Claims (20)
1. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10), содержащий множество единичных топливных элементов (14, 16), уложенных в штабель, каждый из которых (14, 16) имеет рабочий элемент (18, 20), включающий в свой состав анод (26а, 26b), катод (24а, 24b) и мембрану из твердого полимерного электролита (22а, 22b), размещенную между указанным анодом (26а, 26b) и указанным катодом (24а, 24b), отличающийся тем, что в указанном блоке топливных элементов (10) в направлении укладки указанных единичных топливных элементов (14, 16) сформировано множество взаимно параллельных каналов для химически активных газов (46, 58, 52, 56), обеспечивающих возможность протекания газообразного топлива и/или газообразного окислителя через указанные единичные топливные элементы (14, 16) в одном и том же направлении.1. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10), containing many single fuel cells (14, 16) stacked, each of which (14, 16) has a working element (18, 20), which includes an anode (26a, 26b), a cathode (24a, 24b) and a membrane of a solid polymer electrolyte (22a, 22b) located between the specified anode (26a, 26b) and the specified cathode (24a, 24b), characterized in that in the specified fuel of elements (10) in the laying direction of said single fuel cells (14, 16), a plurality of mutually parallel x channels for reaction gas (46, 58, 52, 56), enabling flow of fuel and / or oxidant gas through said fuel cell unit (14, 16) in the same direction.
2. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.1, отличающийся тем, что по обе стороны от указанного множества единичных топливных элементов (14, 16) в направлении укладки указанных единичных топливных элементов (14, 16) сформированы каналы для хладоносителя (48, 54), предназначенные для охлаждения указанного блока топливных элементов (10).2. A block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 1, characterized in that channels are formed on both sides of the specified set of single fuel cells (14, 16) in the stacking direction of these single fuel cells (14, 16) refrigerant carrier (48, 54) designed to cool said fuel cell unit (10).
3. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.2, отличающийся тем, что каждый из указанных каналов для хладоносителя (48, 54) выполнен в форме прямой линии, проходящей вдоль плоскости указанных единичных топливных элементов (14, 16).3. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 2, characterized in that each of these channels for a coolant (48, 54) is made in the form of a straight line running along the plane of these individual fuel cells (14, 16) .
4. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере два из указанных единичных топливных элементов (14, 16) имеют конструктивные отличия друг от друга.4. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 1, characterized in that at least two of these individual fuel cells (14, 16) have structural differences from each other.
5. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.4, отличающийся тем, что указанные каналы для химически активных газов (52, 56), выполненные в указанных по меньшей мере двух единичных топливных элементах (14, 16), имеют отличающиеся друг от друга площади поперечного сечения.5. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 4, characterized in that said channels for chemically active gases (52, 56), made in said at least two single fuel cells (14, 16), have different cross-sectional areas.
6. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.5, отличающийся тем, что площади поперечного сечения указанных каналов для химически активных газов (52, 56), выполненных в указанных по меньшей мере двух единичных топливных элементах (14, 16), отличаются друг от друга за счет различия глубины, ширины или количества самих каналов для химически активных газов, выполненных в одном из указанных по меньшей мере двух единичных топливных элементов (14, 16), и глубины, ширины или количества самих каналов для химически активных газов, выполненных в другом из указанных по меньшей мере двух единичных топливных элементов (14, 16).6. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 5, characterized in that the cross-sectional area of these channels for chemically active gases (52, 56), made in the specified at least two single fuel cells (14, 16 ), differ from each other due to the difference in the depth, width or number of channels themselves for chemically active gases, made in one of the at least two single fuel cells (14, 16), and the depth, width or number of channels themselves for chemically active gases, vol ying in the other of said at least two unit cells (14, 16).
7. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.5, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения одного (52) из указанных каналов для химически активных газов, расположенного поблизости от указанных каналов для хладоносителя (48), меньше, чем площадь поперечного сечения другого (56) из указанных каналов для химически активных газов, расположенного в отдалении от указанных каналов для хладоносителя (48).7. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 5, characterized in that the cross-sectional area of one (52) of these channels for chemically active gases located in the vicinity of these channels for coolant (48) is less than the cross-sectional area of another (56) of the indicated channels for chemically active gases, located at a distance from these channels for the coolant (48).
8. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.4, отличающийся тем, что в одном (56) из указанных каналов для химически активных газов, расположенном в отдалении от указанных каналов для хладоносителя (48), выполнен дроссель (59а, 59b), обеспечивающий уменьшение расхода газа в одном (56) из указанных по меньшей мере двух каналов для химически активных газов по сравнению с расходом газа в другом (52) из указанных каналов для химически активных газов, расположенном поблизости от указанных каналов для хладоносителя (48).8. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 4, characterized in that in one (56) of these channels for chemically active gases, located far from these channels for the coolant (48), a choke (59a , 59b), which ensures a decrease in gas flow in one (56) of the at least two channels for reactive gases compared to the gas flow in the other (52) of these channels for reactive gases located near these channels for the coolant ( 48).
9. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.4, отличающийся тем, что по меньшей мере два из указанных единичных топливных элементов (14, 16) имеют рабочие элементы (82, 84), отличные друг от друга.9. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 4, characterized in that at least two of these individual fuel cells (14, 16) have working elements (82, 84) that are different from each other.
10. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.9, отличающийся тем, что один (82) из указанных рабочих элементов, размещенный поблизости от указанных каналов для хладоносителя (48), включает в свой состав мембрану на основе фтора, а другой (84) из указанных рабочих элементов, размещенный в отдалении от указанных каналов для хладоносителя (48), включает в свой состав мембрану на основе углеводорода.10. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 9, characterized in that one (82) of these working elements, located near the specified channels for the coolant (48), includes a fluorine-based membrane, and the other (84) of the specified working elements, located far from the indicated coolant channels (48), includes a hydrocarbon-based membrane.
11. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.1, отличающийся тем, что между двумя соседними из указанных рабочих элементов (18, 20) установлен разделитель (32), причем в указанном разделителе (32) выполнены соединительное отверстие для подачи химически активных газов (42а, 36а) и соединительное отверстие для сброса химически активных газов (42b, 36b), обеспечивающие подачу указанных химически активных газов в указанные каналы для химически активных газов (46, 58, 52, 56) и сброс указанных химически активных газов из указанных каналов для химически активных газов (46, 58, 52, 56) в каждом из указанных единичных топливных элементов (14, 16).11. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 1, characterized in that a separator (32) is installed between two adjacent of these working elements (18, 20), and in this separator (32) there is a connecting hole for supply of reactive gases (42a, 36a) and a connecting hole for the discharge of reactive gases (42b, 36b), providing the supply of these reactive gases into the specified channels for reactive gases (46, 58, 52, 56) and the discharge of these reactive gases from the specified channel for reactive gases (46, 58, 52, 56) in each of said unit cells (14, 16).
12. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.1, отличающийся тем, что между двумя соседними из указанных рабочих элементов (18, 20) установлен разделитель (28, 30), причем указанный разделитель (28, 30) выполнен в форме металлической пластины с выступами и впадинами для образования указанных каналов для химически активных газов (46, 52).12. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 1, characterized in that a separator (28, 30) is installed between two adjacent of these working elements (18, 20), and the specified separator (28, 30) is made in the form of a metal plate with protrusions and depressions for the formation of these channels for chemically active gases (46, 52).
13. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.12, отличающийся тем, что указанный разделитель (28, 30) имеет со стороны поверхности, обращенной к одному (18) из двух соседних из указанных рабочих элементов, каналы для газообразного топлива (46), представляющие собой указанные каналы для химически активных газов, а со стороны поверхности, обращенной к другому (20) из двух соседних из указанных рабочих элементов, - каналы для газообразного окислителя (52), представляющие собой указанные каналы для химически активных газов.13. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 12, characterized in that said separator (28, 30) has channels for gaseous from the side of the surface facing one (18) of two of the adjacent working elements fuels (46), representing these channels for reactive gases, and from the surface facing the other (20) of two adjacent of these working elements, channels for a gaseous oxidizer (52), representing these channels for reactive gases .
14. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.1, отличающийся тем, что направление потока в каналах для газообразного топлива (46), представляющих собой указанные каналы для химически активных газов, вдоль плоскости реакции указанного единичного топливного элемента (14, 16) является противоположным направлению потока в каналах для газообразного окислителя (52), представляющих собой указанные каналы для химически активных газов, вдоль плоскости реакции указанного единичного топливного элемента (14, 16).14. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 1, characterized in that the flow direction in the channels for gaseous fuel (46), representing these channels for chemically active gases, along the reaction plane of the specified single fuel cell (14 , 16) is opposite to the flow direction in the channels for the gaseous oxidizer (52), which are the indicated channels for chemically active gases, along the reaction plane of the indicated single fuel cell (14, 16).
15. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.1, отличающийся тем, что каналы для газообразного топлива (46), представляющие собой указанные каналы для химически активных газов, выполненные в указанном множестве единичных топливных элементах (14, 16), соединены друг с другом последовательно, а каналы для газообразного окислителя (52), представляющие собой указанные каналы для химически активных газов, выполненные в указанном множестве единичных топливных элементов (14, 16), соединены друг с другом параллельно.15. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 1, characterized in that the channels for gaseous fuel (46), representing these channels for reactive gases, made in the specified set of single fuel cells (14, 16) are connected to each other in series, and the channels for the gaseous oxidizer (52), representing these channels for reactive gases, made in the specified set of single fuel cells (14, 16), are connected to each other in parallel.
16. Блок топливных элементов на твердом полимерном электролите (10) по п.1, отличающийся тем, что каналы для газообразного топлива (46), представляющие собой указанные каналы для химически активных газов, выполнены в каждом из указанных единичных топливных элемента (14, 16) в форме прямых линий вдоль плоскости реакции указанного единичного топливного элемента (14, 16), а каналы для газообразного окислителя (52), представляющие собой указанные каналы для химически активных газов, выполнены в каждом из указанных единичных топливных элементах (14, 16) в форме прямых линий вдоль плоскости реакции указанного единичного топливного элемента (14, 16).16. The block of fuel cells on a solid polymer electrolyte (10) according to claim 1, characterized in that the channels for gaseous fuel (46), which are said channels for chemically active gases, are made in each of these individual fuel cells (14, 16 ) in the form of straight lines along the reaction plane of the indicated single fuel cell (14, 16), and the channels for the gaseous oxidizer (52), which are these channels for chemically active gases, are made in each of the specified single fuel cells (14, 16) in for straight lines along the reaction plane of the indicated single fuel cell (14, 16).
17. Батарея топливных элементов, включающая в свой состав множество блоков топливных элементов (10), уложенных в штабель, отличающаяся тем, что каждый из указанных блоков топливных элементов (10) содержит множество единичных топливных элементов (14, 16), уложенных в штабель, а каждый из указанных единичных топливных элементов (14, 16) имеет рабочий элемент (18, 20), включающий в свой состав анод (26а, 26b), катод (24а, 24b) и мембрану из твердого полимерного электролита (22а, 22b), размещенную между указанным анодом (26а, 26b) и указанным катодом (24а, 24b), причем в указанном блоке топливных элементов (10) в направлении укладки указанных единичных топливных элементов (14, 16) сформировано множество взаимно параллельных каналов для химически активных газов (46, 58, 52, 56), обеспечивающих возможность протекания газообразного топлива и/или газообразного окислителя через указанные единичные топливные элементы (14, 16) в одном и том же направлении.17. A fuel cell battery including a plurality of fuel cell blocks (10) stacked, characterized in that each of said fuel cell blocks (10) contains a plurality of fuel cells (14, 16) stacked, and each of these single fuel cells (14, 16) has a working element (18, 20), which includes an anode (26a, 26b), a cathode (24a, 24b) and a membrane of a solid polymer electrolyte (22a, 22b), placed between the specified anode (26a, 26b) and the specified cathode (24a, 24b), and in the specified In the fuel cell block (10), in the direction of laying of the indicated single fuel cells (14, 16), a plurality of mutually parallel channels for chemically active gases (46, 58, 52, 56) are formed, which allow the flow of gaseous fuel and / or gaseous oxidizer through the indicated single fuel cells (14, 16) in the same direction.
