RU2384919C2 - Многослойная пористая пластина топливного элемента - Google Patents
Многослойная пористая пластина топливного элемента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2384919C2 RU2384919C2 RU2007132073/09A RU2007132073A RU2384919C2 RU 2384919 C2 RU2384919 C2 RU 2384919C2 RU 2007132073/09 A RU2007132073/09 A RU 2007132073/09A RU 2007132073 A RU2007132073 A RU 2007132073A RU 2384919 C2 RU2384919 C2 RU 2384919C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- flow field
- fluid flow
- diffusion structure
- plate
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 100
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 6
- 125000003821 2-(trimethylsilyl)ethoxymethyl group Chemical group [H]C([H])([H])[Si](C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C(OC([H])([H])[*])([H])[H] 0.000 claims description 4
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 claims description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 3
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 93
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 14
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 4
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
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
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
- H01M8/0241—Composites
- H01M8/0245—Composites in the form of layered or coated products
-
- 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
-
- 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
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
-
- 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
- H01M4/8605—Porous electrodes
-
- 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
- H01M4/8636—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells with a gradient in another property than porosity
-
- 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
- H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
- H01M4/8652—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites as mixture
-
- 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
- H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
- H01M4/8657—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites layered
-
- 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
-
- 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
- H01M8/0239—Organic resins; Organic polymers
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
-
- 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
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к топливным элементам с протонообменной мембраной. Техническим результатом изобретения является усовершенствование диффузионной структуры (ДС). Согласно изобретению электрохимический топливный элемент содержит сборку мембранных электродов (СМЭ) с катодной поверхностью и анодной поверхностью, расположенную между катодной пластиной поля потока текучей среды (ПППТС) и анодной ПППТС. Каждая ПППТС имеет трубки распределения текучей среды в своей первой поверхности, обращенной к соответствующей катодной поверхности или анодной поверхности СМЭ. ДС расположена между СМЭ и соответствующей ПППТС и имеет первую поверхность в контакте или рядом со СМЭ и вторую поверхность в контакте или рядом с соответствующей ПППТС. ДС включает в себя слой с большим сопротивление, имеющий гидрофобность и гидрофильный слой, являющийся относительно гидрофильным по сравнению с указанным слоем с большим сопротивлением, причем указанный гидрофильный слой находится рядом с соответствующей ПППТС. ДС может иметь гидрофильный слой рядом с соответствующей ПППТС и структурный слой, причем гидрофильный слой имеет относительно более высокую проницаемость, чем структурный слой, а структурный слой является опорным слоем с жесткостью большей, чем у гидрофильного слоя. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к топливным элементам и, в частности, к топливным элементам с протонообменными мембранами, в которых водород подается на анодную сторону топливного элемента, кислород подается на катодную сторону топливного элемента, а побочный продукт в виде воды вырабатывается и удаляется с катодной стороны топливного элемента.
Такие топливные элементы содержат протонообменную мембрану (ПОМ) (РЕМ), заключенную между двумя пористыми электродами, совместно составляющими сборку мембранных электродов (СМЭ) (МЕА). Сама СМЭ традиционно заключена между: (i) катодной диффузионной структурой с первой поверхностью, смежной с катодной поверхностью СМЭ, и (ii) анодной диффузионной структурой с первой поверхностью, смежной с анодной поверхностью СМЭ. Вторая поверхность анодной диффузионной структуры соприкасается с анодной пластиной поля потока текучей среды для токосъема и для распределения водорода ко второй поверхности анодной диффузионной структуры. Вторая поверхность катодной диффузионной структуры соприкасается с катодной пластиной поля потока текучей среды для токосъема, для распределения кислорода ко второй поверхности катодной диффузионной структуры и для выделения избыточной воды из СМЭ. Анодная и катодная пластины поля потока текучей среды традиционно содержат каждая жесткий электропроводный материал, имеющий каналы для потока текучей среды в поверхности, смежной с соответствующей диффузионной структурой, для доставки топливных газов (например, водорода и кислорода) и удаления отработанных газов (например, неиспользованного кислорода и водяного пара).
Важным моментом в работе таких топливных элементов является управление водой в СМЭ. Во время работы топливных элементов с ПОМ вода, являющаяся продуктом реакции между водородом и кислородом, образуется на каталитических участках СМЭ. Эта вода должна отводиться из СМЭ через катодную диффузионную структуру в тот же самое время, когда кислород переносится к катодной поверхности СМЭ. Однако важно также, чтобы СМЭ оставалась в достаточной степени гидратированной для гарантии того, что внутреннее электрическое сопротивление топливного элемента остается в пределах допуска. Отказ в управлении увлажнением СМЭ приводит к зонам перегрева и возможному отказу топливного элемента и (или) неудовлетворительной электрической характеристике топливного элемента.
Уровень техники показывает несколько путей улучшения действия диффузионных структур.
Например, патент США №6.605.381 раскрывает диффузионную структуру между жидкостно-потоковой пластиной возбуждения и поверхностью СМЭ, причем диффузионная структура имеет градиент по газовой проницаемости в направлении, перпендикулярном к СМЭ. Эта диффузионная структура содержит ламинированную или непрерывно меняющуюся среду с высокой газовой проницаемостью ближе к СМЭ, а не к пластине поля потока текучей среды. В этом случае баланс по воде в СМЭ поддерживается более равномерным по площади СМЭ.
