CN1243607A - 用于微型燃料电池电源组的表面复型燃料电池 - Google Patents

用于微型燃料电池电源组的表面复型燃料电池 Download PDF

Info

Publication number
CN1243607A
CN1243607A CN98801694A CN98801694A CN1243607A CN 1243607 A CN1243607 A CN 1243607A CN 98801694 A CN98801694 A CN 98801694A CN 98801694 A CN98801694 A CN 98801694A CN 1243607 A CN1243607 A CN 1243607A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
equipment according
electrode
fuel cell
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN98801694A
Other languages
English (en)
Inventor
罗伯特·G·霍克戴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of CN1243607A publication Critical patent/CN1243607A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
    • 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
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04141—Humidifying by water containing exhaust gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04149—Humidifying by diffusion, e.g. making use of membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • 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]
    • 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
    • H01M8/1007—Fuel cells with solid electrolytes with both reactants being gaseous or vaporised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • 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
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
    • 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
    • H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
    • 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
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • 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
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04865—Voltage
    • H01M8/0488—Voltage of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
    • H01M8/1023—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon, e.g. polyarylenes, polystyrenes or polybutadiene-styrenes
    • 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
    • H01M8/1039—Polymeric electrolyte materials halogenated, e.g. sulfonated polyvinylidene fluorides
    • 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
    • H01M8/1069—Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes
    • H01M8/1081—Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes starting from solutions, dispersions or slurries exclusively of 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
    • H01M8/22—Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising carbon or oxygen or hydrogen and other elements; Fuel cells in which the fuel is based on materials comprising only elements other than carbon, oxygen or hydrogen
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

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

Abstract

一种小型燃料电池系统,使用多孔塑料膜作为燃料电池的基片。一种低成本无孔电极或中间电解质箔仅对作为离子的氢是可渗透的。新电极使直接酒精燃料电池高效。它阻止通过电解质的毒害酒精扩散。复合电极由真空淀积方法和膏剂形成。这导致与可充电电池集成的小型燃料电池系统的印刷电路结构、和用于当前由电池供电的电源用途的电源电子装置。通过直接利用酒精燃料,新燃料电池具有较高的每单位质量能量、和较高的每单位体积能量。它们比常规电池对能量用户更方便、环境危害较小及较便宜。

