current collection layer (115). 7. Pile à combustible selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre: une unité d'alimentation en combustible d'anode (13), reliant au composant formant noyau de la pile à combustible, utilisée pour fournir et guider le combustible d'anode vers les anodes du composant formant noyau de pile à combustible (11) ; une unité d'alimentation en combustible de cathode (15), reliant au composant formant noyau de le pile à combustible, utilisée pour fournir et guider le combustible de cathode vers les cathodes du composant formant noyau de pile à combustible (11).  Fuel cell according to claim 1, characterized in that it further comprises: an anode fuel supply unit (13), connecting to the core component of the fuel cell, used to supply and guiding the anode fuel to the anodes of the fuel cell core component (11); a cathode fuel supply unit (15), connecting to the core component of the fuel cell, used to supply and guide the cathode fuel to the cathodes of the fuel cell core component (11). 8. Pile à combustible selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) est placée sur la surface supérieure de l'unité d'alimentation en combustible d'anode (13).  Fuel cell according to Claim 7, characterized in that the insulating layer (21, 23) is placed on the upper surface of the anode fuel supply unit (13). 9. Pile à combustible selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) est placée sur la surface inférieure de l'unité d'alimentation en combustible d'anode (13).  9. Fuel cell according to claim 7, characterized in that the insulating layer (21, 23) is placed on the lower surface of the anode fuel supply unit (13). 10. Pile à combustible selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) est placée sur les faces périphériques de l'unité d'ali- mentation en combustible d'anode (13).  10. Fuel cell according to claim 7, characterized in that the insulating layer (21, 23) is placed on the peripheral faces of the anode fuel supply unit (13). 11. Pile à combustible selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) est placée sur la surface supérieure de l'unité d'alimentation en combustible de cathode (15).  Fuel cell according to Claim 7, characterized in that the insulating layer (21, 23) is placed on the upper surface of the cathode fuel supply unit (15). 12. Pile à combustible selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) est placée sur la surface inférieure de l'unité d'alimentation en combustible de cathode (15).  Fuel cell according to Claim 7, characterized in that the insulating layer (21, 23) is placed on the lower surface of the cathode fuel supply unit (15). 13. Pile à combustible selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) est placée sur les faces périphériques de l'unité d'alimentation en combustible de cathode (15).  13. Fuel cell according to claim 7, characterized in that the insulating layer (21, 23) is placed on the peripheral faces of the cathode fuel supply unit (15). 14. Pile à combustible selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la pile à combustible est une pile à combustible à méthanol direct.  Fuel cell according to claim 1, characterized in that the fuel cell is a direct methanol fuel cell. 15. Pile à combustible selon la revendication 14, caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) est utilisée pour faire passer l'air externe à travers la couche isolante (21, 23) et empêcher l'eau produite par la réaction, se produisant dans la pile à combustible à métha- nol direct, de fuir vers l'extérieur de la pile à combustible.  Fuel cell according to Claim 14, characterized in that the insulating layer (21, 23) is used to pass the external air through the insulating layer (21, 23) and to prevent the water produced by the reaction, occurring in the direct methanol fuel cell, to leak out of the fuel cell. 16. Pile à combustible selon la revendication 14, caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) est utilisée pour faire passer le gaz de dioxyde de carbone produit par la réaction et empêcher que la solution de méthanol ne fuie vers l'extérieur de la pile à combustible en passant par la couche isolante (21, 23).  Fuel cell according to Claim 14, characterized in that the insulating layer (21, 23) is used to pass the carbon dioxide gas produced by the reaction and to prevent the methanol solution from leaking to the reactor. outside the fuel cell through the insulating layer (21, 23). 17. Pile à combustible selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la couche isolante (21, 23) 25 est en polytétrafluoro-éthylène (PTFE).  Fuel cell according to Claim 1, characterized in that the insulating layer (21, 23) is made of polytetrafluoroethylene (PTFE).
FR0503738A 2004-04-16 2005-04-14 Fuel cell with an insulated gas/liquid structure, with an insulating layer assuring the functions of water sealing, liquid loss prevention and escape of gas product Withdrawn FR2869160A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW093110764A TWI244232B (en) 2004-04-16 2004-04-16 Fuel cell containing a gas-liquid separation structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2869160A1 true FR2869160A1 (en) 2005-10-21

Family

ID=35013374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0503738A Withdrawn FR2869160A1 (en) 2004-04-16 2005-04-14 Fuel cell with an insulated gas/liquid structure, with an insulating layer assuring the functions of water sealing, liquid loss prevention and escape of gas product

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2005327704A (en)
DE (1) DE102005016586A1 (en)
FR (1) FR2869160A1 (en)
TW (1) TWI244232B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008030504A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Bdf Ip Holdings Ltd. Apparatus and method for managing fluids in a fuel cell stack