В другом примере патент США №6350539 раскрывает многослойную катодную диффузионную структуру между пластиной поля потока текучей среды возбуждения и поверхностью СМЭ, в которой диффузионная структура имеет: (i) поглощающий слой рядом со СМЭ с относительно низкой гидрофобностью, чтобы поддерживать абсорбцию воды из СМЭ, (ii) объемный слой с промежуточной гидрофобностью и (iii) десорбционный слой с относительно высокой гидрофобностью рядом с пластиной поля потока текучей среды, чтобы поддерживать десорбцию воды из диффузионной структуры в пластину поля потока текучей среды. В этом случае поддерживается перенос воды из СМЭ в откачку.
Заявка WO 03/038924 описывает диффузионную структуру с пористостью, которая меняется как функция от некоторых пусковых условий, таких как температура. В этом случае развитие участков перегрева в топливном элементе от неравномерного распределения топлива и (или) воды в топливном элементе вызывает изменения в пористости, действующее против этого.
Патент США №6.451.470 описывает диффузионную структуру, в которой слой диффузионного материала в части своей толщины снабжен наполнителем, который подавляет коэффициент диффузии воды через эту структуру, хотя поддерживая при этом достаточный коэффициент диффузии для кислорода, посредством чего гарантируется достаточная подача реагирующего кислорода и то же время предоставляется перенос воды из СМЭ.
Уровень техники в общем предлагает использование гидрофобных диффузионных сред либо, в случае патента США №6350539, переменную гидрофобность с высокой гидрофобностью на по меньшей мере границе взаимодействия катодной пластины поля потока текучей среды, чтобы поддерживать десорбцию в каналы для потока текучей среды.
Таким образом, большинство пористых угольных диффузионных материалов для топливных элементов пропитываются ПТФЭ (политетрафторэтиленом) (PTFE) или аналогичным гидрофобным веществом для усиления удаления воды из катализаторного слоя электрода. Однако изобретатели обнаружили, что это на самом деле поддерживает образование больших капелек воды в диффузионном материале рядом или около катодной пластины поля потока текучей среды. Формирование больших капелек вырабатываемой воды в катодных каналах для потока текучей среды или рядом с ними может быть вредно для работы топливного элемента.
В случае топливных элементов с «закрытыми» катодами катодные жидкостно-потоковые пластины возбуждения не открываются к окружающему воздуху, и падение давления между впуском сжатого воздуха или кислорода и выпуском (выхлопом) будет значительно повышаться из-за присутствия водяных капелек, что приводит к более высоким паразитным потерям энергии для системы. В случае топливных элементов с «открытыми» катодами катодные пластины поля потока текучей среды открыты к окружающему воздуху, чему обычно способствует источник воздуха низкого давления, такой как осевой или центробежный вентилятор, который обеспечивает двойную функцию охлаждения батареи и подачу кислорода. В этой конфигурации формирование водяных капелек в катодной диффузионной структуре и каналах пластины для потока текучей среды может, в конце концов, привести к полной закупорке каналов, при этом перенос кислорода ограничивается смежными с электродом областями.
Другая проблема, связанная с диффузионными структурами, происходит от очень высокой нагрузки сжатия слоев топливного элемента при формировании батареи топливных элементов, содержащей множество последовательно соединенных элементов. Для того чтобы обеспечить хороший физический и электрический контакт между слоями СМЭ, диффузионными структурами и пластинами поля потока текучей среды и чтобы гарантировать хорошее газонепроницаемое уплотнение соответствующими прокладками и уплотнительными кольцами, разные слои в батарее топливных элементов сжимают вместе под высокой нагрузкой. Вследствие этого различные зоны сжатия диффузионной структуры концентрируются в области «площадок» и «ребер» между каналами в поверхности катодных пластин поля потока текучей среды. Обнаружено, что это локализованное сжатие локально ухудшает коэффициент диффузии в диффузионной структуре между каналами, тем самым уменьшая способность обеспечивать достаточную диффузию воды в каналы в пластине поля потока текучей среды.
Цель настоящего изобретения состоит в создании усовершенствованной диффузионной структуры, которая решает некоторые или все проблемы известных диффузионных структур.
Согласно одному объекту настоящее изобретение предлагает электрохимический топливный элемент, содержащий:
сборку мембранных электродов (СМЭ) с катодной поверхностью и анодной поверхностью, расположенную между катодной пластиной поля потока текучей среды и анодной пластиной поля потока текучей среды, причем каждая пластина поля потока текучей среды имеет трубки распределения текучей среды в первой поверхности, обращенной к соответствующей катодной поверхности или анодной поверхности СМЭ; и
диффузионную структуру, расположенную между СМЭ и соответствующей пластиной поля потока текучей среды и имеющую первую поверхность в контакте или рядом со СМЭ и вторую поверхность в контакте или рядом с соответствующей пластиной поля потока текучей среды, а диффузионная структура содержит первый слой, имеющий первый уровень гидрофобности, и второй слой, являющийся относительно гидрофильным по сравнению с первым слоем, причем второй слой находится рядом с соответствующей пластиной поля потока текучей среды.
Согласно другому объекту настоящее изобретение предлагает электрохимический топливный элемент, содержащий:
сборку мембранных электродов (СМЭ) с катодной поверхностью и анодной поверхностью, расположенную между катодной пластиной поля потока текучей среды и анодной пластиной поля потока текучей среды, причем каждая пластина поля потока текучей среды имеет трубки распределения текучей среды в первой поверхности, обращенной к соответствующей катодной поверхности или анодной поверхности СМЭ; и
диффузионную структуру, расположенную между СМЭ и соответствующей пластиной поля потока текучей среды и имеющую первую поверхность в контакте со СМЭ и вторую поверхность в контакте с соответствующей пластиной поля потока текучей среды, а диффузионная структура содержит первый слой рядом с соответствующей пластиной поля потока текучей среды и второй слой, причем первый слой имеет относительно более высокую проницаемость, чем второй слой, который является опорным слоем с жесткостью большей, чем жесткость первого слоя.