Description

用于微型燃料电池电源组的表面复型燃料电池
燃料电池通过在电解液、电极和催化剂存在的情况下与气体或液体反应把化学能转化成电能。以前的专利4,673,624和复型(replica)燃料电池专利申请08/531,378描述了形成燃料电池的方法，该燃料电池高效地使用昂贵催化剂，并且容易批量生产。最近在电催化剂方面的进步已经生产出直接和高效使用酒精燃料的催化剂。小型紧凑燃料电池系统设计现在是经济可行的。
美国专利5,364,711和5,342,023描述了驱动“OA(办公自动化)设备、声频设备、和无线电设备”的小型燃料电池。这些专利描述了使用小型燃料电池的优点和制造燃料电池的技术概括。基本上，两个专利使用一根油绳把液体燃料和电解液引到燃料电池，并且从燃料中除去多余的水。在低功率燃料电池中有四个吸附输入燃料和水的基本问题。第一个问题在于把甲醇燃料输送到燃料电池，因为在单膜型燃料电池中，硫酸和甲醇的溶液有短路非双极元件的危险。第二个问题在于，在低单位面积功率的操作中、和在低湿度环境中，经常在燃料电池中有水保持和重新使用问题，而不是除水。
尽管除水吸附系统在稳定燃料电池电极周围的水含量方面可能是有益的，但只有当水过多时才除去多余的水。在低功率用途中，在电解液中保持水和维持水平衡成为问题，而不是除去它。此外，没有描述用来把凝结水从多孔气体电极运动到油绳的机理。吸附系统不能单独地把水抽走，除非与液态水有物理接触，或者有把出自燃料电池显微组织的水蒸汽输送到吸附表面的某种其他机理。常规气体扩散电极用疏水材料包裹电极。
专利申请08/531,378描述了至气体歧管(manifold)亲水外表面的汽相输送。也是在专利申请08/531,378中，表面张力梯度用来把凝结水引导迁移到希望位置。第三个问题是，在美国专利5,364,711和美国专利5,432,023中描述的组件表示一种机械放置在一起的多个分离部分的系统。复杂的组件不适于批量生产。第四个问题是，不能适当地定址穿越质子导电电解液的甲醇燃料，以对于具有均匀电解液和多孔电极的低功率操作达到合理的燃料效率。
在美国专利4,931,168中，一根气体可渗透电极与甲醇燃料相接触。其目的是防止二氧化碳气泡聚集在燃料电池电极上。一种气体可渗透树脂和催化颗粒电极允许反应物和离子进出电极。气体可渗透膜不提供堵塞甲醇燃料通过的装置。
希望把燃料电池用于小型器具。H-Power Corporation与AnalyticPower Corporation合作生产一种25瓦特功率的燃料电池，以驱动录象机。期望加压的金属氢化物氢圆柱或分解氢化物用作燃料源。
缺点是这些燃料电池是双极层叠电池，并且燃料供给不方便。双极燃料电池叠层组装昂贵，并且需要电气导通的多孔气体电池隔离物。层叠电池需要额外劳动。通常对于每个电池和串联层叠的两个气体体积至少有四个气密密封。对于蜂窝电话之类的小型器具，需要6伏特输出，而每单个燃料电池可能平均0.5伏特。这表现为在非类似材料之间的48个气体密封。电池在潮湿环境中经机械接触的电气接触导致显著腐蚀和损耗问题。元件成本通过形成电池需要大量昂贵材料而升高。
随着在室温下用于甲醇直接电催化的新二元催化剂的出现，如Pt(铂)/Ru(钌)，为燃料电池打开了新的参数。运用高能密度社会可接收燃料的直接供给燃料燃料电池是可能的。如果燃料电池能在室温和室内压力下运行，那么没有限制燃料电池尺寸或功率大小的热或复杂性比例因素。发展的下一步就是降低催化剂成本和简化燃料电池组件，以降低成本。
本发明使用在专利4,673,624中和在共同待决表面复型燃料电池申请08/531,378中描述的燃料电池，形成一种小型电源，带有或不带有诸如可充电电池之类的电气存储装置，目的是为可携带电子装置提供电力。输出功率调节装置可以与该燃料电池结合，以允许电池提供希望的电输出。电子控制调节直流电压输出，当为了较大电流降低燃料电池上的电压时使用电子切换以提供恒定电压，或者提供任意交流波形功率电流和周期地电气启动燃料电池催化剂。该组件装在一个保护它的容器内，并且把它装配成产品。至燃料电池的燃料和电气连接可以减少到两种连接。在随后的组装中，把电气连接分离，以使电极图案比较简单并避免电池中的任何高电压过渡(tension)区域。气体连接是压装(铆钉、棘齿、或螺母和螺栓连接)。这使燃料电池易于在批量产生中组装。
具有非双极层叠的新燃料电池消除了以上燃料电池问题，并且把密封总数减小到两个或三个。机械接触的数量是两个或三个，并且可以保持远离潮湿环境。对于小型器具市场，关键是新燃料电池设计允许电池迅速组装和可重复地进行。
新发明的其他特征在于，因为表面复型燃料电池是一种软膜包装，所以他们可以包裹在防护容器中。燃料电池可以折叠以把电池包装成紧凑体积，同是仍保持气流通道。燃料电池可以包装成标准电池物理外形，以装配到为电池而设计的多种器具中。
对于大功率用途，电池可以沿一根共用功率和气体供给管层叠。如在较小电池中那样，电气和燃料连接是共用的。
对于较大功率用途，其中在升高温度下运行燃料电池和主动使氧化剂空气流动是便利的，新发明使用一种水和热对流交换器，以保持燃料电池的温度和高湿度，同时交换来自较冷燃料或氧化剂气体源的气体。在热交换器中热和水通过膜交换。膜可以是浸渍有固态聚合物电解质的多孔膜，或者是类似的水可渗透膜。与典型低机械强度可渗透材料相比，通过浸渍机械坚固的多孔膜，比起简单使用可渗透材料的均匀膜来提高了可渗透材料的强度和利用率。在燃料电池的显微组织中有一些新的变型，燃料电池电极可以按层制造，并且一个特殊内电极层可以用来隔离电解液，并且用来防止电解液通过反应物或产物扩散。一个无孔只有氢可渗透的金属膜可以通过用薄膜淀积金属堵塞塑料基片的小孔形成。这种膜可以合并到燃料电池中作为电极，或者可以单独地用在电解液中。
通过当淀积电极图案时掩蔽他们可以形成一个简化组件，并且离子轧制可以用来清除燃料电池之间的间隙。通过折叠一个燃料电池阵列可以组装燃料电池阵列，其中在膜的一侧制成电池互连路线、电池断路器、及燃料和氧化剂电极。
燃料电池通过使用具有独特特性的无孔膜电极利用浓缩甲醇和空气工作。为其扩散性能而试验的无孔膜电极，当用氢水合时，具有使其本身与氧和惰性性气体隔离的非常独特特性。薄Pd膜由于喷镀薄膜淀积组织在其中具有很小的空隙。假定当水合发生时，钯膨胀并且填满小空隙。当把钯/铂/钯膜水合21小时，使氩气在膜的相对侧上时，也观察到这种密封特性。氢扩散也下降到开始扩散速率的17％。在暴露于空气和氧之后，恢复原始的高扩散速率。理论是，来自系统中管系的烃类、以及空隙封闭毒害钯催化场合。
半渗透膜电极的特征具有与其他燃料电池的决定性差别。
小型燃料电池系统使用多孔塑料膜作为燃料电池基片。低成本无孔电极或中间电解质箔仅对于作为离子的氢是可渗透的。新电极使酒精燃料电池直接提高效率。它中断通过电解质的毒害酒精扩散。通过真空淀积方法和膏剂形成复合电极。这导致与可充电电池和电力电子装置集成的小型燃料电池系统的印刷电路结构，以供电当前由电池供电的器具。通过直接利用酒精燃料，新燃料电池具有较高的单位质量能量、和较高的单位体积能量。他们比常规电池对能量用户方便、环境危害小、及价格便宜。
本申请的主题在于，添加从上次申请以来在复型电池方面已经发生的进步，并且描述复型燃料电池的多种新颖用途。一种关键新的进步在于仅对作为离子的氢可渗透的低成本无孔电极的进一步发展。这又增大了直接酒精燃料电池的效率和实用性，因为它中断了通过电解液的毒害酒精扩散。使小型酒精供给动力的燃料电池是实用的。
小型燃料电池的最明显用途是当前由电池、特别是可充电电池供电的用途。通过直接利用酒精燃料，燃料电池比常规电池具有较高的单位质量能量、较高的单位体积能量、对能量用户更方便、环境危害较小、及价格较便宜。
本发明的这些和进一步的及其他目的和特征在本公开中是显然的，该公开包括以上和正在叙述的说明书、以及权利要求书和附图。
图1A和1B是配置成供电带有可充电电池的蜂窝电话的一种燃料电池的正视和侧视剖视图。图1A是内部蜂窝电话视图。图1B是一个中心线剖视图。
图2是图1B中所示电池内的针-燃料(needle-fuel)连接的放大剖视图。
图3A是图1A中所示燃料电池的外部气体歧管视图和燃料电池的电气连接。外气体歧管层以放大剖视图表示在图3B中。
图4A表示图1A和1B的燃料电池的空气电极层淀积图案。
图4B是淀积电极的放大剖视图。
图5A表示在图4A的空气电极下的一个电解质基体层。
图5B是通过连接的放大剖视图。
图5C是刻蚀核颗粒径迹膜(nuclear particle track membrane)基片的放大面向视图。
图6A表示与图4A的空气电极相对的一个燃料电极层淀积图案(pattern)。电极淀积的放大剖视图表示在图6B中。
图7A表示图1A和1B燃料电池叠层的中心内的一个燃料歧管。
图7B是图1A的放大剖视图。
图8是在图图1A和1B中所示蜂窝电话电源中使用的燃料电池组件的分解视图。
图9是本发明使用粉末支撑催化剂、甲醇燃料、无孔电极和表面复型燃料电池电极的放大剖视图。
图10表示用于折叠燃料电池组件的电极淀积图案。通过淀积层的夸大厚度表示在图10B中。
图11是带有内电解质膜的折叠燃料电池组件的分解视图。
图12是绕折叠燃料电池组件层叠的气体歧管的分解图。
图13是装有在D-电池(D-cell battery)物理外形的液体燃料安瓿的折叠燃料电池的分解图。
图14A、14B、和14C是D-电池配置的外部竖直和水平剖视图。
图15表示带有水和热交换对流交换器的新燃料电池发明。
本发明的两个典型实施例表示在附图中。图1至8表示供电蜂窝电话的一种配置。图9表示燃料电池的显微组织与复型燃料电池电极的差别。图10至14表示由一种折叠方法形成的、且配置成标准D-电池外形的燃料电池电源组。图15表明燃料电池的空气输入如何使用一个水和热交换器，以允许燃料电池在较高湿度和温度条件下工作。
图1A和1B表示配置成带有一个可充电电池11的一个塑料壳体3的表面复型燃料电池12，以为蜂窝电话提供电力。燃料电池通过铆钉1和一根带有橡胶密封9的燃料针6保持定位。通过燃料电极上的电气触点10和氧电极上的接触铆钉1进行电气接触。在燃料电池组中，燃料电池12围绕可充电电池11。燃料5包含在一个燃料箱瓶4中。燃料5经燃料针6输送到燃料电池12。重新供给燃料的操作是打开壳体3，并且在刺破由瓶盖7保持的橡胶膜8之后卡入燃料瓶4。燃料瓶4由保持弹簧2保持到位。保持弹簧还带有一个卡入凸缘159，以锁在蜂窝电话上。在这个实施例中的保持弹簧2和正极14是一个切削和成形的板状金属片。负极13也具有单片结构。对于这个具体的实施例，正极14和负极13配置成与Motorola(摩托罗拉)MicroTAC蜂窝电话和充电轭配对。电源可以充电以及供给燃料。
图2表示燃料针连接的放大剖视图。在该图中，装有燃料5的燃料瓶4表示为被刺穿在燃料针6上。在工作中，燃料5经针中的毛细管15吸入到燃料针6中。装有或定尺寸毛细管15作为把燃料以控制方式运送到燃料电池的燃料油绳。一旦燃料到达燃料针6的底座，在针侧面的燃料流动口27就允许燃料吸入和蒸发到燃料歧管22中，并且输送到燃料电极21。通过燃料歧管22的运输可以通过蒸发和凝结，或者通过经燃料歧管22中心的液体吸入。表示了两个燃料电池12的电解质20。它是一个背对背层叠的两个燃料电池12的系统。为了保证燃料瓶4对燃料电池12的密封，这里有三个垫圈：第一个是密封瓶盖7与燃料瓶4和与燃料针6的橡胶膜8。第二个是用铆钉折片16保持的上环形垫圈24。该垫圈密封燃料针6和燃料电池12，并且还起纸状燃料电池12的柔和机械夹具的作用。第三个垫圈是形成柔和机械夹具另一侧、和对于燃料电池12与燃料电极触点26的密封的低垫圈25。通过燃料接触电极26和接触垫片28对于燃料电池制成电气触点。绕电气触点的刺破点清理空气歧管18以及空气电极19。负板状金属接触电极13表示为从图中取出电流。
图3A和3B表示当放平时燃料电池12的外观是什么样的外部视图。正空气电气铆钉连接14表示成夹持燃料电池区域30外侧的燃料电池12的端部、和边缘密封32。基本原理是保持空气电极接触区域29离开电解质20。燃料铆钉31形成其在燃料电池12中心的燃料和电气连接。来自燃料电池的电流经板状金属触点13、14输送到外部坚固电气触点。关于这些触点的工程挑战之一是进行从大量金属的系统至薄机械和电气燃料电池组织的连接，而不撕开燃料电池12的组织或使之疲劳。边缘密封32是热焊接或粘结密封。在图3A的视图中，空气歧管30覆盖着燃料电池。图3B中的歧管的显微剖视图示意地表示一种膨胀的Teflon(聚四氟乙烯)组织34，用Nafion35湿润Teflon纤维34的外表面。在Nafion35外表面上覆盖的是一层水蒸汽不可渗透而氧可渗透的膜157。覆盖层157带有当Nafion35因高湿度膨胀时而开大、而随低湿度关小的裂缝和孔158。这提供了调节燃料电池周围的湿度的机理。这种组织还保持凝结水不会聚集在电极的表面上，同时允许水凝结在空气歧管的外表面上。凝结水被抽吸通过空气歧管的外表面，或者蒸发跑到外部空气36中。外部区域35为燃料电池提供一个湿度调节源。
在图4A中，接触铆钉14、31和空气歧管30已经拆去，并且仅显示空气电极图案。空气电极图案38通过多孔塑料基片43顶部上的掩模淀积。如图4B中所示，放下的第一层是电解质20，作为在酒精溶剂中5％Nafion的溶液淀积(Solution Technology Inc.(溶液技术公司)，P.O.Box 171，Mendenhall，Pennsylvania 19357)。它然后干燥，离子铣以使表面粗糙，及在真空室内用诸如铂之类的催化剂膜46的喷镀层覆盖。喷镀诸如金之类的体导体膜47。诸如等离子聚合的Teflon之类的疏水膜44淀积到电极的外表面上。就本系统而论，电解质20通过疏水层44保持没有凝结水，并且空气49电解质界面48保持在燃料电池电极孔45内。空气49的扩散路径通过使用次微孔直径45保持短路。表示在图1B中的燃料电气连接10通过保持掩盖的氧电极47、46、44远离燃料连接40而提供。正电气连接14通过屏蔽电解质20和疏水膜44、留下金接触区域37而提供。电解质20可以通过离子铣除去。在催化剂膜46和体导体膜47的淀积期间，可以掩蔽出燃料电池之间的隔离物42。在燃料电池之间的隔离区域42中，离子铣掉电解质，并且淀积疏水膜44。该燃料电池系统带有两组远离燃料连接区40的燃料电池39和41。