18. Батарея топливных элементов по п.17, отличающаяся тем, что по меньшей мере два из указанных единичных топливных элементов (14, 16) имеют конструктивные отличия друг от друга.18. The battery of fuel cells according to claim 17, characterized in that at least two of these individual fuel cells (14, 16) have structural differences from each other.
19. Способ подачи химически активного газа в топливный элемент для использования в блоке топливных элементов на твердом полимерном электролите (10), который содержит множество единичных топливных элементов (14, 16), уложенных в штабель, причем каждый из указанных единичных топливных элементов (14, 16) имеет рабочий элемент (18, 20), включающий в свой состав анод (26а, 26b), катод (24а, 24b) и мембрану из твердого полимерного электролита (22а, 22b), размещенную между указанным анодом (26а, 26b) и указанным катодом (24а, 24b), отличающийся тем, что в направлении укладки указанных единичных топливных элементов (14, 16) сформировано множество взаимно параллельных каналов для химически активных газов (46, 58, 52, 56), обеспечивающих возможность протекания газообразного топлива и/или газообразного окислителя через указанные единичные топливные элементы (14, 16) в одном и том же направлении, и при этом содержит операции: параллельной подачи химически активного газа из соединительных отверстий для подачи химически активных газов (42а, 36а) в каналы для химически активных газов (46, 58, 52, 56) единичных топливных элементов (14, 16), обеспечивающей протекание указанного химически активного газа в указанных каналах для химически активных газов (46, 58, 52, 56); и следующего за использованием указанного химически активного газа для реакции в указанных каналах для химически активных газов (46, 58, 52, 56) сброса указанного отработавшего химически активного газа из указанных каналов для химически активных газов (46, 58, 52, 56) в соединительные отверстия для сброса химически активных газов (42b, 36b).19. A method for supplying a reactive gas to a fuel cell for use in a solid polymer electrolyte fuel cell unit (10), which contains a plurality of single fuel cells (14, 16) stacked, each of which is a single fuel cell (14, 16) has a working element (18, 20), which includes an anode (26a, 26b), a cathode (24a, 24b) and a membrane of solid polymer electrolyte (22a, 22b) located between the anode (26a, 26b) and the specified cathode (24A, 24b), characterized in that in the direction of laying of single fuel cells (14, 16), a plurality of mutually parallel channels for chemically active gases (46, 58, 52, 56) are formed, which allow the flow of gaseous fuel and / or gaseous oxidizer through these single fuel cells (14, 16) in one in the same direction, and at the same time it contains operations: parallel supply of reactive gas from the connecting holes for supplying reactive gases (42a, 36a) to the channels for reactive gases (46, 58, 52, 56) of single fuel cells (14, 16), about providing the flow of the specified reactive gas in these channels for reactive gases (46, 58, 52, 56); and following using said reactive gas for a reaction in said reactive gas channels (46, 58, 52, 56) discharging said spent reactive gas from said reactive gas channels (46, 58, 52, 56) into connecting openings for the discharge of reactive gases (42b, 36b).
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что расход газа и/или скорость потока в каналах для химически активных газов (52), расположенных поблизости от каналов для хладоносителя (48), которые расположены по обе стороны от единичных топливных элементов (14, 16) в направлении укладки указанных единичных топливных элементов (14, 16), превышает расход газа и/или скорость потока в каналах для химически активных газов (56), расположенных в отдалении от указанных каналов для хладоносителя (48).20. The method according to claim 19, characterized in that the gas flow rate and / or flow rate in the channels for chemically active gases (52) located near the channels for the coolant (48), which are located on both sides of the individual fuel cells (14 , 16) in the direction of laying the indicated single fuel cells (14, 16), exceeds the gas flow rate and / or the flow rate in the channels for chemically active gases (56) located far from these channels for the coolant (48).