Теперь будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения посредством примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 является условным видом в поперечном сечении части топливного элемента с однослойной диффузионной структурой;
фиг.2 является условным видом в поперечном сечении части топливного элемента с многослойной диффузионной структурой;
фиг.3 показывает сравнение пленочных отпечатков от тензометрического теста, причем фиг.3а показывает результат для однослойной диффузионной структуры, а фиг.3b показывает результат для многослойной диффузионной структуры; и
фиг.4 показывает характеристики поляризации и мощности для батарей топливных элементов, сконструированных с однослойной диффузионной структурой и многослойной диффузионной структурой для сравнения.
Фиг.1 иллюстрирует вид в поперечном сечении части катодной стороны топливного элемента, включающей в себя пластину 10 поля потока текучей среды, объединяющую множество каналов или трубок 11 для потока текучей среды для доставки окислителя к СМЭ 12 или удаления воды из СМЭ 12 через диффузионную структуру 15. Диффузионная структура должна быть достаточно пористой и проницаемой для того, чтобы обеспечивать достаточный перенос кислорода из каналов 11 пластины 10 поля потока текучей среды к СМЭ 12 и обеспечивать достаточный перенос воды из СМЭ 12 в каналы 11 пластины 10 поля потока текучей среды. В то же время, перенос воды не должен быть настолько эффективным, чтобы СМЭ 12 высыхала. Далее, перенос текучих сред к и от СМЭ 12 должен быть в идеале эффективным по всей площади поверхности СМЭ 12.
Установлено несколько проблем с существующими диффузионными структурами 15. Как упоминалось ранее, высокие нагрузки сжатия, приложенные к батарее топливных элементов, приводят к нежелательному сжатию диффузионной структуры 15 вблизи от ребер 13 пластины 10 поля потока текучей среды между каналами 11. Это сжатие диффузионной структуры 15 проявляется в снижении коэффициента диффузии для воды и (или) кислорода в сжатых или уплотненных частях 16, а потому в относительно высоком коэффициенте диффузии в относительно несжатых областях 17. Поэтому понятно, что это может проявиться в неравномерной гидратации СМЭ 12 и в неравномерных условиях переноса газов по поверхности СМЭ, так что производительность ухудшается или, по меньшей мере, не является оптимальной по всей поверхности.
На практике обнаружено, что во время работы батареи области СМЭ 12, непосредственно смежные с трубками 11, оказываются сухими и только области под ребрами 13 содержат достаточные уровни воды. Обнаружено, что если делаются попытки обеспечить достаточные уровни гидратации СМЭ 12 вблизи от относительно несжатых областей 17, например, путем снижения коэффициента диффузии диффузионной структуры 15, то избыточная вода 18 накапливается вблизи сжатых областей 16. Это ведет к образованию капелек воды и наполнению водой, что может с течением времени заблокировать каналы 11 катодной пластины поля потока текучей среды. Это имеет серьезные последствия для работы топливного элемента, к примеру, требующие отключения и обезвоживания батареи с последующей потерей мощности.
На фиг.2 многослойная диффузионная структура 20 используется для обеспечения нескольких преимущественных признаков. В этом предпочтительном варианте осуществления диффузионная структура 20 содержит четырехслойную структуру, причем слои имеют отличающиеся свойства. Диффузионная структура 20 имеет первую поверхность 21, которая находится в контакте с пластиной 10 поля потока текучей среды или рядом с ней, и вторую поверхность 22, которая находится в контакте со СМЭ 12 или рядом с ней. Обычно диффузионная структура 20 содержит слои углеродно-волоконного материала, имеющего различные уровни пористости и различные коэффициенты диффузии, а также различные другие физические свойства, как будет описано.
Первый слой 23 содержит гидрофильный диффузный слой, к примеру пористый углеродный слой, который пропитан поливинилапетатом или иным гидрофильным связующим веществом. Примером подходящего материала для первого слоя 23 является «Technimat 050», поставляемый Lydall Filtration/Separation, Lydall, Inc. Первый слой 23 (называемый здесь также «гидрофильный слой») предпочтительно имеет высокую проницаемость.
В предпочтительном варианте осуществления первый слой 23 имеет толщину в диапазоне от 150 микрометров до 500 микрометров и низкую гидрофобность. Для оптимальной производительности первый слой 23 включает в себя гидрофильное связующее в количестве между 2 и 10 вес.%.
Среди прочих материалов гидрофильный материал может быть нанесен на поверхность 21 диффузионной структуры в качестве эмульсии для образования первого слоя 23.
Второй слой 24 предпочтительно содержит намного более жесткий бумажный слой из углеродного волокна, который обеспечивает структурную опору первому слою 23 и в общем имеет более низкую проницаемость. Примером подходящего материала является «Toray 120», поставляемый Toray Industries, Inc. Обнаружено, что второй слой 24 (называемый также «структурный слой») снижает сжатие или уплотнение остальных слоев в диффузионной структуре 20 за счет обеспечения относительно жесткого слоя в диффузионной структуре, чтобы противостоять деформации. Второй слой 24 дает увеличенную диффузию воздуха или кислорода для контактных областей, совмещенных с ребрами 13, благодаря чему снижается накопление воды.
В предпочтительном варианте осуществления второй слой 24 имеет толщину в диапазоне от 200 микрометров до 400 микрометров и гидрофобность предпочтительно намного больше, чем у первого слоя. Предпочтительно для оптимальной производительности второй слой 24 имеет гидрофобную пропитку в диапазоне от 0 до 20 вес.%.