在图5A中，表示下面的电解质基体层。开始的材料是一层多孔膜，如图5B和5C中所示的刻蚀核粒子径迹塑料膜Nuclepore59。穿透接触区域51、52、57通过通过多孔膜59喷镀体导体得到。在淀积电解质20之前，通过使用一系列体导体淀积、随后是离子铣以使通过膜中的孔58淀积来产生穿透淀积。对膜的两侧这样做以完成穿透接触区域51、52、57。电解质58通过浸渍和干燥作为酒精溶剂中5％Nafion的溶液淀积。通过离子铣清除电解质20、58中的燃料电池间隙50。通过离子铣也可以清除电解质20、58中的穿透接触点51、52的表面。对于图4A中所示的燃料电池电极38，留下燃料电池区域53、54用电解质覆盖。
在图6A和6B中，表示燃料电极淀积。燃料电极区域60用电池隔离间隙42屏蔽。电气触点55是体金属(bulk metal)穿透触点。以横截面表示电极的微观细节。为了形成燃料电极，使用对多孔塑料膜基片59的相对侧的相同顺序淀积。Nafion电解质58淀积到多孔基片59上。通过在多孔基片59顶部上的掩模淀积燃料电极图案60。放下的第一层是电解质20、58，作为在酒精溶剂中5％Nafion的溶液淀积(Solution Technology Inc.(溶液技术公司)，P.O.Box 171，Mendenhall，Pennsylvania 19357)。该层然后干燥，离子铣以使表面粗糙，及在真空室内用诸如铂之类的催化剂膜63的喷镀层覆盖。喷镀诸如金之类的体导体膜62。诸如等离子聚合的Teflon之类的疏水膜61淀积到电极的外表面上。就本系统而论，电解质58通过疏水层61保持没有凝结水，并且燃料气体150电解质界面64保持在燃料电池电极孔45内。在图5中以前所示的电解质基体上覆盖燃料电极淀积层，以制成穿透连接51。
在图7A和7B中，表示燃料歧管。这是燃料电池12的中心层，并且歧管22压住两组燃料电池12。第二组燃料电池是一个复制组。在微观横截面中，歧管材料是一种疏水材料，如膨胀Teflon纤维34。歧管的中心区域65借助于一个涂层如Nafion成为亲水的。歧管的外表面66是疏水的。为燃料进口提供一个孔67。
图8表示电池组件的分解视图。表示的空气电极接触铆钉1带有把空气电极19夹持在一起、并进行电气接触的铆钉折片16。燃料针6刺透燃料电极21的中心和燃料歧管22，以经接触垫片28进行电气接触。夹持压力和密封通过低垫圈环24、和上垫圈环25实现。穿透触点51表示在空气电极图案19的尾缘处，并且然后一直到燃料电极21前缘的边缘。连接的这种图案实现通过单膜59“缝合”的希望串联电池连接电流路径。表示的空气歧管23夹着第一组燃料电池68、燃料歧管22及第二组燃料电池69。在密封在空气歧管23边缘上的外缘32处，热或粘着密封膜的叠层。燃料电池组件12安置在图1中所示的电源系统中。
图9表示带有粉末催化剂和半可渗透电极的表面复型燃料电池的一种混合设计的放大视图。该结构第一值得注意的特征是由三层制成的半可渗透电极。第一层膜是用一个宽角度喷镀源淀积的氢可渗透金属膜79，以形成多孔材料81中的孔82内塞80或直接涂在固态电解质83上。一个例子是在具有15毫微米直径孔的Nuclepore滤膜上的20毫微米厚钯膜。第二层结构金属膜78，如铂，淀积到氢可渗透金属膜79上，以减轻在诸如钯之类的多种高可渗透金属中出现的水合诱导裂缝。第三层氢可渗透金属膜77，如钯，淀积在结构金属膜78上。第三层金属，如Pt/Ru/Pd的混合物，需要能够接收氢离子，并且对酒精燃料具有催化活性。
分层结构的动态特性是，两层外金属膜77和79具有高的氢可渗透性、具有高的氢离子浓度、及具有高的氢离子表面接收速率。他们用作活动离子化氢在结构金属膜78任一侧的储存库。结构金属膜78本身具有低的氢离子接收表面速率，并且具有低的氢离子平衡浓度，但是用表面涂层77和79作为氢离子的高效导管，并且它不会由于水合破裂。形成半可渗透电极的另一种方法是用一种金属合金的淀积，这种金属合金呈现出对氢离子的高可渗透性，对其他离子的低可渗透性，不会由于氢水合破裂，及其表面对于氢和酒精具有催化活性。
在只有氢离子可渗透的电极77、78、79的表面上，粉末催化剂颗粒76，如Pt/Ru涂敷的活化碳(在VULCAN X-72碳上的20％重量Pt、10％重量Ru，来自Electrochem Inc.(电化学公司)，400 W.Cummings Park，Woburn，MA 01801)，作为带有在酒精中溶解的5％电解质Nafion的溶液(Solution Technology Inc.(溶液技术公司)，P.O.Box 171，Mendenhall，Pennsylvania 19357)的印剂而淀积。淀积的膏剂76被干燥、离子铣、及用30毫微米的Pt/Ru膜74喷涂，以加强催化剂颗粒76对外部可渗透膜77的电气连接75。30毫微米的Pt/Ru膜75，由于颗粒76的遮盖和电解质72被水合时的膨胀，具有用于酒精燃料71渗透的孔73。
表示为甲醇和水96的1∶1混合物的酒精燃料71，扩散到燃料电解质72中，并且然后在催化剂表面76和77上催化裂解，伴随着氢离子151的净产生。氢离子151或者由通过颗粒76扩散或者进入燃料电解质72中和进入可渗透膜77中，从催化剂颗粒76运动到外部可渗透膜77中。由甲醇和水96的裂解形成在外部可渗透膜77上的氢离子扩散到可渗透膜77中。在形成氢离子的过程中从燃料96除去的电子152，通过电极76、77、78运动到外部电气负载，并且到达氧电极86、87、88、89处。
为了把燃料输送到燃料电极75、76、78和79，一个多孔疏水燃料歧管70用来仅允许燃料蒸汽到达电极表面74。燃料歧管70由诸如膨胀Teflon或Microporous聚丙烯(3M公司)之类的材料制成。
氢离子151，在他们被吸收到外部可渗透金属77中之后，通过结构金属78扩散，并且到堵塞孔80和电解质83的电解质界面上。电解质可以是溶液淀积的Nafion，并且它可以在化学成分上与燃料电解质72不同，因为它由只有氢可渗透的电极77、78、79隔离。在堵塞孔80和电解质83的界面处，就是氢离子进入电解质83的地方。氢离子然后通过诸如Nuclepore滤材之类的多孔基片塑料层的电解质填充孔82、84行进。在内多孔膜84中的孔84选择成优化孔隙度，以优化导电性、扩散速率、和系统成本。当氢离子151到达氧电极86、87、88、89、154、155时，他们与靠近氧电极86、88、89、154的催化表面的氧离子153结合。
氧离子153通过催化剂86、88、89、155在电解质83中溶解的氧气91上的催化作用产生。氢离子151与氧离子153结合的最终产物是水94。产物水94溶解在电解质83中，并且然后作为产物水蒸汽94扩散出。一个多孔疏水涂层淀积在催化剂颗粒89和电解质83的表面上，以防止液态水凝结在氧电极89、83的外表面上。
通过把一层诸如金之类的金属导体膜154喷镀到多孔基片81上，并且然后把铂之类的催化剂膜155淀积到金属导体154上，形成氧电极153、154。电极154、155和多孔基片81用溶液涂敷有诸如Nafion之类的电解质83。
氧电极86、87、88通过把一层诸如Pt之类的催化剂膜86喷镀到Nafion涂敷的多孔基片塑料81上而形成。然后喷镀一层诸如金之类的第二体导体金属膜87。一层外催化剂表面膜88喷镀在体导体膜87上。带有内多孔膜84的燃料电极膜81、77、78、79和氧电极81、83、86、87、88的叠置用5％Nafion溶液组装，并且干燥。添加粉末催化剂颗粒89作为5％Nafion溶液的印剂膏。通过PTFE单体的真空等离子聚合淀积疏水涂层90。添加这层膜以防止液态产物水凝结在空气电极89的表面上。可以添加离子铣步骤，以增加电解质83表面-空气接触91。
通过遮盖和擦破PTFE倾斜淀积的表面凹坑93，或者通过简单地淀积一个多孔膜淀积层，使外电极表面89、93对空气是可渗透的。压住燃料电极90的是一层疏水多孔气体歧管膜92，如膨胀的PTFE。调节燃料电池水含量的两层膜建在燃料电池上。第一层是布置在氧电极89、83的表面上对氧最好可渗透而对水可渗透较差的膜90。该膜通过聚氯氟乙烯(polychlorofluroethylene)膜157的等离子聚合，形成在诸如Nuclepore滤材之类的多孔基片161的表面上。燃料电池的输出通过经电气负载160的电子152输送。
图10表示在多孔塑料基片上的淀积图案，以形成一个折叠组件燃料电池。在这个实施例中，通过用图9中描述的材料层涂敷诸如Nuclepore滤膜之类的单片多孔塑料膜97，形成燃料电极107和空气电极103。
有四层形成燃料电池的通用淀积。第一层是体电极金属淀积，如金，通过掩模淀积在所有燃料电极区域107、电极106的周围、空气电极区域103、正褶边触点104及负褶边触点101中。褶边触点区域104、101开狭缝98，以形成带有体金属端盖的指状触点。这些体电传导电极可以在厚度上是渐减的，以优化导电性和成本：在平行于电极折褶105的燃料电池膜97的边缘处最薄，而在电极106的周围最厚。燃料接片100也可以涂敷有体金属导体，以改进对燃料的不可渗透性。燃料接片100、电池断路器102、及褶边触点，可以是在辐射之后而在刻蚀Nuclepore材料基片97之前通过热退火产生的膜的不可渗透区域。
燃料电池电极107的第二涂层通过掩模被溅射、蒸发或喷涂到电极区域，如早先描述的那样。
第三组电极，空气电极103，通过掩模被溅射、蒸发或喷涂到电极区域。第四层是诸如溶液淀积Nafion之类的电解质，并且一般穿透刻蚀核粒子径迹膜97的内部多孔区域浸渍。电解质淀积在燃料电池电极107、和103上。图9表示电解质淀积的细节。电解质或者不淀积在褶边触点103、101、燃料接片100和电池电气隔离物102上，或者通过离子铣从他们上面除去。当电池在中心线105上折叠时，燃料电池99的边缘密封区域表示成围绕燃料接片100和燃料电池电极107的边缘。
图11表示内膜和折叠组件的插入。内多孔膜109，如Nafion浸渍的Nuclepore滤材，插入在折叠线为105的燃料电极107与空气电极103之间。电解质溶液108，如5％的Nafion溶液，添加在燃料电极107与空气电极103之间。带有Nafion的组件在摄氏80与110度之间干燥和熟化。电极106的周围外壳被表示为在电极折叠105的周围。褶边触点110、104、101表示成膜中的狭缝98。表示的边缘密封围绕着燃料电极107和电池断路器102。表示燃料进口接片100。
图12表示用空气歧管113和燃料歧管111组装的折叠燃料电池112的分解视图。空气歧管113是诸如膨胀的PTFE之类的疏水空气可渗透板材，被压在燃料膜112上。燃料歧管具有一个诸如膨胀的PTFE之类的内多孔疏水表面、和一个如图7中所示抽吸燃料的内区65。燃料歧管的外表面是对于燃料和水不可渗透的、而对二氧化碳可渗透的膜，如聚氯氟乙烯(Kel-F3M公司)。燃料歧管外表面二氧化碳可渗透性为由甲醇和其他烃类的裂解产生的产物二氧化碳提供一个出口。为了提供足够高的二氧化碳可渗透性和低成本，燃料歧管的外表面可以是Nuclepore膜真空淀积聚氯氟乙烯、和诸如硝酸纤维素之类的保护气体可渗透漆涂层的叠合。燃料歧管111压住燃料电池膜112，并且该系统被热密封或用聚酯环氧(polyester epoxy)沿边缘密封表面114粘结。
图13表示把燃料电池折叠成圆柱几何形状、以匹配标准D形蓄电池的物理外形的组件。燃料电池组件117用面向外的空气歧管表面113缠绕。燃料接片100弯曲过来，以由燃料针和端盖115刺破。一个燃料垫圈116放在燃料接片100上面，并且一个燃料垫圈118放在燃料接片100下面。负褶边接片101弯曲，并且使一个悬臂梁弹簧贴着负端盖115的内表面接触。正褶边接片104弯曲，并且使一个悬臂梁弹簧贴着负端盖122的内表面接触。燃料填充的燃料箱119，如甲醇和水填充且密封的聚乙烯圆柱，向上在燃料电池组件117内滑动。当燃料箱119的壁由燃料针端盖115刺破时，进行对燃料电池的燃料连接。端盖115、122通过连接到介电管121上保持在一起，如通过通过和拧紧盖和管、把介电管粘结或热熔到端盖上。一个间隙130留在燃料电池组件117中，并且介电管121制成透明的，以允许目视检查燃料液位。介电管121具有形成在其中的通气孔120，以允许空气进入和生成气体和蒸汽出去。通气孔的数量和大小在战略上用来节制氧扩散吸入量和水扩散除去速率。
图14A、14B和14C表示以标准D形物理外形组装的燃料电池。表示的三个视图是：在图14A中的外部侧视图、在图14B中通过中心线的侧剖视图、和在图14C中俯视水平剖视图。外部视图表示是5.8厘米长和3.3厘米直径的标准D-电池162的主要尺寸。在纵向剖视图中，正端盖122经褶边触点104电气接触燃料电池126。燃料箱壁124设计成具有一个端部对准凸缘123，以在燃料箱124上提供一个对中和正压力点。对准凸缘123也可以是填充燃料箱之后的热密封点。在燃料箱124斜插在燃料针127上的另一端处，提供对中对准。负端盖115经负褶边触点101电气连接到燃料电池126上。燃料针127表示成透过燃料箱壁124，浸在燃料125中，及由燃料垫圈118和116密封。通过针且到燃料接片100的燃料路径机理除没有使用接触垫片28和铆钉折片16之外，与图2中所示的相同，因为在这种情况下的负电气连接经褶边触点104而不是燃料连接来进行。在水平剖视图中，表示出燃料窗口间隙130，以允许方便地目视检查燃料液位。为了使燃料检查方案有效，燃料箱壁124和介电管121在窗口间隙130中需要是透明的。在燃料箱与燃料电池126的内表面之间留下一个气流间隙128，以允许二氧化碳通过扩散除去。在介电管121与燃料电池外表面126之间留下一个气流间隙129，以允许氧扩散和水经通气孔120从燃料电池126中除去。
图15表示燃料电池如何联接到一个水和热对流热交换器上的示意图。在这种情况下，燃料电池的功率值高得足以值得主动空气流动，或者需要在诸如摄氏80度之类的以上环境条件下操作燃料电池的优点。表示出一种使用带有热传递膜139的对流热交换器方案。热传递膜139在入流131和出流空气144之间传导热和水分。水可渗透膜139可以是一种复合结构，如Nafion浸渍的Nuclepore滤材，该滤材由于Nafion是水可渗透的，并且从多孔Nuclepore基片得到其结构强度。在操作中，进口空气131经风扇156吹入进气管线140。随着空气由输出空气144加热，它吸收经143通过热交换膜139扩散的水分。热和水分在入流空气140与出流空气142之间借助于相对平行气流141交换。进口空气131到达加热和湿润的空气电极138处。燃料电池136、空气电极138、电解质137、燃料电极134、燃料135、及热交换系统用132热隔离。
