RU2012132259A - Улучшающие характеристики слои для топливных элементов - Google Patents

Улучшающие характеристики слои для топливных элементов Download PDF

Info

Publication number
RU2012132259A
RU2012132259A RU2012132259/07A RU2012132259A RU2012132259A RU 2012132259 A RU2012132259 A RU 2012132259A RU 2012132259/07 A RU2012132259/07 A RU 2012132259/07A RU 2012132259 A RU2012132259 A RU 2012132259A RU 2012132259 A RU2012132259 A RU 2012132259A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
improving
electrically conductive
fuel cell
conductive materials
Prior art date
Application number
RU2012132259/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Гоянь ХОУ
Джереми ШРУТЕН
Джерард Ф. МАКЛЕЙН
Джеймс Александер САВАДА
Тао ВАН
Original Assignee
Сосьете Бик
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 Сосьете Бик filed Critical Сосьете Бик
Publication of RU2012132259A publication Critical patent/RU2012132259A/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8892—Impregnation or coating of the catalyst layer, e.g. by an ionomer
    • 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
    • H01M8/002—Shape, form of a fuel cell
    • H01M8/006—Flat
    • 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
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0234—Carbonaceous material
    • 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
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241—Composites
    • H01M8/0243—Composites in the form of mixtures
    • 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
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • 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
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/30—Fuel cells in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

1. Улучшающий характеристики слой для топливного элемента, содержащийодин или несколько электропроводных материалов, при этом по меньшей мере один из электропроводных материалов содержит частицы, которые являются морфологически анизотропными и ориентированы таким образом, чтобы обеспечивать анизотропную проводимость в слое; исвязующее, причем связующее позиционирует частицы таким образом, чтобы они контактировали друг с другом.2. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что частицы одного или нескольких электропроводных материалов ориентированы таким образом, чтобы обеспечивать проводимость слоя, большую в первом направлении, проходящем в плоскости слоя, чем во втором направлении, перпендикулярном плоскости слоя.3. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что частицы по меньшей мере одного из электропроводных материалов ориентированы таким образом, чтобы обеспечивать проводимость слоя, большую в первом направлении, проходящем в плоскости слоя, чем в третьем направлении, проходящем в плоскости слоя.4. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что частицы ориентированы посредством прикладывания сдвигового напряжения в первом направлении.5. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что электропроводные материалы содержат углерод.6. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что электропроводные материалы содержат углеродные волокна, газовую сажу, графит или их комбинацию.7. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что анизотропные частицы представляют собой углеродные волокна.8. Улучшающий характеристики слой п

Claims (30)