Третий слой 25 предпочтительно содержит углеродный бумажный слой, имеющий более низкую проницаемость, чем соседние слои, более низкий объем пор и в общем большее сопротивление рассеянию жидкой воды. В этом слое поддерживается прохождение воды в одной плоскости или в «боковом» направлении, а локализованному сжатию третьего слоя 25 ребрами 13 в значительной степени препятствует второй слой 24. Примером подходящего материала для третьего слоя является «SGL30DA», поставляемый SGL Technologies, SGL Carbon AG.
В предпочтительном варианте осуществления третий слой 25 имеет толщину в диапазоне от 150 микрометров до 350 микрометров и гидрофобность предпочтительно значительно выше, чем у первого слоя 23. Предпочтительно для оптимальной производительности третий слой имеет гидрофобную пропитку в диапазоне от 0 до 30 вес.%.
Четвертый слой 26 предпочтительно содержит углеродный бумажный слой, имеющий немного более высокую проницаемость, тем третий слой, и включает в себя микродиффузную структуру в виде предварительной пропитки электропроводными частицами (такими как угольный порошок) и структурное связующее (такое как ПТФЭ) для заполнения пор и обеспечения лучшего электрического контакта с соседней СМЭ, и более мелкий размер пор. Примером подходящего материала для четвертого слоя (называемого также «микродиффузионный слой») является «SGL10BB», поставляемый SGL Technologies, SGL Carbon AG.
В предпочтительном варианте осуществления четвертый слой 26 имеет толщину в диапазоне от 200 микрометров до 450 микрометров и гидрофобность предпочтительно значительно больше, чем у первого слоя 23. Предпочтительно для оптимальной производительности четвертый слой 26 имеет гидрофобную пропитку в диапазоне от 10 до 30 вес.%.
Четвертый слой 26 обеспечивает вторую поверхность 22, которая находится в контакте со СМЭ 12 или рядом с ней, как показано на фиг.2.
В противоположность обсуждавшемуся выше уровню техники обнаружено, что размещение гидрофобного слоя 23 непосредственно рядом или в контакте с пластиной 10 поля потока текучей среды действует как дополнительный газовый диффузионный слой, который мешает образованию капелек воды. Уровень техники предлагает использовать гидрофобные слои рядом с пластинами поля потока текучей среды, чтобы поддерживать десорбцию. На деле, изобретатели обнаружили, что относительно гидрофильный слой 23 поддерживает распространение жидкой воды, вырабатываемой в реакции топливного элемента, по большей площади. Это способствует гораздо более эффективному удалению воды посредством объемного потока воздуха, чем получается при использовании только гидрофобного диффузора. Помимо этого, создается препятствие сосредоточению воды под ребрами 13 (т.е. в областях 16), снижая эффект «обводнения электродов». Это обеспечивает работу батареи топливных элементов при более высоком токе и при условиях гораздо более низкой окружающей температуры.
Гидрофильный слой 23 можно создать за счет использования диффузионного материала подложки, предварительно сформированного гидрофильным «связующим» материалом, или материала из углеродных волокон при наличии отдельной гидрофильной обработки.
Структурный слой 24 эффективно распределяет нагрузку сжатия. Можно использовать материал из углеродных волокон, который имеет двухкоординатную жесткость в плоскости, т.е. большее сопротивление изгибу по одной оси в плоскости, чем сопротивление по второй оси в плоскости, перпендикулярной первой оси. Если используется такой двухкоординатный материал, ось с более высоким сопротивлением изгибу предпочтительно располагается поперек, а более предпочтительно перпендикулярно к преобладающему направлению потоковых каналов 11, чтобы достигалось максимальное сопротивление изгибу поперек ребер 13.
Показано, что по своим характеристикам вышерассмотренная многослойная диффузионная структура превосходит более традиционные диффузионные структуры в терминах увеличенного содержания воды во время работы без обводнения катодов и увеличенного распределения нагрузки сжатия.
На фиг.3 однослойная углеродная диффузионная структура 15, сформированная из коммерчески доступного диффузора из стеклоткани, сравнивается с трехслойной диффузионной структурой, содержащей второй, третий и четвертый слои, рассмотренные выше в связи с фиг.2. Фиг.3(а) представляет пленочный отпечаток от тензометра после сжатия с силой 400 Н, показывающий явное сжатие однослойной диффузионной структуры 15. Фиг.3(b) показывает соответствующий пленочный отпечаток трехслойной диффузионной структуры 24, 25, 26, использующей структурный слой 24, как определено выше для второго слоя.
Распределение нагрузки сжатия также дает результат в виде более равномерного плотного контакта между СМЭ 12 и микродиффузионным слоем (четвертым слоем 26), что вызывает улучшенное распределение тока и более низкое проявление участков перегрева.
Использование гидрофильного первого слоя 23 в диффузионной структуре 20 означает, что предотвращается образование водяных капелек 18. Это иллюстрируется в качестве механизма «А» на фиг.2. Это сравнение с гидрофобными диффузионными структурами, используемыми в уровне техники. Влияние гидрофильного слоя 23 рядом с пластиной 10 поля потока текучей среды состоит в увеличении «площади испарения» для вырабатываемой воды за счет потока воздуха. Это обеспечивает работу с более высокими токами и более низкой рабочей температурой с намного сниженным риском обводнения катода.