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116086105A (en) 2021-11-05 2023-05-09 台湾奈米碳素股份有限公司 Oxygen transferring device and refrigerator comprising same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58165257A (en) * 1982-03-26 1983-09-30 Hitachi Ltd Fuel cell prevented from electrolyte leak
EP0273427A2 (en) * 1986-12-29 1988-07-06 International Fuel Cells Corporation Seal structure for an electrochemical cell
WO2003009410A2 (en) * 2001-07-18 2003-01-30 Tel-Aviv University Future Technology Development L.P. Fuel cell with proton conducting membrane and with improved water and fuel management
WO2003069709A1 (en) * 2002-02-14 2003-08-21 Hitachi Maxell, Ltd. Liquid fuel cell
US20030165720A1 (en) * 2002-03-04 2003-09-04 Mti Microfuel Cells Inc. Method and apparatus for water management of a fuel cell system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02168564A (en) * 1988-12-21 1990-06-28 Nippon Soken Inc Fuel battery
JP4234944B2 (en) * 2002-04-23 2009-03-04 秀治 田中 Fuel cell
JP2004087159A (en) * 2002-08-23 2004-03-18 Fuji Photo Film Co Ltd Fuel cell and camera

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58165257A (en) * 1982-03-26 1983-09-30 Hitachi Ltd Fuel cell prevented from electrolyte leak
EP0273427A2 (en) * 1986-12-29 1988-07-06 International Fuel Cells Corporation Seal structure for an electrochemical cell
WO2003009410A2 (en) * 2001-07-18 2003-01-30 Tel-Aviv University Future Technology Development L.P. Fuel cell with proton conducting membrane and with improved water and fuel management
WO2003069709A1 (en) * 2002-02-14 2003-08-21 Hitachi Maxell, Ltd. Liquid fuel cell
US20030165720A1 (en) * 2002-03-04 2003-09-04 Mti Microfuel Cells Inc. Method and apparatus for water management of a fuel cell system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 007, no. 288 (E - 218) 22 December 1983 (1983-12-22) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008030504A1 (en) * 2006-09-07 2008-03-13 Bdf Ip Holdings Ltd. Apparatus and method for managing fluids in a fuel cell stack

Also Published As

Publication number Publication date
TW200536170A (en) 2005-11-01
DE102005016586A1 (en) 2005-11-10
TWI244232B (en) 2005-11-21
JP2005327704A (en) 2005-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101495401B (en) Fuel cartridge of a fuel cell with fuel stored outside fuel liner
US6808837B2 (en) Enclosed fuel cell system and related method
WO2007095492A3 (en) System for flexible in situ control of product water in fuel cells
CA2884807C (en) Leakproofing device for fuel cell, unit and fuel cell comprising such a device
EP2422394A1 (en) Device for producing electricity for a submarine comprising a fuel cell
WO2015062154A1 (en) Method and device for enhancing fuel cell lifetime
FR2869160A1 (en) Fuel cell with an insulated gas/liquid structure, with an insulating layer assuring the functions of water sealing, liquid loss prevention and escape of gas product
FR2534072A1 (en) LEAKING GASKET JOINING LEAKS FOR FUEL CELL SYSTEM AND METHOD OF IMPLEMENTING SAME
JP3917001B2 (en) Liquid fuel cell
KR101550928B1 (en) Fuel cell stack having enclosure
JP2003317791A (en) Liquid fuel cell
EP1497883B1 (en) Fuel cell base element that limits the methanol passing through the electrolyte
JP2004087159A (en) Fuel cell and camera
FR3074969A1 (en) SYSTEM INCLUDING A PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELL LIMITING FUEL LEAKS
FR2508238A1 (en) ELECTROCHEMICAL BATTERIES AND METHOD OF FILLING THESE BATTERIES
US20100167173A1 (en) Seal Arrangement in a Fuel Cell Device
WO2004034495A1 (en) Electric power source comprising a fuel cell without discharge of matter outside and method for controlling such a power source
FR2933239A1 (en) FUEL CELL DISTRIBUTION HEAD
US8968950B2 (en) Method of starting operation of solid polymer electrolyte fuel cell
TWI342081B (en)
JP2019079625A (en) Fuel cell module
US20060222925A1 (en) Fuel cell having gas/liquid isolated structure
FR2888047A1 (en) Bipolar plate for ion exchange membrane fuel cell, has two layers made of porous electricity conducting material, separated by polymer sealing membrane, where layers are electrically connected by conducting fibers traversing membrane
FR3128589A1 (en) Electrochemical system and process for the production of hydrogen by electrolysis of decoupled water, comprising a stage of deoxygenation of the electrolyte
FR2865855A1 (en) Starting device for a fuel cell with a hydrogen reformer allowing a reduced volume hydrogen buffer storage reservoir, notably for electric powered vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20091231