以上描述包含诸具体例子，这些例子不应该理解为对本发明范围的限制，而是作为最佳实施例的示例。选择了Nafion电解质和Nuclepore滤材，因为他们具有熟知的性能。多种其他变更是可能的。
显微组织
添加到以上专利申请的多种新概念是解决使用烃类燃料、或简单使用带有通过燃料电池可以扩散的杂质的含杂质燃料的问题。如果这些诸如甲醇或乙醇之类的烃类扩散到氧电极，则降低氧电极的性能，而且简直就是燃料电池未用燃料的泄漏。防止这些损耗的常规燃料电池技术是使用较厚的电解质，以足够高的功率密度运行燃料电池、试图在燃料到达氧电极之前使用所有的燃料，及降低燃料浓度。所有这三种技术都具有以牺牲某些其他性能参数为代价，简单增大对酒精或杂质扩散速率的阻力的问题。唯一的解决方法是电化学催化电极上的烃类，并且然后使氢离子通过对氢可渗透、但对烃类不能渗透的电极。氢离子然后重新在该电极出现并进入第二电解质，并且行进到氧电极。这种方案用两个外部电极形成，并且一个第三内隔离扩散电极或扩散电极可以是燃料或氧化剂电极的下层。对于烃类电极感兴趣的具体情形是分散在Pd/Ta/Pd或Pd/Pt/Pd氢可渗透电极上的Pt/Ru合金。确定为Ta或Pt的内支撑金属可以是各种氢可渗透材料，如对游离氢可渗透的过渡金属元素。如Pd/Ag为77％∶23％的原子百分比合金(适用于氢氧化物电解质)。材料的选择也取决于与电解质的相容性。电极的Pt/Ru侧浸泡在酒精和硫酸电解液中。氧电极是Pt/Ru电极或其他适当的氧电催化金属。氧电极使用一种固态聚合物电解质。电解质优选
三个特征来自多孔基片的小孔几何结构和电解质。第一个是对于由燃料电池期望的性能范围电解质传导对扩散速率的简单优化。为了优化燃料电池，估计希望的电流密度，并且然后优化欧姆损耗与反应物扩散速率比值。优化的一个例子是其中通过扩散把反应物输送到电极的燃料电池。对于2.9毫米的内部气隙通过周围空气冷却除去热、和保持燃料电池温度免于升到摄氏80度以上的目标，把电流密度极限设置到约每平方厘米50毫安以下。电池密度约是先有技术状态固态聚合物燃料电池的1/50(US,5,234,777)。因而，支撑膜的电解质填充孔用来中止扩散和离子传导流动，以保持燃料电池处于最佳的离子传导性和反应物扩散阻力值下。就包含电解质和减小孔隙度的机理而论，由于把结构减薄以保持最佳性能，所以它导致电解质的总利用率与多孔基片厚度的平方成反比。这减少了诸如Nafion之类贵重电解质的使用，其次减小了燃料电池的成本。
第二个特征来自固态聚合物电解质的推测分子对准，如由刻蚀核粒子径迹膜的对准大表面区域或具有类似结构的介电物质组织的Nafion。期望传导性高达均匀电解质的20倍的提高。如果用于分子种类的扩散可渗透性是常数，那么这也能导致比扩散速率高净20倍离子的提高。
第三种效果是，如果在分子扩散种类(如氢气)之间的平均自由行程类似于或大于多孔结构中侧通道的尺寸，则比起简单梯度横截面模式来扩散速率有减小。扩散特性落入真空系统中分子流扩散的领域，其中壁涡流，如在风管中，可能影响管子的传导。结果也具体化成，为离子和用于各种分子形式的侧面死端空穴提供对准的传导路径。具体的实施例是两层或多层带有比各种分子形式平均自由行程小的孔的膜的层叠，其中膜之间的间隙起侧通道的作用。或者按其分子之间的各种分子形式平均自由行程的比例，简单地具有到系统中主要离子路径的侧通道。该扩散阻力机理也可以用在其他混合离子和非离子扩散系统中，如光电、热电以及热离子系统。
折叠设计
在柔性单基片板上形成燃料电池的所有电极的一种非常简单方案是一种折叠结构。在这种结构中，电池互连路线、电池电气隔离、及燃料和氧化剂电极制在膜的一侧。然后通过折叠膜组装燃料电池。该结构还允许燃料电池由市场上可买到的诸如Nuclepore滤材之类的均匀多孔基片形成，其中可以插入任意数量的内电解质层。在燃料电池构造中的额外自由度，通过限制孔隙度有助于优化燃料电池。控制电解质微观几何结构对燃料电池的性能是有益的。通过几何结构或化学性质，使用内膜最好堵塞离子输送上的不同分子形式。
电极层
燃料电池电极有两种主要功能：第一种是电催化燃料或氧化剂，而第二种是把出自燃料电池的电子电气传导到电气负载上。这两个功能和性质在单辅助材料中经常不能实现：大表面积的催化剂结构，因为通过结构的曲折电气路径，具有低的电导率，而高电导率结构具有很小表面积的光滑表面。一种具有两种材料优点的方法是，使光滑电极层与大表面积的催化剂相连，如喷镀金膜的电极用由活化炭粉末支撑的催化剂涂敷。
简单屏蔽
一种在多孔介电基片上形成一个燃料电池电极阵列的简单方法是，通过掩模图案溅射、真空蒸发或喷涂金属和电解质溶液。可以使用象喷墨印刷或分子束淀积那样的引导淀积。诸如离子铣和激光烧蚀之类的引导除去方法被用来限定电极。以前的专利申请US08/531,378描述了产生自屏蔽基片的更成熟方法。对于市场可买到的均匀多孔塑料基片，如Nuclepore滤材，通过掩模形成电极图案是简单和实用的。多种其他印刷和石版印刷技术也可以用来把燃料电池和电路置于多孔塑料基片上。喷墨印刷可以用来在电极图案和燃料电池电极上喷涂，燃料电池电极作为催化、和导电的颗粒和或电解质的膏而配成。静电印刷的使用也是可能的，其中成象材料、催化剂、导电物、电解质、或绝缘颗粒也静电吸收到燃料电池基片的表面上。使用真空汽相淀积电极图案以然后通过电镀或吸引带电颗粒而加厚的组合，用来建在来自以前淀积的图案上。光刻工艺和/或电化学处理也用来限定或形成电极图案。
准直的电解质
使用锁进准直(collimated)介电材料中的电解质的独特特征在于它没有侧向传导性。反应物的扩散主要限于准直孔的方向。这两个性质对在单膜上的相邻燃料电池叠层的燃料系统显出一个优点。如果从相邻燃料电池之间的电气隔离区域中的表面基片消除电解质，则旁通路线被切断。另一种变化是，在添加电极和电解质之前，电池隔离区域可以简单地是基片塑料的无孔区域。用刻蚀核粒子径迹膜这样做的一种简单方法是，或者不照射这些区域，或者在照射之后而在刻蚀之前将它们进行热退火。准直的另一个特征在于，当在无孔电极中有针孔缺陷泄漏时，燃料泄漏的侧向扩展由于准直，被限制成直接通过电解质到燃料电池电极。这限制了氧化剂电极毒害的程度。
热和水交换
带水电解质燃料电池的一个特别问题是，如果他们工作在温度和反应物湿度的范围下，则电解质的水含量改变。这可能导致电解质的次最佳性能，电解质或者干燥或者浸坏电极。为了解决这个问题，使用一个热和水对流交换器。热和水对流交换器的结构是，使用薄的水可渗透膜作为热交换元件。为了热和水传递的高速率，这些膜需要很薄。为了结构完整性，膜由使用高强度基体的复合材料制成。基体浸渍有水分交换材料，如Nafion或硝酸纤维素。
对于非主动流动的燃料电池系统，使用一层水分保持膜，以在该点以上或其中电解质如果直接暴露于空气则会脱水的温度下工作。通过把氧电极用一层膜涂敷或空气歧管形成该膜，从而对氧是可渗透的而对水渗透性较差。膜是无孔的或具有断续的孔。断续的孔提供一种释放过多液态水的机理。
渐缩的电极
如果电极厚度从最小厚度，为了导电，渐增到电极离开燃料电池的点，并且进行到下一个相邻电池的连接，则在这些薄膜燃料电池发明中电气传导电极中的金属量得到优化。
蒸汽燃料输送
在没有运动部分的小型燃料电池中，有两种输送甲醇燃料的主要装置。第一是使用燃料至燃料电池电极的抽吸。但液体抽吸要求燃料与燃料电池电极有液体接触。这会导致早先描述的问题。如果在燃料到达燃料电池电极之前汽化，则消除了物理接触问题。使用的是，把液态燃料吸出燃料瓶、把燃料抽吸到靠近燃料电池的层中、及然后使用通过疏水基体的蒸汽运送以到达燃料电极表面的组合。对于这些低功率密度的燃料电池，其中空气电极环境冷却并且仅通过扩散供氧，燃料蒸汽扩散速率快得足以跨过0.1毫米至20毫米的距离。
无孔电极
在本发明中非常薄的柔性金属箔由塑料基片支撑着。这些箔膜的实际使用在于满足直接供给燃料的酒精燃料电池中的需要，以堵塞通过电解质的的甲醇扩散，同时高效地传导离子电流。如果把箔制得薄的足以满足必需的通过速率和经济性，则金属箔解决了该问题。为了形成薄箔电极，呈现氢化学吸附的大范围金属元素淀积到多孔基片上或直接淀积在固态电解质上。用比基片孔径厚的宽角度氢可渗透金属喷镀，实现孔的堵塞。此外，金属箔可以分层建立，以提供各种性能。注意在文献中，低于200摄氏度，气体通过金属箔的扩散速率大部分由箔表面上的化学吸附速率支配(Vielstich，1965年)。对于纯氢燃料电池，在箔两侧上的诸如铂之类的催化剂表面层增大了氢通过电极的通过速率。就直接甲醇和烃类燃料电池而论，膜的烃类燃料侧必须包括可以催化或不受烃类分子和其生成物影响的催化剂以避免毒害。而在箔膜背对烃类燃料侧，表面催化剂可以对于氢优化。在箔结构中的其他考虑是，具有适当渗透性的多种过渡元素，如具有非常高氢可渗透性的Pd，具有当他们水合时膨胀且随后裂解的缺点。在金属氢水合中这种性能相当普遍。因而，为了防止受力和破裂问题，薄箔溶合成合金，如借助于当前在氢净化器中使用的(77∶23)钯合金。另一种选择是分层形成箔膜。在一种层结构中，内层具有低的氢平衡浓度，不会破裂，并且是结构阻挡层。而外层提供快速表面交换反应速率和表面积。分层的另一种特征在于，淀积的第一层对于氢离子具有高的可渗透速率，而如果第二结构层具有低的可渗透性，则第一层提供到基片孔的一条侧向扩散路线，该路线有效地让整个结构膜用作扩散膜。
作为一个例子，对具有15毫微米直径孔的Nuclepore滤材进行电流测试。这些膜已经喷涂有第一层3.7毫微米Pd膜、第二层15毫微米Pt膜及第三层7.5毫微米Pd膜。在这些厚度和几何结构下，膜在室温下具有等效于在23摄氏度下每平方厘米10-20ma的氢扩散速率。这对于小型环境冷却和扩散反应物供给的燃料电池在希望的电流密度范围内。这些膜与早先的12微米厚膜相比也不贵，因为他们以厚度的1/800使用如此少的材料。该组件构成一种用膜燃料侧上的电解质电催化裂解甲醇、并然后滤去氢离子或氢气的甲醇燃料电池，并且形成一种在其他电解质中滤膜另一侧上的燃料电池。甲醇裂解电催化过程需要加水。因而，必须具有两种电解质，一种在无孔金属箔的燃料侧，而另一种在氧侧。这防止甲醇和水通过来到氧燃料电池电极。
不同的电解质
在燃料电池中隔离电解质的无孔金属箔阻挡层允许两种不同电解质可以置于无孔金属箔阻挡层任一侧的可能性存在。一种布置是使甲醇燃料电极即使用Nafion和硫酸的只有氢的无孔电极在燃料侧，而使KOH(氢氧化钾)电解质在无孔电极的氧侧。在KOH电解质中氧活动更有利，而对于燃料侧使用酸电解质，因为如果KOH电解质用在燃料侧则形成碳酸盐。
化学计量燃料输送
在电池中的无孔电极或阻挡层也阻止水以及甲醇燃料的离子牵引。对于其中烃正在重新形成氢和二氧化碳的烃燃料，用于该过程的氧源一般是水。在常规燃料电池中，水或者必须在电解质中再循环或者从废生成物中再捕获。如果阻止水通过燃料电池的离子牵引，那么简单添加燃料和水的化学计量混合物就足以保持燃料重新形成反应平衡。例如，对于正在电催化使用甲醇燃料的燃料电池，需要具有对于甲醇每个分子有一个水分子的化学计量燃料混合物，以允许甲醇催化氧化并形成二氧化碳和氢。因而为消除从燃料电池废物中再捕获水的需要，甲醇和水燃料混合物的1∶1摩尔混合物是适当的。没有水再捕获和循环，直接甲醇燃料电池变得显著地更简单。氧电极只需保持足够的生成物水，以避免脱水和降低其性能。燃料电极以相等的速率使用水和燃料。因而，当燃料电池用完水时，它也用完燃料。
体电气连接
这些燃料电池的特征之一在于明显最佳的体电流载体是金。对于体金属导体的一个良好的品质因数是具有一个每单位质量的电导率除以密度和成本的高系数(cm2/Ohm*$)。在寻找最低成本的、能承受燃料电池典型腐蚀环境的体电导体时，金的成本、高电导率及惰性给它约是铂四倍的品质因数。在Pt金属族的各种其他导体排列为：Ru 2600、Pd 1900、Au 1500、Ir 900、和然后Pt 390(cm2/Ohm*$)。钌具有铂族元素的最高品质因数，但其低的延展性和可能的表面氧化使它没有金通用。也正在研究与其他材料组合以避免由水合造成的破裂的钯，作为有效体金属导体。钯也便利地用作氢可渗透电极和体导体。金的高电导率允许燃料电池涂层极薄，使电极活性表面区域的损失非常小。金膜由于其对氢的低可渗透性用作氢扩散阻挡层。这种性质用来提高低放电速率电池效率，其中燃料扩散泄漏是主要能量损失机理。如果燃料电池电极保持尺寸较小，则为了保持从电池到电池的平均电气路径较短，形成电池必需的金量接近其中金膜成为表面上良导体的转折点。转折发生在金为5毫微米厚度附近。其他耐熔金属在品质因数的顺序是Mo 654,000、V 463,000、W328,000、Ti 100,000、Ta 65,000、和C 16,000(cm2/Ohm*$)。清单通过纯元素继续。已经考虑了诸如Mo2Si3、和WC合金。许多这些耐熔材料具有高的品质因数，但难以淀积，可能在燃料电池环境中被腐蚀，需要厚得多的膜，或由于表面氧化使接触变差。
燃料电池/电池和或电子装置
电源组的电气系统布置成使电池与燃料电池并联的、或者通过电流和电压控制装置而电气连接。电池和燃料电池连接到一个电压和电流源上，以充电电池和减小燃料电池的燃料消耗，或者简单地带有一个灵活的能量供给源。对于具有生成物存储能力的燃料电池的一种形式，使用燃料电池中的电解以存储能量。充电电压的外部施加还有助于清理燃料电池催化表面。最终产品是从燃料产生其能量或充电或同时进行两者的一种电源装置。充电电源可以来自直流电源或脉冲源。光电电池也用作能量电源。另一种概念是把燃料电池与任意波形发生器匹配，并且产生由用户希望的任意交流输出。另一种混合功率方案是用燃料电池的低连续输出致动飞轮，并且然后抽出动力以满足要求。这对诸如汽车之类的装置工作良好，这些装置需要大功率波动以便加速和爬坡，但平均功率要求仅是波动要求的很小部分。
电源的用途
对于本发明的燃料电池电源组有非常大量的实际用途。以上表示和描述的独特结构已经把目标指向提供用于蜂窝电话和可携带无线电发送机和接收机的电源。这些用途实现了比起可充电电池显著提高，因为烃燃料的每单位质量的比能较高，如甲醇比起镍镉电池来，因数在10至100的范围内。逻辑上几乎所有在人类可居住条件下工作的可携带供电的器具都能集成有这种新的燃料电池组。限制是燃料电池牺牲了最大功率输出量，并且需要氧或其他氧化剂源。为了保存燃料电池直到需要他们，只要简单地把燃料电池密封在气密容器中，以使燃料电池失去氧。在氢氧燃料电池的上下文中已经描述了新的燃料电池发明，但其他燃料和氧化剂源的变更，如氢氯燃料电池也是可能的。无孔电极显著有助于阻止氯气扩散。
尽管参照具体实施例已经描述了本发明，但可以构成本发明的修改和变更，而不脱离限定在如下权利要求书中的本发明范围。