Третий слой 25 из SGL30 имеет меньший объем пор, чем четвертый слой 26 из SGL10, и поэтому более стоек к рассеянию жидкой воды. Следовательно, поддерживается прохождение воды в боковом направлении (т.е. в плоскости) через четвертый слой 26, и она будет диффундировать вверх через третий слой 25, только когда имеется высокое содержание воды в четвертом слое 26. Это иллюстрируется на фиг.2 как механизм «В». Это влияет на поддержание СМЭ 12 более увлажненной. Это подтверждено получением «незамкнутых» кривых поляризации, где значения потенциала на отклоненной вверх кривой тока хорошо согласуются со значениями на отклоненной вниз кривой тока.
Эффекты многослойной диффузионной структуры 20, как описано выше, показаны на фиг.4, которая иллюстрирует усредненный потенциал топливного элемента и плотность мощности как функцию плотности тока для разных диффузионных структур 15, 20. Кривые 41 и 42 представляют плотность мощности как функцию плотности тока, а кривые 44 и 45 представляют поляризацию как функцию плотности тока. Кривая 41 представляет однослойную диффузионную структуру 15, тогда как кривая 42 представляет многослойную структуру 20 по фиг.2 с гидрофильным слоем 23 и структурным слоем 24. Кривая 44 представляет однослойную диффузионную структуру 15, тогда как кривая 45 представляет многослойную диффузионную структуру 20 по фиг.2 с гидрофильным слоем 23 и структурным слоем 24.
Многослойная диффузионная структура 20 имеет улучшенный отклик на большие отклонения вверх в нагрузке от открытой цепи. Это имеет место вследствие эффекта «водоотделения» многослойного размещения, когда во время нерабочих периодов имеется пониженное естественное удаление влаги из мембраны через многослойную диффузионную структуру 20. Когда же используются однослойные диффузионные структуры 15, происходят более крупные потери влаги из СМЭ 12 во время нерабочих периодов. Если требуется немедленно высокая мощность, исходя из условий открытой цепи, традиционно необходимо постепенно увеличивать ток батареи, чтобы позволить мембране увлажняться постепенно и избежать повреждения топливного элемента. Многослойная диффузионная структура 20 помогает удерживать влагу в СМЭ во время неиспользования топливных элементов.
Эта тенденция «водоотделения» может также проявляться в более высокой степени обратной диффузии с катода на анод. Это помогает скомпенсировать градиент воды по мембране, а тем самым можно использовать более толстые и более долговечные мембранные структуры без значительного ухудшения производительности. До той степени, когда это отрицательно влияет на производительность, ее можно скомпенсировать путем обеспечения немного более высокого содержания ПТФЭ в анодной диффузионной структуре.
В некоторых вариантах осуществления многослойная диффузионная структура 20 может слегка увеличивать удельный объем каждого топливного элемента, но это компенсируется общим увеличением гравиметрической и волюметрической плотности мощности батареи.
Положительное влияние многослойной диффузионной структуры 20, как описано выше, особенно очевидно на катодной стороне топливного элемента, где управление содержанием воды является в общем более значимым фактором. Однако эти принципы применимы также и к анодной стороне топливного элемента, где увлажнение тоже важно, и где сжатие также значительно. Таким образом, многослойная структура 20 может использоваться на одной или обеих анодной и катодной сторонах топливного элемента.
Пользу от гидрофильного слоя 23 и структурного слоя 24 можно получить в случае их использования по отдельности или в сочетании их друг с другом в диффузной структуре 20, хотя отмечается, что наибольшие улучшения имеют место при комбинированном использовании гидрофильного слоя 23 и структурного слоя 24.
Функции гидрофильного слоя 23 и структурного слоя 24 могут быть также объединены в одном слое путем обработки структурного слоя 24 гидрофильной поверхностной эмульсией или аналогичной структурной обработки.
Прочие варианты осуществления включены в объем формулы изобретения.
Claims (13)
1. Электрохимический топливный элемент, содержащий: сборку мембранных электродов (СМЭ) с катодной поверхностью и анодной поверхностью, расположенную между катодной пластиной поля потока, текучей среды и анодной пластиной поля потока текучей среды, причем каждая пластина поля потока текучей среды имеет трубки распределения текучей среды в своей первой поверхности, обращенной к соответствующей катодной поверхности или анодной поверхности СМЭ;
диффузионную структуру, расположенную между СМЭ и соответствующей пластиной поля потока текучей среды и имеющую первую поверхность в контакте или рядом со СМЭ и вторую поверхность в контакте или рядом с соответствующей пластиной поля потока текучей среды, а диффузионная структура содержит слой с большим сопротивлением, имеющий гиброфобность, и гидрофильный слой, являющийся относительно гидрофильным по сравнению с указанным слоем с большим сопротивлением, причем указанный гидрофильный слой находится рядом с соответствующей пластиной поля потока текучей среды, при этом гидрофильный слой содержит гидрофильное связующее.
диффузионную структуру, расположенную между СМЭ и соответствующей пластиной поля потока текучей среды и имеющую первую поверхность в контакте или рядом со СМЭ и вторую поверхность в контакте или рядом с соответствующей пластиной поля потока текучей среды, а диффузионная структура содержит слой с большим сопротивлением, имеющий гиброфобность, и гидрофильный слой, являющийся относительно гидрофильным по сравнению с указанным слоем с большим сопротивлением, причем указанный гидрофильный слой находится рядом с соответствующей пластиной поля потока текучей среды, при этом гидрофильный слой содержит гидрофильное связующее.
2. Топливный элемент по п.1, в котором гидрофильный слой содержит часть диффузионной структуры, обработанной гидрофильной поверхностной эмульсией.
3. Топливный элемент по п.2, в котором диффузионная структура образована из углеродной бумаги, а гидрофильный слой содержит углеродную бумагу, пропитанную поливинилацетатом.
