[發(fā)明專利]用于燃料電池的燃料盒

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680048267.1
• 申請日: 2006-12-20
• 公開（公告）號: CN101341623A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣志平;J·A·德雷克;A·G·吉里辛斯基;M·J·如拉夫;R·帕夫林斯基;J·P·斯卡托基;J·沃爾克奇科;A·M·波芬格爾
• 申請（專利權(quán)）人: 吉萊特公司
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/04
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 張欽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)，并涉及相關(guān)組件和方法。

發(fā)明背景

燃料電池是能夠由典型地發(fā)生在兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物之間的電化學(xué)反應(yīng)提供電能的裝置。一般來講，燃料電池包括兩個(gè)電極(稱為陽極和陰極)以及設(shè)置在電極之間的固體電解質(zhì)。陽極包含陽極催化劑，而陰極包含陰極催化劑。電解質(zhì)如膜電解質(zhì)，典型地為離子導(dǎo)電而非電子導(dǎo)電。電極和固體電解質(zhì)可設(shè)置在兩個(gè)氣體擴(kuò)散層(GDL)之間。

在燃料電池操作期間，將反應(yīng)物加到合適的電極上。在陽極，反應(yīng)物(陽極反應(yīng)物)與陽極催化劑相互作用并形成反應(yīng)中間產(chǎn)物，如離子和電子。離子反應(yīng)中間產(chǎn)物可通過電解質(zhì)由陽極流向陰極。然而，電子通過電連接陽極和陰極的外部負(fù)載從陽極流向陰極。當(dāng)電子流經(jīng)外部負(fù)載時(shí)提供電能。在陰極，陰極催化劑與其它反應(yīng)物(陰極反應(yīng)物)、陽極形成的中間產(chǎn)物以及電子相互作用完成燃料電池反應(yīng)。

例如，在一類有時(shí)稱為直接甲醇燃料電池(DMFC)的燃料電池中，陽極反應(yīng)物包括甲醇和水，而陰極反應(yīng)物包括氧(如，來自空氣)。在陽極，甲醇被氧化；而在陰極，氧被還原：

CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e^-????????????????(1)

3/2O₂+6H⁺+6e^-→3H₂O???????????????????(2)

CH₃OH+3/2O₂→CO₂+2H₂O?????????????????(3)

如式(1)所示，甲醇的氧化生成二氧化碳、質(zhì)子和電子。質(zhì)子通過電解質(zhì)由陽極流向陰極。電子經(jīng)外部負(fù)載從陽極流向陰極，從而提供電能。在陰極，質(zhì)子和電子與氧反應(yīng)生成水(式2)。式3示出總?cè)剂想姵胤磻?yīng)。

發(fā)明概述

本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)，并涉及相關(guān)組件和方法。

在一個(gè)方面，本發(fā)明的特征在于具有外殼的盒，所述外殼包括含有聚合物的第一層和含有金屬的第二層。所述外殼包含醇燃料(例如甲醇)或烴燃料。

在另一個(gè)方面，本發(fā)明的特征在于具有外殼的盒，所述外殼包括金屬化聚合物和/或鹵化聚合物。所述外殼包含醇燃料或烴燃料。

在另外一個(gè)方面，本發(fā)明特征在于具有外殼的盒，所述外殼包括第一聚合物層和接觸所述第一聚合物層的第二聚合物層。所述外殼包含醇燃料或烴燃料。

在另外一個(gè)方面，本發(fā)明的特征在于具有外殼的盒，所述外殼包括聚合物和玻璃、陶瓷和/或碳。第一外殼包含醇燃料或烴燃料。

實(shí)施例可包括下列一個(gè)或多個(gè)特征。

所述盒可包括至少兩個(gè)外殼。在一些實(shí)施例中，所述盒的一個(gè)外殼可設(shè)置在盒的另一個(gè)外殼內(nèi)。在某些實(shí)施例中，所述盒的至少一個(gè)外殼可包括膜排氣孔。

外殼可具有最多0.13mm(0.005英寸)的厚度。外殼可包括一個(gè)具有最多約0.13mm(五密耳)(例如，最多約0.10mm(四密耳)，最多約0.08mm(三密耳)，最多約0.05mm(二密耳)，最多約0.04mm(1.5密耳)，最多約0.03mm(一密耳)，最多約0.013mm(0.5密耳))厚度的層。在一些實(shí)施例中，外殼可以不包括密封劑。

金屬可為鋁。

聚合物可為塑料。聚合物可包括聚乙烯、聚丙烯或它們的組合。

外殼可包括金屬化聚合物和/或鹵化(例如氟化)聚合物。金屬化聚合物可包括聚合物和金屬。

聚合物可具有最多約1.6×10^-4μg-cm/cm²-s和/或至少約0μg-cm/cm²-s的甲醇滲透系數(shù)，和/或最多約5×10^-15cm³(STP)-cm/cm²-s-Pa和/或至少約0cm³(STP)-cm/cm²-s-Pa的氣體(例如氧、氮)滲透系數(shù)(例如，存儲一個(gè)月之后，和/或在0.44厘米的內(nèi)部外殼體積對內(nèi)部外殼表面積的比率下)。

外殼可包括一個(gè)含有聚合物和/或金屬(例如鋁)的層。外殼可包括另一個(gè)由包括聚合物和/或金屬的層支撐的層。另一層可在包括聚合物和/或金屬的層上形成涂層。