Claims (53)

1.一种燃料电池设备，包括：一层中央膜，带有氧侧和燃料侧；诸电极，定位在膜的燃料侧上和氧侧上，每个电极进一步包括淀积在中央膜上的一个第一燃料催化剂膜层、淀积在催化剂膜层上的金属膜层、及定位在金属膜层上的疏水膜层；一种电解质，布置在催化剂膜层与中央膜之间的空隙中；一层氢可渗透无孔金属膜，插入在诸电极之间，中央膜带有第一水循环；一层燃料循环和调节膜，定位在燃料侧的电极上方；一个燃料通道流动歧管，定位在第一水循环和调节膜上方，并且密封到燃料侧电极上；一个燃料进口，连接到燃料歧管上，用来把燃料输送到燃料歧管与第一水循环和调节膜之间的区域；一个第二水循环和调节膜，定位在氧侧的电极下面；一个氧化剂气体歧管，定位在第二水循环和调节膜下面，并且密封到氧侧的电极上；及一个氧化剂气体进口，连接到氧化剂气体歧管上，用来把氧化剂气体输送到氧化剂氧化歧管与第二水循环和调节膜之间的区域；一个第一电气触点，连接到氢电极上；及一个第二电气触点，连接到氧电极上；及一个密封边缘，绕电池的外边缘延伸、并且连接到其上。
2.根据权利要求1所述的设备，其中中央膜是一层多孔介电膜。
3.根据权利要求1所述的设备，进一步包括连接到燃料电池上的一个燃料瓶。
4.根据权利要求1所述的设备，进一步包括一个用来包装电池的壳体。
5.根据权利要求1所述的设备，进一步包括一个连接到电极上用来输送电能的能量源。
6.根据权利要求5所述的设备，其中能量源是电压调节电子装置。
7.根据权利要求5所述的设备，其中能量源是一个电池。
8.根据权利要求1所述的设备，其中中央膜用纤维增强。
9.根据权利要求1所述的设备，其中中央膜包括至少两层膜。
10.根据权利要求3所述的设备，其中燃料瓶包括一个针形插管，以便实现与燃料电池的燃料连接。
11.根据权利要求3所述的设备，进一步包括一个蒸发歧管，以便把燃料从燃料瓶抽吸到蒸发歧管。
12.根据权利要求4所述的设备，进一步包括在膜一侧的诸电极，并且膜的折叠用来形成燃料侧和氧侧，并且用来定位彼此相对的电极以形成燃料电池。
13.根据权利要求12所述的设备，进一步包括插入在膜叠层中的电解质和膜。
14.根据权利要求12所述的设备，进一步包括插入在膜叠层中的电解质。
15.根据权利要求12所述的设备，进一步包括插入在膜叠层中膜。
16.根据权利要求2所述的设备，进一步包括在多孔介电基片膜上用来提高电解质性能的显微几何结构。
17.根据权利要求1所述的设备，进一步包括辅助件，它插入在电解质中、根据分子种类的几何结构或化学性能用来选择性地阻止离子运输的不同分子种类。
18.根据权利要求1所述的设备，其中燃料是带有氢的化合物。
19.根据权利要求1所述的设备，其中燃料是由燃料电池电极化学计量使用的带有氢的化合物。
20.根据权利要求18所述的设备，其中燃料在到达燃料电极之前重新形成。
21.根据权利要求1所述的设备，其中插入在燃料与氧电极之间的氢可渗透无孔金属膜电气连接到燃料电极上。
22.根据权利要求1所述的设备，其中插入在燃料与氧电极之间的氢可渗透无孔金属膜电气连接到氧化剂电极上。
23.根据权利要求1所述的设备，进一步包括在一个多孔基片上带有多个电极和电解质层的电极。
24.根据权利要求1所述的设备，进一步包括在膜表面上用于电池电气隔离的诸淀积层。
25.根据权利要求24所述的设备，其中淀积层包括喷墨印刷淀积层。
26.根据权利要求24所述的设备，其中淀积层包括喷漆层。
27.根据权利要求24所述的设备，其中淀积层包括由从包括化学汽相淀积、光刻工艺、真空淀积或电化学淀积的组中选择的一种方法淀积的蒸汽。
28.根据权利要求1所述的设备，进一步包括电气连接到燃料电池上的电压调节电子装置，用于电极的脉冲清除、用来保持燃料电池的性能、及用来以燃料电池的相同或相反极性改变电压。
29.根据权利要求1所述的设备，进一步包括具有装配到电池中的外形、和用来匹配电池现存用途的电气外形的燃料电池。
30.根据权利要求1所述的设备，其中燃料电池是一个有燃料在内侧而空气在外侧的薄袋。
31.根据权利要求30所述的设备，进一步包括一层在袋上用来允许废气扩散出并且保持燃料气体的支撑膜。
32.根据权利要求1所述的设备，其中燃料电池包括至少两个背对背燃料电池组件。
33.根据权利要求2所述的设备，其中燃料瓶是一个可更换密封的燃料安瓿。
34.根据权利要求2所述的设备，进一步包括连接到燃料电池上用来调节燃料电池的电压和电流输出、以产生希望电压和电流特性的电子装置，这些特性包括交变电流、任意波函数、和稳态电压。
35.根据权利要求1所述的设备，进一步包括由无孔金属膜隔离的至少两种不同的电解质。
36.根据权利要求1所述的设备，其中无孔金属膜包括淀积在多孔基片上用来堵塞基片的孔的一种材料的至少一层膜。
37.根据权利要求1所述的设备，其中至少一层膜包含来自元素周期表的至少一种过渡元素。
38.根据权利要求1所述的设备，进一步包括至少两个形成燃料电极的电极，每个包括一个基区电极和一个表面复型电极，电极借助于溅射、真空蒸发、粉末印剂喷涂、静电印刷、低压气体汽相淀积、化学汽相淀积、电镀、光刻工艺、或共同淀积材料的淀积技术形成。
39.根据权利要求1所述的设备，其中燃料电池适于驱动电子商品。
40.根据权利要求39所述的设备，其中电子商品从包括蜂窝电话、可携带无线电装置、便携式计算机、寻呼机、可携带音频设备、助听器、医疗设备、或可携带电子装置的组中选择。
41.根据权利要求36所述的设备，其中多孔基片材料具有垂直于材料平面准直的孔隙度，把印剂和溶剂纵向抽吸到材料中，而不是侧向抽吸。
42.根据权利要求41所述的设备，其中带有印剂的材料是溶剂中的粉末。
43.根据权利要求41所述的设备，其中材料包括输送到基片上之后变成电极膜的物质。
44.根据权利要求1所述的设备，其中电解质被准直，以便防止通过电解质的侧向传导和防止电气短路。
45.根据权利要求1所述的设备，其中燃料电池在具有不同电位的单膜上包括并排的非双极燃料电池串联电池组。
46.根据权利要求45所述的设备，其中电解质被准直，以便限制无孔膜针孔缺陷泄漏，免于侧向影响燃料电池电极性能。
47.根据权利要求1所述的设备，进一步包括一个用来湿润和加热进入燃料电池的空气的水和热对流热交换器。
48.根据权利要求1所述的设备，其中电极具有用来优化体导体金属的渐缩厚度。
49.根据权利要求1所述的设备，进一步包括一根用来把液态燃料吸出燃料箱、从油绳蒸发燃料及把燃料凝结在燃料电池上的油绳。
50.根据权利要求1所述的设备，其中燃料包括一种用于直接烃类电催化剂氧化、和用于把氢释放到燃料电池的烃类和水的化学计量混合物。
51.根据权利要求31所述的设备，其中燃料包括甲醇和水的1∶1摩尔混合物，并且其中废二氧化碳生成物作为通过对二氧化碳可渗透的、而对甲醇和水不可渗透的膜的气体排出。
52.根据权利要求1所述的设备，进一步包括一层接近燃料电池电极用来隔绝选择的分子种类而允许其他种类通过的选择性可渗透膜。
53.根据权利要求1所述的设备，进一步包括一层作为气体歧管部分形成、用来隔绝选择的分子种类而允许其他种类通过的选择性可渗透膜。
CN98801694A 1997-01-06 1998-01-02 用于微型燃料电池电源组的表面复型燃料电池 Pending CN1243607A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/779,106 US5759712A (en) 1997-01-06 1997-01-06 Surface replica fuel cell for micro fuel cell electrical power pack
US08/779,106 1997-01-06
PCT/US1998/001693 WO1998031062A1 (en) 1997-01-06 1998-01-02 Surface replica fuel cell for micro fuel cell electrical power pack