4. Топливный элемент по п.1, в котором диффузионная структура содержит структурный слой между указанным слоем с большим сопротивлением и гидрофильным слоем, причем структурный слой имеет большую жесткость, чем гидрофильный слой.
5. Топливный элемент по п.4, в котором структурный слой имеет большую жесткость, чем слой с большим сопротивлением.
6. Топливный элемент по п.4 или 5, в котором диффузионная структура содержит микродиффузионный слой, расположенный между слоем с большим сопротивлением и СМЭ, причем микродиффузионный слой содержит часть диффузионной структуры, обработанную смесью электропроводных частиц и структурного связующего.
7. Топливный элемент по любому из пп.1-5, содержащий первую упомянутую диффузионную структуру, расположенную между катодной поверхностью СМЭ и катодной пластиной поля потока текучей среды.
8. Топливный элемент по п.7, содержащий вторую упомянутую диффузионную структуру, расположенную между анодной поверхностью СМЭ и анодной пластиной поля потока текучей среды.
9. Электрохимический топливный элемент, содержащий: сборку мембранных электродов (СМЭ) с катодной поверхностью и анодной поверхностью, расположенную между катодной пластиной поля потока текучей среды и анодной пластиной поля потока текучей среды, причем каждая пластина поля потока текучей среды имеет трубки распределения текучей среды в своей первой поверхности, обращенной к соответствующей катодной поверхности или анодной поверхности СМЭ; и диффузионную структуру, расположенную между СМЭ и соответствующей пластиной поля потока текучей среды и имеющую первую поверхность в контакте со СМЭ и вторую поверхность в контакте с соответствующей пластиной поля потока текучей среды, а диффузионная структура содержит гидрофильный слой рядом с соответствующей пластиной поля потока текучей среды и структурный слой, причем гидрофильный слой имеет относительно более высокую проницаемость, чем структурный слой, при этом структурный слой является опорным слоем с жесткостью большей, чем жесткость гидрофильного слоя.
10. Топливный элемент по п.9, в котором гидрофильный слой является относительно более гидрофильным по сравнению со структурным слоем.
11. Топливный элемент по п.9, в котором опорный слой имеет двухосную жесткость в плоскости, причем направление максимальной жесткости поперечно к трубкам распределения текучей среды в поверхности соответствующей пластины поля потока текучей среды.
12. Топливный элемент по любому из пп.9-11, содержащий первую упомянутую диффузионную структуру, расположенную между катодной поверхностью СМЭ и катодной пластиной поля потока текучей среды.
13. Топливный элемент по любому из пп.9-11, содержащий первую упомянутую диффузионную структуру, расположенную между анодной поверхностью СМЭ и анодной пластиной поля потока текучей среды.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB0501598.7 | 2005-01-26 | ||
GB0501598A GB2422716B (en) | 2005-01-26 | 2005-01-26 | Multi-layer fuel cell diffuser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007132073A RU2007132073A (ru) | 2009-03-10 |
RU2384919C2 true RU2384919C2 (ru) | 2010-03-20 |
Family
ID=34259694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007132073/09A RU2384919C2 (ru) | 2005-01-26 | 2006-01-11 | Многослойная пористая пластина топливного элемента |
Country Status (15)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8043767B2 (ru) |
EP (1) | EP1844509B1 (ru) |
JP (1) | JP4521445B2 (ru) |
KR (1) | KR101297304B1 (ru) |
CN (1) | CN101107739B (ru) |
AR (1) | AR052364A1 (ru) |
BR (1) | BRPI0607072A2 (ru) |
CA (1) | CA2595342C (ru) |
GB (1) | GB2422716B (ru) |
MX (1) | MX2007008944A (ru) |
NO (1) | NO20073735L (ru) |
RU (1) | RU2384919C2 (ru) |
TW (1) | TWI382578B (ru) |
WO (1) | WO2006079781A1 (ru) |
ZA (1) | ZA200706167B (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU191123U1 (ru) * | 2018-04-09 | 2019-07-25 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ") | Ячейка проточного аккумулятора |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2382455B (en) * | 2001-11-07 | 2004-10-13 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell fluid flow field plates |
GB2412784B (en) * | 2002-01-18 | 2006-08-23 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell oxygen removal and pre-conditioning system |
GB2390738B (en) * | 2002-07-09 | 2005-05-11 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell direct water injection |
GB2401986B (en) | 2003-05-17 | 2005-11-09 | Intelligent Energy Ltd | Improvements in fuel utilisation in electrochemical fuel cells |
GB2413002B (en) * | 2004-04-08 | 2006-12-06 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell gas distribution |
GB2434845B (en) * | 2006-02-01 | 2010-10-13 | Intelligent Energy Ltd | Variable compressibility gaskets |
JP4876766B2 (ja) * | 2006-08-10 | 2012-02-15 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
WO2008082407A1 (en) * | 2006-12-29 | 2008-07-10 | Utc Power Corporation | Hydrophilic layer for use in a fuel cell |