1. Улучшающий характеристики слой для топливного элемента, содержащий
один или несколько электропроводных материалов, при этом по меньшей мере один из электропроводных материалов содержит частицы, которые являются морфологически анизотропными и ориентированы таким образом, чтобы обеспечивать анизотропную проводимость в слое; и
связующее, причем связующее позиционирует частицы таким образом, чтобы они контактировали друг с другом.
2. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что частицы одного или нескольких электропроводных материалов ориентированы таким образом, чтобы обеспечивать проводимость слоя, большую в первом направлении, проходящем в плоскости слоя, чем во втором направлении, перпендикулярном плоскости слоя.
3. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что частицы по меньшей мере одного из электропроводных материалов ориентированы таким образом, чтобы обеспечивать проводимость слоя, большую в первом направлении, проходящем в плоскости слоя, чем в третьем направлении, проходящем в плоскости слоя.
4. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что частицы ориентированы посредством прикладывания сдвигового напряжения в первом направлении.
5. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что электропроводные материалы содержат углерод.
6. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что электропроводные материалы содержат углеродные волокна, газовую сажу, графит или их комбинацию.
7. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что анизотропные частицы представляют собой углеродные волокна.
8. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что электропроводные материалы содержат газовую сажу.
9. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что электропроводные материалы содержат графит.
10. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что связующее содержит поливинилиденфторид.
11. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что связующее обеспечивает эластичность или пластичность слоя, или и то и другое.
12. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что слой является пористым и обеспечивает массоперенос жидкости от одной стороны слоя к другой.
13. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что слой имеет толщину менее 1 мм.
14. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что слой имеет толщину в диапазоне от приблизительно 50 мкм до приблизительно 200 мкм.
15. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что слой проницаем для потока ионов.
16. Улучшающий характеристики слой по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит два или более электродных покрытия, находящихся в контакте со связующим.
17. Способ изготовления слоев, улучшающих характеристики для слоя топливного элемента с электродными покрытиями, причем способ включает стадии, на которых
смешивают один или несколько электропроводных материалов, связующее и растворитель в достаточной степени для образования суспензии;
отливают суспензию в достаточной степени для образования сырой пленки;
сушат сырую пленку в достаточной степени для образования пленки; и
прикрепляют пленку к слою топливного элемента.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что включает структурирование улучшающего характеристики слоя, электродных покрытий, слоя топливного элемента со слоями, улучшающими характеристики, или их сочетания.
19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что суспензия имеет содержание твердых частиц и обладает реологией, позволяющими ее отливку.
20. Способ по п. 17, отличающийся тем, что отливка включает отливку суспензии на промежуточную пленку.
21. Способ по п. 17, отличающийся тем, что включает активацию пленки для улучшения адгезии со слоем электродных покрытий.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что активация включает нанесение материала, усиливающего адгезию, с электродными покрытиями.
23. Слой для топливного элемента, содержащий
один или несколько топливных элементов, расположенных рядом таким образом, чтобы формировать практически плоский слой;
один или несколько топливных элементов, содержащих
композит, включающий ионопроводящий компонент и два или более электронопроводящих компонента;
два электродных покрытия, каждое из которых находится в ионном контакте с ионопроводящим компонентом и в электрическом контакте по меньшей мере с одним из электронопроводящих компонентов, при этом каждое электродное покрытие включает внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность; и
улучшающий характеристики слой, расположенный в контакте или в непосредственной близости с поверхностью одного из электродных покрытий, причем слой обеспечивает электропроводный путь к или от связанного электронопроводящего компонента.
24. Слой для топливного элемента по п. 23, отличающийся тем, что улучшающий характеристики слой содержит по меньшей мере один электропроводный материал и связующее.
25. Слой для топливного элемента по п. 24, отличающийся тем, что один из электропроводных материалов содержит частицы с анизотропной морфологией.
26. Слой для топливного элемента по п. 25, отличающийся тем, что частицы ориентированы таким образом, чтобы обеспечивать в слое анизотропную проводимость.
27. Слой для топливного элемента по п. 23, отличающийся тем, что улучшающий характеристики слой расположен рядом с внутренней поверхностью электродного покрытия.
28. Слой для топливного элемента по п. 23, отличающийся тем, что улучшающий характеристики слой расположен рядом с внешней поверхностью электродного покрытия.
29. Слой для топливного элемента по п. 23, отличающийся тем, что улучшающий характеристики слой обеспечивает опорную конструкцию для слоя для топливного элемента.
30. Слой для топливного элемента по п. 23, отличающийся тем, что улучшающий характеристики слой уменьшает деформируемость слоя топливного элемента.
RU2012132259/07A 2009-12-28 2010-12-23 Улучшающие характеристики слои для топливных элементов RU2012132259A (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29044409P 2009-12-28 2009-12-28
US61/290,444 2009-12-28
PCT/CA2010/002026 WO2011079378A1 (en) 2009-12-28 2010-12-23 Performance enhancing layers for fuel cells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2012132259A true RU2012132259A (ru) 2014-02-10

Family

ID=44226071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012132259/07A RU2012132259A (ru) 2009-12-28 2010-12-23 Улучшающие характеристики слои для топливных элементов