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1243607A true CN1243607A (zh) 2000-02-02

Family

ID=25115348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN98801694A Pending CN1243607A (zh) 1997-01-06 1998-01-02 用于微型燃料电池电源组的表面复型燃料电池

Country Status (10)

Country Link
US (1) US5759712A (zh)
EP (1) EP1025601A4 (zh)
JP (1) JP2001508919A (zh)
KR (1) KR100509573B1 (zh)
CN (1) CN1243607A (zh)
AU (1) AU6048698A (zh)
BR (1) BR9806274A (zh)
CA (1) CA2277133A1 (zh)
IL (1) IL130792A (zh)
WO (1) WO1998031062A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1303711C (zh) * 2004-02-20 2007-03-07 英属开曼群岛商胜光科技股份有限公司 一种积层整合式燃料电池及其制造方法
CN100369312C (zh) * 2001-09-28 2008-02-13 加利福尼亚大学董事会 形成基于微电子机械系统的燃料电池组件的方法
CN100403590C (zh) * 2004-12-30 2008-07-16 南亚电路板股份有限公司 积层整合式燃料电池的结构
CN100481597C (zh) * 2001-12-28 2009-04-22 佳能株式会社 燃料电池和电气设备
CN102804469A (zh) * 2009-06-22 2012-11-28 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及燃料电池系统中的起动时控制方法
CN106549175A (zh) * 2015-09-17 2017-03-29 霍尼韦尔国际公司 氧调节燃料电池
CN114388858A (zh) * 2021-12-01 2022-04-22 北京嘉寓氢能源科技有限公司 一种燃料电池膜电极制备方法
CN114824354A (zh) * 2022-05-27 2022-07-29 上海电气集团股份有限公司 燃料电池单电池的制备方法