DE102007014046B4 (de) * | 2007-03-23 | 2011-07-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 | Brennstoffzelle sowie Verfahren zu deren Herstellung |
JP2008243491A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
WO2008151068A1 (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Bdf Ip Holdings Ltd. | Method of making fluid diffusion layers for fuel cells |
WO2010009058A1 (en) * | 2008-07-15 | 2010-01-21 | Gridshift, Inc. | Electrochemical devices, systems, and methods |
US20100028750A1 (en) * | 2008-08-04 | 2010-02-04 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Gas diffusion layer with lower gas diffusivity |
US20100028744A1 (en) * | 2008-08-04 | 2010-02-04 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Gas diffusion layer with lower gas diffusivity |
US9281536B2 (en) * | 2008-10-01 | 2016-03-08 | GM Global Technology Operations LLC | Material design to enable high mid-temperature performance of a fuel cell with ultrathin electrodes |
WO2010061703A1 (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-03 | 日産自動車株式会社 | 固体高分子形燃料電池 |
EP2675005A1 (en) | 2012-06-11 | 2013-12-18 | HTceramix S.A. | Gas distribution element for a fuel cell |
EP2675006A1 (en) | 2012-06-11 | 2013-12-18 | HTceramix S.A. | Gas distribution element with a supporting layer |
KR101724972B1 (ko) * | 2015-12-15 | 2017-04-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 셀 |
KR102072861B1 (ko) * | 2016-06-07 | 2020-02-03 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지용 전극막 접합체 |
CN111029631B (zh) * | 2019-11-30 | 2022-10-25 | 华南理工大学 | 一种拱型自供氧余热利用式直接甲醇燃料电池 |
US11724245B2 (en) | 2021-08-13 | 2023-08-15 | Amogy Inc. | Integrated heat exchanger reactors for renewable fuel delivery systems |
US12000333B2 (en) | 2021-05-14 | 2024-06-04 | AMOGY, Inc. | Systems and methods for processing ammonia |
AU2022290866A1 (en) | 2021-06-11 | 2023-12-21 | Amogy Inc. | Systems and methods for processing ammonia |
US11539063B1 (en) | 2021-08-17 | 2022-12-27 | Amogy Inc. | Systems and methods for processing hydrogen |
US11912574B1 (en) | 2022-10-06 | 2024-02-27 | Amogy Inc. | Methods for reforming ammonia |
US11866328B1 (en) | 2022-10-21 | 2024-01-09 | Amogy Inc. | Systems and methods for processing ammonia |
US11795055B1 (en) | 2022-10-21 | 2023-10-24 | Amogy Inc. | Systems and methods for processing ammonia |
Family Cites Families (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997013287A2 (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-10 | The Dow Chemical Company | Flow field structures for membrane electrode assemblies of fuel cells |
US6183898B1 (en) | 1995-11-28 | 2001-02-06 | Hoescht Research & Technology Deutschland Gmbh & Co. Kg | Gas diffusion electrode for polymer electrolyte membrane fuel cells |
ES2141578T3 (es) * | 1996-02-28 | 2000-03-16 | Johnson Matthey Plc | Electrodos difusores de gas, cataliticamente activos, que comprenden una estructura fibrosa no tejida. |
US5952119A (en) * | 1997-02-24 | 1999-09-14 | Regents Of The University Of California | Fuel cell membrane humidification |
DE19709199A1 (de) | 1997-03-06 | 1998-09-17 | Magnet Motor Gmbh | Gasdiffusionselektrode mit verringertem Diffusionsvermögen für Wasser und Verfahren zum Betreiben einer Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle ohne Zuführung von Membranbefeuchtungswasser |
US6291093B1 (en) * | 1997-11-25 | 2001-09-18 | California Institute Of Technology | Fuel cell elements with improved water handling capacity |
US6103077A (en) | 1998-01-02 | 2000-08-15 | De Nora S.P.A. | Structures and methods of manufacture for gas diffusion electrodes and electrode components |
DE19840517A1 (de) * | 1998-09-04 | 2000-03-16 | Manhattan Scientifics Inc | Gasdiffusionsstruktur senkrecht zur Membran von Polymerelektrolyt-Membran Brennstoffzellen |
US6350539B1 (en) * | 1999-10-25 | 2002-02-26 | General Motors Corporation | Composite gas distribution structure for fuel cell |
WO2002027846A2 (en) * | 2000-09-27 | 2002-04-04 | Proton Energy Systems, Inc. | Method and apparatus for improved fluid flow within an electrochemical cell |
DE10145875B4 (de) * | 2001-09-18 | 2010-09-16 | Daimler Ag | Membran-Elektroden-Einheit für eine selbstbefeuchtende Brennstoffzelle |
US6743543B2 (en) | 2001-10-31 | 2004-06-01 | Motorola, Inc. | Fuel cell using variable porosity gas diffusion material |
GB2382455B (en) | 2001-11-07 | 2004-10-13 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell fluid flow field plates |
GB2412784B (en) | 2002-01-18 | 2006-08-23 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell oxygen removal and pre-conditioning system |
GB2387959B (en) | 2002-03-28 | 2005-02-09 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell compression assembly |
JP4281382B2 (ja) | 2002-04-19 | 2009-06-17 | ソニー株式会社 | 生成水処理システム及び発電装置 |
JP2003331850A (ja) * | 2002-05-10 | 2003-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | 電極およびそれを用いた燃料電池 |
JP3760895B2 (ja) * | 2002-07-03 | 2006-03-29 | 日本電気株式会社 | 液体燃料供給型燃料電池、燃料電池用電極、およびそれらの製造方法 |