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20120301808A1 (ru)
EP (1) EP2519989B1 (ru)
JP (1) JP5967371B2 (ru)
KR (1) KR101909292B1 (ru)
CN (1) CN102792502A (ru)
BR (1) BR112012015972A2 (ru)
CA (1) CA2785059A1 (ru)
MX (1) MX2012007565A (ru)
RU (1) RU2012132259A (ru)
SG (1) SG181944A1 (ru)
TW (1) TW201145661A (ru)
WO (1) WO2011079378A1 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103477488A (zh) 2011-02-11 2013-12-25 法商Bic公司 燃料电池系统
US9705138B2 (en) * 2011-09-23 2017-07-11 Intelligent Energy Limited Methods of forming arrays of fuel cells on a composite surface
US9105883B2 (en) * 2011-10-10 2015-08-11 Daimler Ag Assembling bipolar plates for fuel cells using microencapsulated adhesives
US10096845B2 (en) 2011-11-18 2018-10-09 Intelligent Energy Limited Methods of forming fuel cell layers
US9680171B2 (en) 2013-03-15 2017-06-13 Intelligent Energy Limited Methods for operating a fuel cell system
US9577273B2 (en) 2013-03-15 2017-02-21 Intelligent Energy Limited Fluidic interface module for a fuel cell system
US10193169B2 (en) 2013-03-15 2019-01-29 Intelligent Energy Limited Fluidic interface module for a fuel cell system
US20160336606A1 (en) 2014-12-22 2016-11-17 Intelligent Energy Limited Fuel cells and methods with reduced complexity

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995004382A1 (de) * 1993-07-28 1995-02-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mehrere zellen enthaltende batterie in form einer streifenmembram
DE19502391C1 (de) * 1995-01-26 1996-05-23 Fraunhofer Ges Forschung Membranelektrodeneinheit gebildet durch die Zusammenfassung von flächigen Einzelzellen und deren Verwendung
US5783325A (en) * 1996-08-27 1998-07-21 The Research Foundation Of State Of New York Gas diffusion electrodes based on poly(vinylidene fluoride) carbon blends
US20020164483A1 (en) * 2001-04-04 2002-11-07 Mercuri Robert Angelo Graphite article having predetermined anisotropic characteristics and process therefor
US7510626B2 (en) * 2001-10-09 2009-03-31 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Carbon fiber paper and porous carbon electrode substrate for fuel cell therefrom
US6743543B2 (en) * 2001-10-31 2004-06-01 Motorola, Inc. Fuel cell using variable porosity gas diffusion material
US6716549B2 (en) * 2001-12-27 2004-04-06 Avista Laboratories, Inc. Fuel cell having metalized gas diffusion layer
US6969563B1 (en) * 2002-03-01 2005-11-29 Angstrom Power High power density fuel cell stack using micro structured components
US7455928B2 (en) * 2003-08-18 2008-11-25 General Motors Corporation Diffusion media for use in a PEM fuel cell
US7632587B2 (en) * 2004-05-04 2009-12-15 Angstrom Power Incorporated Electrochemical cells having current-carrying structures underlying electrochemical reaction layers
JP4794178B2 (ja) * 2004-05-10 2011-10-19 新光電気工業株式会社 固体電解質燃料電池
WO2005124907A1 (ja) * 2004-06-21 2005-12-29 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. 多孔質電極基材およびその製造方法
US8410747B2 (en) * 2004-07-21 2013-04-02 Societe Bic Flexible fuel cell structures having external support
CA2591720A1 (en) * 2004-12-20 2006-06-29 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Fuel cell devices, systems, and methods
JP4479518B2 (ja) * 2005-01-27 2010-06-09 日油株式会社 はんだ付け用フラックス組成物およびはんだペースト
US20070072046A1 (en) * 2005-09-26 2007-03-29 General Electric Company Electrochemcial cell structures and methods of making the same
KR100853015B1 (ko) * 2007-04-10 2008-08-19 삼성전기주식회사 연료전지 및 그 제조방법
FR2923654B1 (fr) * 2007-11-13 2010-02-12 Commissariat Energie Atomique Pile a combustible comportant une pluralite de cellules elementaires connectees en serie par les collecteurs de courant.
US20090130527A1 (en) 2007-11-21 2009-05-21 Angstrom Power Incorporated Planar fuel cell having catalyst layer with improved conductivity
US20090151847A1 (en) * 2007-12-17 2009-06-18 Aruna Zhamu Process for producing laminated exfoliated graphite composite-metal compositions for fuel cell bipolar plate applications
JP5620637B2 (ja) * 2007-12-21 2014-11-05 ソシエテ ビックＳｏｃｉｅｔｅ Ｂｉｃ 不連続な領域を有する化学電池部材
WO2009105896A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Angstrom Power Incorporated Electrochemical cell and membranes related thereto
EP2277217B1 (en) * 2008-04-22 2017-03-01 Audi AG Polymer coating of pem fuel cell catalyst layers