Families Citing this family (212)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6338809B1 (en) 1997-02-24 2002-01-15 Superior Micropowders Llc Aerosol method and apparatus, particulate products, and electronic devices made therefrom
US6048634A (en) * 1997-06-18 2000-04-11 H Power Corporation Fuel cell using water-soluble fuel
US6387556B1 (en) 1997-11-20 2002-05-14 Avista Laboratories, Inc. Fuel cell power systems and methods of controlling a fuel cell power system
US6911412B2 (en) * 1998-02-24 2005-06-28 Cabot Corporation Composite particles for electrocatalytic applications
US6967183B2 (en) * 1998-08-27 2005-11-22 Cabot Corporation Electrocatalyst powders, methods for producing powders and devices fabricated from same
US6610440B1 (en) * 1998-03-10 2003-08-26 Bipolar Technologies, Inc Microscopic batteries for MEMS systems
JP2002519817A (ja) * 1998-06-03 2002-07-02 インターナショナル フューエル セルズ コーポレイション 物質と熱を直接移動させる燃料電池電力設備
DE19829142A1 (de) * 1998-06-30 2000-01-05 Manhattan Scientifics Inc Gasdichter Verbund aus Bipolarplatte und Membran-Elektroden-Einheit von Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen
US6500571B2 (en) * 1998-08-19 2002-12-31 Powerzyme, Inc. Enzymatic fuel cell
US7098163B2 (en) * 1998-08-27 2006-08-29 Cabot Corporation Method of producing membrane electrode assemblies for use in proton exchange membrane and direct methanol fuel cells
US20030148024A1 (en) * 2001-10-05 2003-08-07 Kodas Toivo T. Low viscosity precursor compositons and methods for the depositon of conductive electronic features
US6326097B1 (en) 1998-12-10 2001-12-04 Manhattan Scientifics, Inc. Micro-fuel cell power devices
US6194095B1 (en) * 1998-12-15 2001-02-27 Robert G. Hockaday Non-bipolar fuel cell stack configuration
US6268077B1 (en) * 1999-03-01 2001-07-31 Motorola, Inc. Portable fuel cell power supply
US6767389B2 (en) * 1999-03-22 2004-07-27 Idatech, Llc Hydrogen-selective metal membranes, membrane modules, purification assemblies and methods of forming the same
US20050003259A1 (en) * 1999-03-29 2005-01-06 Siemens Aktiengesellschaft Component such as a cell frame and/or a pole plate for a PEM fuel cell with a reduced contact resistance, and method for reducing the contact resistance
US6890677B2 (en) * 1999-05-06 2005-05-10 Sandia Corporation Fuel cell and membrane
KR20020012214A (ko) * 1999-05-06 2002-02-15 추후제출 퓨얼 셀 및 멤브레인
US6100665A (en) * 1999-05-25 2000-08-08 Alderman; Robert J. Electrical power system with relatively-low voltage input and method
EP1055545B1 (en) * 1999-05-26 2004-01-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle with fuel cells incorporated therein and method of controlling the same
FR2795017B1 (fr) * 1999-06-21 2001-08-31 Eastman Kodak Co Dispositif de controle de l'atmosphere d'un reservoir d'encre applique a l'impression par jet d'encre
WO2002087112A2 (en) 2001-04-18 2002-10-31 Space Data Corporation Unmanned lighter-than-air safe termination and recovery methods
US7356390B2 (en) 1999-06-29 2008-04-08 Space Data Corporation Systems and applications of lighter-than-air (LTA) platforms
US6628941B2 (en) 1999-06-29 2003-09-30 Space Data Corporation Airborne constellation of communications platforms and method
US6307350B1 (en) 1999-07-30 2001-10-23 Ja Effect, Llc Rechargeable direct current power source
WO2001024298A1 (de) * 1999-09-30 2001-04-05 Hoeller Stefan Verfahren zum betreiben einer brennstoffzelle und vorrichtung dazu
AU3263001A (en) 1999-11-17 2001-05-30 Neah Power Systems, Inc. Fuel cells having silicon substrates and/or sol-gel derived support structures
JP2003529195A (ja) 2000-03-28 2003-09-30 マンハッタン・サイエンティフィックス・インコーポレイテッド 燃料電池装置とその動作方法
US6589883B2 (en) * 2000-03-29 2003-07-08 Georgia Tech Research Corporation Enhancement, stabilization and metallization of porous silicon
US6893892B2 (en) * 2000-03-29 2005-05-17 Georgia Tech Research Corp. Porous gas sensors and method of preparation thereof
WO2001074710A1 (en) * 2000-03-30 2001-10-11 Manhattan Scientifics, Inc. Portable chemical hydrogen hydride system
WO2001075999A1 (en) * 2000-03-30 2001-10-11 Manhattan Scientifics, Inc. Diffusion fuel ampoules for fuel cells
US6428918B1 (en) 2000-04-07 2002-08-06 Avista Laboratories, Inc. Fuel cell power systems, direct current voltage converters, fuel cell power generation methods, power conditioning methods and direct current power conditioning methods
JP2001297779A (ja) 2000-04-13 2001-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池システム
US6468682B1 (en) 2000-05-17 2002-10-22 Avista Laboratories, Inc. Ion exchange membrane fuel cell
WO2001088238A1 (en) * 2000-05-19 2001-11-22 Fortafil Fibers, Inc. Method and apparatus for removing broken filaments
JP2003535940A (ja) * 2000-06-02 2003-12-02 エスアールアイ インターナショナル 高分子組成物
WO2001097314A1 (en) 2000-06-13 2001-12-20 California Institute Of Technology Reduced size fuel cell for portable applications
CA2417896A1 (en) 2000-07-31 2002-02-07 Nuvant Systems, Llc. Hydrogen permeable membrane for use in fuel cells, and partial reformate fuel cell system having reforming catalysts in the anode fuel cell compartment
FR2814857B1 (fr) * 2000-10-04 2004-11-26 Sagem Micropiles a combustible notamment utilisees dans les dispositifs electroniques portables, dans les equipements automobiles et dans les dispositifs de telecommunication
US6645655B1 (en) 2000-11-21 2003-11-11 Mti Microfuel Cells Inc. Passively pumped liquid feed fuel cell system
US6761988B1 (en) 2000-11-21 2004-07-13 Mti Microfuel Cells Inc. Fuel cell system with active methanol concentration control
US6824899B2 (en) 2000-11-22 2004-11-30 Mti Microfuel Cells, Inc. Apparatus and methods for sensor-less optimization of methanol concentration in a direct methanol fuel cell system
US6589679B1 (en) 2000-11-22 2003-07-08 Mti Microfuel Cells Inc. Apparatus and methods for sensor-less optimization of methanol concentration in a direct methanol fuel cell system
FR2819107B1 (fr) * 2000-12-29 2003-09-05 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un assemblage d'elements de base pour un etage de pile a combustible
US6824905B2 (en) 2001-01-15 2004-11-30 Casio Computer Co., Ltd. Power supply system and device driven by power supply system
US6797422B2 (en) * 2001-01-25 2004-09-28 Gas Technology Institute Air-breathing direct methanol fuel cell with metal foam current collectors
US20030070850A1 (en) * 2001-02-16 2003-04-17 Cellex Power Products, Inc. Hybrid power supply apparatus for battery replacement applications
US6460733B2 (en) 2001-02-20 2002-10-08 Mti Microfuel Cells, Inc. Multiple-walled fuel container and delivery system
US7922781B2 (en) 2001-03-02 2011-04-12 Chellappa Anand S Hydrogen generation apparatus and method for using same
US7867300B2 (en) * 2001-03-02 2011-01-11 Intelligent Energy, Inc. Ammonia-based hydrogen generation apparatus and method for using same
WO2002071451A2 (en) * 2001-03-02 2002-09-12 Mesosystems Technology, Inc. Ammonia-based hydrogen generation apparatus and method for using same
US6821658B2 (en) 2001-03-02 2004-11-23 Mti Microfuel Cells Inc. Cold start and temperature control method and apparatus for fuel cell system
US6632553B2 (en) * 2001-03-27 2003-10-14 Mti Microfuel Cells, Inc. Methods and apparatuses for managing effluent products in a fuel cell system
US7141859B2 (en) * 2001-03-29 2006-11-28 Georgia Tech Research Corporation Porous gas sensors and method of preparation thereof
US7838949B2 (en) * 2001-03-29 2010-11-23 Georgia Tech Research Corporation Porous gas sensors and method of preparation thereof
US20030096146A1 (en) * 2001-03-30 2003-05-22 Foster Ronald B. Planar substrate-based fuel cell Membrane Electrode Assembly and integrated circuitry
US6566003B2 (en) 2001-04-18 2003-05-20 Mti Microfuel Cells, Inc. Method and apparatus for CO2 - driven air management for a fuel cell system
US6866952B2 (en) 2001-04-18 2005-03-15 Mti Microfuel Cells Inc. Apparatus and method for controlling undesired water and fuel transport in a fuel cell
US9643706B2 (en) 2001-04-18 2017-05-09 Space Data Corporation Systems and applications of lighter-than-air (LTA) platforms
US9908608B2 (en) 2001-04-18 2018-03-06 Space Data Corporation Systems and applications of lighter-than-air (LTA) platforms
US9632503B2 (en) 2001-04-18 2017-04-25 Space Data Corporation Systems and applications of lighter-than-air (LTA) platforms
US6620542B2 (en) 2001-05-30 2003-09-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Flex based fuel cell
US7316855B2 (en) * 2001-06-01 2008-01-08 Polyfuel, Inc. Fuel cell assembly for portable electronic device and interface, control, and regulator circuit for fuel cell powered electronic device
EP1393400B1 (en) * 2001-06-01 2008-07-09 Polyfuel, Inc. Removable fuel cartridge, fuel cell assembly comprising said fuel cartridge for portable electronic devices and corresponding device
US6794071B2 (en) 2001-06-14 2004-09-21 Mti Microfuel Cells Inc. Apparatus and method for rapidly increasing power output from a direct oxidation fuel cell
KR100810366B1 (ko) * 2001-06-14 2008-03-04 삼성전자주식회사 연료 전지의 연료 공급 장치
US6869716B2 (en) * 2001-06-14 2005-03-22 Mti Microfuel Cells Inc. Flow through gas separator
US20030008193A1 (en) * 2001-06-28 2003-01-09 Foamex L.P. Liquid fuel delivery system for fuel cells
US6994932B2 (en) * 2001-06-28 2006-02-07 Foamex L.P. Liquid fuel reservoir for fuel cells
CA2352626A1 (fr) * 2001-07-12 2003-01-12 Co2 Solution Inc. Couplage d'une pile a hydrogene a un bioreacteur enzymatique de transformation et sequestration du co2
CA2353307A1 (fr) * 2001-07-13 2003-01-13 Carmen Parent Appareil et procede pour le traitement des effluents gazeux
US20030010115A1 (en) * 2001-07-16 2003-01-16 Kelley Ronald J. Means for measuring the liquid level in a reservoir for a fuel cell
FR2828013B1 (fr) * 2001-07-24 2003-09-12 Commissariat Energie Atomique Pile a combustible miniature a geometrie cylindrique
FR2828011B1 (fr) * 2001-07-26 2004-05-28 Air Liquide Procede et installation d'alimentation en air d'une pile a combustile
US6781249B2 (en) 2001-08-29 2004-08-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Retrofittable power supply
US7629017B2 (en) * 2001-10-05 2009-12-08 Cabot Corporation Methods for the deposition of conductive electronic features
FR2832549B1 (fr) * 2001-11-16 2004-05-28 Commissariat Energie Atomique Pile a combustible a surface active importante et a volume reduit et son procede de fabrication
DE10200222B4 (de) * 2002-01-04 2008-07-31 PowerAvenue Corp., Nashville Brennstoffzelle mit einem Innenraum, in dem ein Gasspeicher angeordnet ist
US7074511B2 (en) * 2002-01-08 2006-07-11 The Gillette Company Fuel container and delivery apparatus for a liquid feed fuel cell system
US7270907B2 (en) 2002-01-08 2007-09-18 Procter & Gamble Company Fuel container and delivery apparatus for a liquid feed fuel cell system
US6875539B2 (en) * 2002-01-18 2005-04-05 Heiner Ophardt Combination liquid dispenser and electrochemical cell
US20030148166A1 (en) * 2002-02-05 2003-08-07 Dejohn Charles R. Fuel and wastewater storage device and method for a fuel cell
US7150933B1 (en) 2002-02-06 2006-12-19 Angstrom Power, Inc. Method of manufacturing high power density fuel cell layers with micro structured components
US6864010B1 (en) 2002-02-06 2005-03-08 Angstrom Power Apparatus of high power density fuel cell layer with micro for connecting to an external load
US6989215B1 (en) 2002-02-06 2006-01-24 Angstrom Power Apparatus of high power density fuel cell layer with micro structured components
US6872287B1 (en) 2002-02-06 2005-03-29 Angstrom Power Electrochemical cell
US7998637B2 (en) * 2002-02-14 2011-08-16 Hitachi Maxell, Ltd. Liquid fuel cell with a planer electrolyte layer
US6890680B2 (en) 2002-02-19 2005-05-10 Mti Microfuel Cells Inc. Modified diffusion layer for use in a fuel cell system
US6981877B2 (en) * 2002-02-19 2006-01-03 Mti Microfuel Cells Inc. Simplified direct oxidation fuel cell system
US6924055B2 (en) * 2002-02-27 2005-08-02 The Gillette Company Fuel delivery cartridge and anodic fuel receptor for a fuel cell
AU2003223846A1 (en) * 2002-02-28 2003-09-29 Thomas Haring Layered structures and method for producing the same
US6969563B1 (en) 2002-03-01 2005-11-29 Angstrom Power High power density fuel cell stack using micro structured components
US6808837B2 (en) * 2002-03-06 2004-10-26 Mti Microfuel Cells, Inc. Enclosed fuel cell system and related method
US7416798B2 (en) * 2002-03-06 2008-08-26 Mti Microfuel Cells, Inc. Apparatus and methods for generating water in a fuel cell system
US6833212B2 (en) * 2002-03-29 2004-12-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrolyte for a fuel cell
DE10217034B4 (de) * 2002-04-11 2005-02-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Brennstoffzellen-System in Leiterplattenbauweise und Verfahren zu dessen Herstellung
US7527661B2 (en) * 2005-04-18 2009-05-05 Intelligent Energy, Inc. Compact devices for generating pure hydrogen
US8172913B2 (en) * 2002-04-23 2012-05-08 Vencill Thomas R Array of planar membrane modules for producing hydrogen
KR20050010779A (ko) * 2002-05-09 2005-01-28 더 보드 오브 트러스티스 오브 더 리랜드 스탠포드 주니어 유니버시티 개선된 연료전지
US20030211371A1 (en) * 2002-05-09 2003-11-13 Pan Alfred I-Tsung Fuel delivery system and method of use thereof
US7354679B2 (en) * 2002-05-13 2008-04-08 Polyfuel, Inc. Ion conductive random copolymers
CN100509875C (zh) 2002-05-13 2009-07-08 复合燃料公司 磺化共聚物
AU2003299502A1 (en) 2002-05-13 2004-06-07 Polyfuel, Inc. Ion conductive block copolymers
DE10224452C1 (de) * 2002-05-29 2003-11-20 Fraunhofer Ges Forschung Protonenleitende Polymermembran sowie Verfahren zu deren Herstellung
US20030235737A1 (en) * 2002-06-19 2003-12-25 Yoocharn Jeon Metal-coated polymer electrolyte and method of manufacturing thereof
US20040001993A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-01 Kinkelaar Mark R. Gas diffusion layer for fuel cells
US20040001989A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-01 Kinkelaar Mark R. Fuel reservoir for liquid fuel cells
US20040001991A1 (en) * 2002-07-01 2004-01-01 Kinkelaar Mark R. Capillarity structures for water and/or fuel management in fuel cells
US20040018422A1 (en) * 2002-07-24 2004-01-29 Islam Quazi Towhidul Device including flexible battery and method of producing same
US6977009B2 (en) 2002-08-07 2005-12-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Metal coated polymer electrolyte membrane having a reinforcement structure
US7235316B2 (en) * 2002-08-07 2007-06-26 Mti Microfuel Cells Inc. Integrated heat management of electronics and fuel cell power system
JP4079016B2 (ja) * 2002-08-28 2008-04-23 トヨタ自動車株式会社 中温域で作動可能な燃料電池
JP3918691B2 (ja) * 2002-09-11 2007-05-23 日産自動車株式会社 固体高分子型燃料電池
US20040053100A1 (en) * 2002-09-12 2004-03-18 Stanley Kevin G. Method of fabricating fuel cells and membrane electrode assemblies
EP1550171A2 (en) * 2002-09-18 2005-07-06 Foamex L.P. Orientation independent liquid fuel reservoir
CA2405635A1 (en) 2002-09-27 2004-03-27 C02 Solution Inc. A process and a plant for the production of useful carbonated species and for the recycling of carbon dioxide emissions from power plants
US20040062980A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Xiaoming Ren Fluid management component for use in a fuel cell
US7297430B2 (en) * 2002-10-01 2007-11-20 Mti Microfuel Cells, Inc. Anode diffusion layer for a direct oxidation fuel cell
US6590370B1 (en) 2002-10-01 2003-07-08 Mti Microfuel Cells Inc. Switching DC-DC power converter and battery charger for use with direct oxidation fuel cell power source
US6955863B2 (en) * 2002-10-25 2005-10-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Dual-purpose compartment for a hybrid battery and fuel cell powered device
JP3946623B2 (ja) * 2002-11-29 2007-07-18 本田技研工業株式会社 燃料電池車両の制御装置
US8027759B2 (en) * 2002-11-29 2011-09-27 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell vehicle system
AU2003298806A1 (en) * 2002-12-02 2004-06-23 Polyfuel, Inc. Fuel cell cartridge for portable electronic device
US20040175598A1 (en) * 2002-12-02 2004-09-09 Bliven David C. Fuel cell power supply for portable computing device and method for fuel cell power control
US7625647B2 (en) * 2002-12-09 2009-12-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Fuel cell system with integrated thermal-to-electric generating devices
EP1593170A4 (en) 2003-01-15 2009-01-21 Sendyne Corp FUEL SUPPLY METHOD FOR DIRECT METHANOL FUEL CELL
US7147955B2 (en) 2003-01-31 2006-12-12 Societe Bic Fuel cartridge for fuel cells
US20050170224A1 (en) * 2003-04-15 2005-08-04 Xiaoming Ren Controlled direct liquid injection vapor feed for a DMFC
US7407721B2 (en) * 2003-04-15 2008-08-05 Mti Microfuel Cells, Inc. Direct oxidation fuel cell operating with direct feed of concentrated fuel under passive water management
US7282293B2 (en) * 2003-04-15 2007-10-16 Mti Microfuel Cells Inc. Passive water management techniques in direct methanol fuel cells
US6936368B2 (en) * 2003-04-16 2005-08-30 The Gillette Company System and method for safe removal/oxidative decomposition of fuel from a fuel container
US7205057B2 (en) * 2003-06-19 2007-04-17 Angstrom Power Inc. Integrated fuel cell and heat sink assembly
US7093623B2 (en) * 2003-06-27 2006-08-22 The Gillette Company Methods of providing refueling for fuel cell-powered devices
US20050008932A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-13 Plotkin Lawrence R. Fluid supply device for electrochemical cell
US7481858B2 (en) * 2005-02-25 2009-01-27 Societe Bic Hydrogen generating fuel cell cartridges
KR100528338B1 (ko) * 2003-09-05 2005-11-15 삼성에스디아이 주식회사 직접 메탄올 연료전지용 연료 공급장치
JP4532924B2 (ja) * 2003-09-19 2010-08-25 富士フイルム株式会社 携帯機器
US8083907B1 (en) * 2003-09-26 2011-12-27 University Of South Florida Hydrogen storage nano-foil and method of manufacture
JP4337490B2 (ja) * 2003-09-29 2009-09-30 カシオ計算機株式会社 携帯型電子機器
US7504013B2 (en) * 2003-11-10 2009-03-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and a method for manufacturing an electrolyte using electro deposition
TWI232005B (en) * 2003-12-01 2005-05-01 Antig Tech Co Ltd Manufacturing method of laminated type direct methanol fuel cell and laminated type direct methanol fuel cell
JP4385761B2 (ja) * 2003-12-24 2009-12-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
JP2005190684A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Toyota Motor Corp 燃料電池
US7063910B2 (en) * 2004-04-06 2006-06-20 Angstrom Power Compact chemical reactor with reactor frame
US7052795B2 (en) * 2004-04-06 2006-05-30 Angstrom Power Compact chemical reactor
US7458997B2 (en) * 2004-04-06 2008-12-02 Angstrom Power Incorporated Method for making compact chemical reactors
US7241525B2 (en) * 2004-04-06 2007-07-10 Angstrom Power Inc. Fuel cell layer with reactor frame
US7067217B2 (en) * 2004-04-06 2006-06-27 Angstrom Power Compact fuel cell layer
US7195652B2 (en) * 2004-04-06 2007-03-27 Angstrom Power Method for forming compact chemical reactors with reactor frames
US7624788B2 (en) * 2004-04-22 2009-12-01 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of The University Of Oregon Heat exchanger
JP4539173B2 (ja) * 2004-05-25 2010-09-08 日産自動車株式会社 インバータ装置、およびそれを用いた駆動システム
ES2247928B1 (es) * 2004-06-03 2007-06-01 Celaya Emparanza Y Galdos, S.A. (Cegasa) Pila de consumo con tecnologia de pila de combustible.
US8410747B2 (en) * 2004-07-21 2013-04-02 Societe Bic Flexible fuel cell structures having external support
US7474075B2 (en) * 2004-07-21 2009-01-06 Angstrom Power Incorporated Devices powered by conformable fuel cells
JP2006040630A (ja) * 2004-07-23 2006-02-09 Kurita Water Ind Ltd 燃料電池装置
TWI244798B (en) * 2004-09-01 2005-12-01 Nan Ya Printed Circuit Board C Method of improving contact between bipolar plate and mea of flat panel fuel cell
US20060057440A1 (en) * 2004-09-14 2006-03-16 Ballantine Arne W Fuel cells and methods for generating electricity
US7955491B2 (en) * 2004-09-14 2011-06-07 Honda Motor Co., Ltd. Methods, devices, and infrastructure systems for separating, removing, compressing, and generating hydrogen
US7297183B2 (en) * 2004-09-20 2007-11-20 Idatech, Llc Hydrogen purification devices, components, and fuel processing systems containing the same
US7734559B2 (en) * 2004-09-28 2010-06-08 Huelsman David L Rule processing method and apparatus providing exclude cover removal to simplify selection and/or conflict advice
US7547483B2 (en) * 2004-10-05 2009-06-16 Stmicroelectronics, Inc. Fuel cell device
US20060083852A1 (en) * 2004-10-18 2006-04-20 Yoocham Jeon Fuel cell apparatus and method of manufacture thereof
JP4701695B2 (ja) * 2004-12-08 2011-06-15 トヨタ自動車株式会社 固体電解質およびその製造方法
US8383014B2 (en) 2010-06-15 2013-02-26 Cabot Corporation Metal nanoparticle compositions
US7575621B2 (en) 2005-01-14 2009-08-18 Cabot Corporation Separation of metal nanoparticles
WO2006076609A2 (en) 2005-01-14 2006-07-20 Cabot Corporation Printable electronic features on non-uniform substrate and processes for making same
US8334464B2 (en) 2005-01-14 2012-12-18 Cabot Corporation Optimized multi-layer printing of electronics and displays
US7824466B2 (en) 2005-01-14 2010-11-02 Cabot Corporation Production of metal nanoparticles
US7727293B2 (en) * 2005-02-25 2010-06-01 SOCIéTé BIC Hydrogen generating fuel cell cartridges
US7759017B2 (en) * 2005-05-18 2010-07-20 Gm Global Technology Operations, Inc. Membrane electrode assembly (MEA) architecture for improved durability for a PEM fuel cell
US7371481B2 (en) * 2005-06-13 2008-05-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrode having macropores and micropores therein
US8048576B2 (en) * 2005-07-12 2011-11-01 Honeywell International Inc. Power generator shut-off valve
FR2888685A1 (fr) * 2005-07-18 2007-01-19 St Microelectronics Sa Convertisseur-regulateur continu-continu
WO2007035467A2 (en) 2005-09-16 2007-03-29 Idatech, Llc Self-regulating feedstock delivery systems and hydrogen-generating fuel processing assemblies and fuel cell systems incorporating the same
US7601302B2 (en) 2005-09-16 2009-10-13 Idatech, Llc Self-regulating feedstock delivery systems and hydrogen-generating fuel processing assemblies and fuel cell systems incorporating the same
FR2891403A1 (fr) * 2005-09-29 2007-03-30 St Microelectronics Sa Pile a combustible recouverte d'une couche de polymeres hydrophiles
FR2891280B1 (fr) * 2005-09-29 2008-01-18 St Microelectronics Sa Formation de silicium poreux dans une plaquette de silicium
US7811690B2 (en) * 2005-10-25 2010-10-12 Honeywell International Inc. Proton exchange membrane fuel cell
US8043736B2 (en) * 2006-01-10 2011-10-25 Honeywell International Inc. Power generator having multiple layers of fuel cells
US20070178340A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-02 Honeywell International Inc. Fuel cell power generator with micro turbine
CA2648766C (en) * 2006-04-11 2014-12-09 Myfc Ab Improved electrochemical device
US8494479B2 (en) * 2006-04-27 2013-07-23 Honeywell International Inc. System and method for optimizing power supplies in a wireless transceiver
US7972420B2 (en) 2006-05-22 2011-07-05 Idatech, Llc Hydrogen-processing assemblies and hydrogen-producing systems and fuel cell systems including the same
US7939051B2 (en) 2006-05-23 2011-05-10 Idatech, Llc Hydrogen-producing fuel processing assemblies, heating assemblies, and methods of operating the same
US20070285048A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-13 Leach David H Fuel cell charger interface with multiple voltage outputs for portable devices
WO2008005273A2 (en) * 2006-06-29 2008-01-10 More Energy Ltd. Fuel cell system and method of activating the fuel cell
JP5130684B2 (ja) * 2006-09-27 2013-01-30 カシオ計算機株式会社 反応装置及び電子機器
CA2664536A1 (en) * 2006-10-03 2008-04-10 Sonic Innovations, Inc. Hydrophobic and oleophobic coating and method for preparing the same
US8846161B2 (en) * 2006-10-03 2014-09-30 Brigham Young University Hydrophobic coating and method
ES2331764B1 (es) * 2006-11-23 2010-10-22 Celaya Emparanza Y Galdos, S.A. (Cegasa) Pila de consumo que comprende una pila de combustible.
WO2008100514A2 (en) * 2007-02-09 2008-08-21 Nicolas Kernene System and method for hydrogen-based energy source
US20080199751A1 (en) * 2007-02-20 2008-08-21 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Bipolar plate for an air breathing fuel cell stack
US7875400B2 (en) * 2007-03-09 2011-01-25 Mti Microfuel Cells, Inc. Method and apparatus for internal hydration of a fuel cell system
US20080292917A1 (en) * 2007-05-23 2008-11-27 Stmicroelectronics Sa Portable electronic device with integrated fuel cell
FR2918799B1 (fr) 2007-07-10 2010-10-08 Commissariat Energie Atomique Substrat poreux etanche pour piles a combustible planaires et packaging integre.
US9029038B2 (en) * 2007-11-01 2015-05-12 Honeywell International Inc. Method of forming a fuel cell stack
US8993135B2 (en) * 2007-11-01 2015-03-31 Honeywell International Inc. Fuel cell stack for hydrogen fuel power generator
US8262752B2 (en) 2007-12-17 2012-09-11 Idatech, Llc Systems and methods for reliable feedstock delivery at variable delivery rates
US9279435B2 (en) 2008-02-25 2016-03-08 University of Washington through its Center for Communication Vibration-driven droplet transport devices
WO2010022321A1 (en) * 2008-08-21 2010-02-25 Georgia Tech Research Corporation Gas sensors, methods of preparation thereof, methods of selecting gas sensor materials, and methods of use of gas sensors
US20100124683A1 (en) * 2008-11-20 2010-05-20 Mti Microfuel Cells Inc. Heat spreader assembly for use with a direct oxidation fuel cell
GB0917143D0 (en) * 2009-09-30 2009-11-11 Afc Energy Plc Cell stack
TWI395367B (zh) * 2010-03-18 2013-05-01 Univ Nat Central Fuel cell flow adjustment mechanism
US8465632B2 (en) * 2010-12-30 2013-06-18 Ford Global Technologies, Llc Thin film catalyst on porous media and electrochemical cell employing the same
MX2017008552A (es) 2014-12-24 2018-03-15 Space Data Corp Tecnicas para lanzamiento de globo/aeronave inteligente y ubicación de ventana de recuperacion.
US10207802B2 (en) 2014-12-24 2019-02-19 Space Data Corporation Breaking apart a platform upon pending collision
US10059421B2 (en) 2014-12-30 2018-08-28 Space Data Corporation Multifunctional balloon membrane
CN106299430B (zh) * 2015-05-28 2018-10-02 清华大学 燃料电池的使用方法
US10476093B2 (en) 2016-04-15 2019-11-12 Chung-Hsin Electric & Machinery Mfg. Corp. Membrane modules for hydrogen separation and fuel processors and fuel cell systems including the same
CN114127981A (zh) * 2019-06-28 2022-03-01 阿莫绿色技术有限公司 薄膜箔及制造薄膜箔的方法
US11712655B2 (en) 2020-11-30 2023-08-01 H2 Powertech, Llc Membrane-based hydrogen purifiers