GB2396688B (en) | 2002-11-22 | 2006-06-28 | Intelligent Energy Ltd | Thermal energy management in electrochemical fuel cells |
JP2004220843A (ja) * | 2003-01-10 | 2004-08-05 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 膜電極接合体 |
AU2003297702A1 (en) * | 2003-01-15 | 2004-08-13 | General Motors Corporation | Diffusion layer and fuel cells |
JP2004247294A (ja) * | 2003-01-20 | 2004-09-02 | Hitachi Maxell Ltd | 燃料電池用発電素子およびその製造方法ならびに前記発電素子を用いた燃料電池 |
US20040197629A1 (en) | 2003-01-20 | 2004-10-07 | Yasuo Arishima | Electric power generating element for fuel cell and fuel cell using the same |
GB2401986B (en) | 2003-05-17 | 2005-11-09 | Intelligent Energy Ltd | Improvements in fuel utilisation in electrochemical fuel cells |
GB2409763B (en) | 2003-12-31 | 2007-01-17 | Intelligent Energy Ltd | Water management in fuel cells |
US20050185893A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-08-25 | Ansheng Liu | Method and apparatus for tapering an optical waveguide |
GB2413002B (en) | 2004-04-08 | 2006-12-06 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell gas distribution |
GB2422717B (en) | 2005-02-01 | 2007-11-14 | Intelligent Energy Ltd | Detachable fuel cell power unit for vehicle applications |
GB2434845B (en) | 2006-02-01 | 2010-10-13 | Intelligent Energy Ltd | Variable compressibility gaskets |
-
2005
- 2005-01-26 GB GB0501598A patent/GB2422716B/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-01-11 CA CA2595342A patent/CA2595342C/en active Active
- 2006-01-11 CN CN2006800031639A patent/CN101107739B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-01-11 WO PCT/GB2006/000074 patent/WO2006079781A1/en active Application Filing
- 2006-01-11 MX MX2007008944A patent/MX2007008944A/es active IP Right Grant
- 2006-01-11 US US11/814,492 patent/US8043767B2/en active Active
- 2006-01-11 JP JP2007551731A patent/JP4521445B2/ja active Active
- 2006-01-11 BR BRPI0607072-8A patent/BRPI0607072A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2006-01-11 EP EP06701351.6A patent/EP1844509B1/en not_active Not-in-force
- 2006-01-11 KR KR1020077019098A patent/KR101297304B1/ko active IP Right Grant
- 2006-01-11 RU RU2007132073/09A patent/RU2384919C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-01-16 TW TW095101570A patent/TWI382578B/zh not_active IP Right Cessation
- 2006-01-26 AR ARP060100292A patent/AR052364A1/es not_active Application Discontinuation
-
2007
- 2007-07-18 NO NO20073735A patent/NO20073735L/no not_active Application Discontinuation
- 2007-07-25 ZA ZA200706107A patent/ZA200706167B/xx unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU191123U1 (ru) * | 2018-04-09 | 2019-07-25 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ") | Ячейка проточного аккумулятора |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101107739B (zh) | 2010-05-19 |
MX2007008944A (es) | 2007-09-14 |
EP1844509A1 (en) | 2007-10-17 |
CA2595342A1 (en) | 2006-08-03 |
CN101107739A (zh) | 2008-01-16 |
US8043767B2 (en) | 2011-10-25 |
KR101297304B1 (ko) | 2013-08-20 |
CA2595342C (en) | 2014-05-06 |
EP1844509B1 (en) | 2016-03-23 |
GB0501598D0 (en) | 2005-03-02 |
TW200635105A (en) | 2006-10-01 |
AR052364A1 (es) | 2007-03-14 |
GB2422716B (en) | 2007-08-22 |
JP4521445B2 (ja) | 2010-08-11 |
GB2422716A (en) | 2006-08-02 |
RU2007132073A (ru) | 2009-03-10 |
JP2008529211A (ja) | 2008-07-31 |
TWI382578B (zh) | 2013-01-11 |
US20080145738A1 (en) | 2008-06-19 |
NO20073735L (no) | 2007-10-26 |
WO2006079781A1 (en) | 2006-08-03 |
KR20070107054A (ko) | 2007-11-06 |
BRPI0607072A2 (pt) | 2009-12-01 |
ZA200706167B (en) | 2008-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2384919C2 (ru) | Многослойная пористая пластина топливного элемента | |
US6756149B2 (en) | Electrochemical fuel cell with non-uniform fluid flow design | |
RU2351041C2 (ru) | Распределение газа в топливных элементах | |
EP1639668B1 (en) | Electrochemical fuel cell with fluid distribution layer having non-uniform permeability | |
JP5189085B2 (ja) | 燃料電池の熱及び水の管理装置並びに管理方法 | |
US20030039876A1 (en) | Electrochemical fuel cell with fluid distribution layer having non-uniform perforations | |
JP2007511888A (ja) | 改良されたプロトン交換膜燃料電池 | |
WO2005109556A1 (en) | Fuel cell and separator thereof | |
JPH08250130A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
CA2651036A1 (en) | Fuel cell water management | |
JP2009259779A (ja) | 燃料電池および燃料電池システム | |
JP2005158670A (ja) | 燃料電池システム | |
JP5364980B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4880131B2 (ja) | ガス拡散電極およびこれを用いた燃料電池 | |
US20170092968A1 (en) | Device and Method for Extending the Service Life of HT-PEM Fuel Cells | |
JP2011044297A (ja) | 燃料電池 | |
JP2005197150A (ja) | 燃料電池 | |
JP2007323874A (ja) | 導電性多孔質支持体、これを用いたガス拡散層及びガス拡散層付き膜電極接合体 | |
KR100705167B1 (ko) | 직접형 연료전지 | |
JP2009048905A (ja) | 燃料電池 | |
JP2005129431A (ja) | 燃料電池および燃料電池用ガスセパレータ | |
JP2010015759A (ja) | 固体高分子型燃料電池の製造方法および燃料電池 | |
JP2009009714A (ja) | 燃料電池 | |
JP2005158722A (ja) | 燃料電池及び燃料電池システム | |
JP2006049187A (ja) | 燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170112 |