Also Published As

Publication number Publication date
SG181944A1 (en) 2012-08-30
KR20120125477A (ko) 2012-11-15
EP2519989B1 (en) 2017-09-06
BR112012015972A2 (pt) 2016-04-19
CA2785059A1 (en) 2011-07-07
TW201145661A (en) 2011-12-16
JP5967371B2 (ja) 2016-08-10
MX2012007565A (es) 2012-11-29
EP2519989A4 (en) 2014-07-16
EP2519989A1 (en) 2012-11-07
JP2013516039A (ja) 2013-05-09
WO2011079378A1 (en) 2011-07-07
CN102792502A (zh) 2012-11-21
KR101909292B1 (ko) 2018-12-18
US20120301808A1 (en) 2012-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2012132259A (ru) Улучшающие характеристики слои для топливных элементов
JP2017037849A5 (ru)
HRP20150922T1 (hr) Plinska difuzijska elektroda, postupak za proizvodnju iste, sklop membranske elektrode koji sadrži istu i metoda proizvodnje sklopa membranske elektrode koji sadrži istu
WO2009014388A3 (en) Electrochemical device and its manufacturing method
WO2009069928A3 (en) Separator having porous coating layer, method for manufacturing the same and electrochemical device having the same
Arvani et al. Current collectors for low resistance aqueous flexible printed supercapacitors
FR3002695B1 (fr) Procede de fabrication d'une batterie monolithique entierement solide
JP2011515794A5 (ru)
BRPI0809722A2 (pt) Dispositivo eletroquímico
WO2009072564A1 (ja) 燃料電池およびその製造方法ならびに電子機器ならびに酵素固定化電極およびその製造方法ならびに撥水剤ならびに酵素固定化材
JP2013516039A5 (ru)
JP2007073514A5 (ru)
WO2006130631A3 (en) Improved supported ceramic membranes and electrochemical cells and cell stacks including the same
RU2012132260A (ru) Топливные элементы и компоненты топливных элементов, имеющие асимметричную архитектуру, и способы их изготовления
WO2007084776A3 (en) Membrane electrode assembly in solid oxide fuel cells
JP2018510473A5 (ru)
WO2011060024A3 (en) Open structures in substrates for electrodes
JP2013538429A5 (ru)
JP2012528465A5 (ru)
JP2008529211A5 (ru)
EP1770817A3 (en) Surface-lithiated metal oxide nanoparticles for lithium battery electrolytes
CN103187586A (zh) 锂离子电池
CN108258171A (zh) 一种耐高温涂层复合隔膜及其制备方法和应用
JP2014523073A5 (ru)
JP2008535178A5 (ru)

Legal Events

Date Code Title Description
FA93 Acknowledgement of application withdrawn (no request for examination)

Effective date: 20131224