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE591690A (zh) * 1959-06-10
US4138510A (en) * 1973-09-27 1979-02-06 Firma C. Conradty Metal anode for electrochemical processing and method of making same
DE2809815C3 (de) * 1978-03-07 1981-05-21 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Brennstoffzelle mit einer den Elektrolyten chemisch und physikalisch adsorbierenden Matrixschicht
US4243508A (en) * 1979-04-26 1981-01-06 Dankese Joseph P Electrochemical apparatus
US4421579A (en) * 1981-06-26 1983-12-20 Diamond Shamrock Corporation Method of making solid polymer electrolytes and electrode bonded with hydrophyllic fluorocopolymers
US4529671A (en) * 1981-09-07 1985-07-16 Hitachi, Ltd. Fuel cell
GB2139110B (en) * 1982-12-27 1987-05-20 Gen Electric Water vapor exchange system
JPS6033284A (ja) * 1983-08-01 1985-02-20 日本油脂株式会社 油中水型エマルシヨン爆薬の製造方法
US4661423A (en) * 1984-02-01 1987-04-28 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Fuel cell electrolyte matrix and method for manufacturing the same
US4673624A (en) * 1984-02-08 1987-06-16 Hockaday Robert G Fuel cell
US4826554A (en) * 1985-12-09 1989-05-02 The Dow Chemical Company Method for making an improved solid polymer electrolyte electrode using a binder
US4666579A (en) * 1985-12-16 1987-05-19 The Dow Chemical Company Structural frame for a solid polymer electrolyte electrochemical cell
US4804449A (en) * 1986-02-25 1989-02-14 Sweeney Charles T Electrolytic cell
EP0241432B1 (en) * 1986-03-07 1993-08-11 Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. Gas permeable electrode
US4715938A (en) * 1986-03-27 1987-12-29 Billings Roger E Method and apparatus for electrolyzing water
US4793910A (en) * 1987-05-18 1988-12-27 Gas Research Institute Multielectrode photoelectrochemical cell for unassisted photocatalysis and photosynthesis
US4769297A (en) * 1987-11-16 1988-09-06 International Fuel Cells Corporation Solid polymer electrolyte fuel cell stack water management system
US4865925A (en) * 1987-12-14 1989-09-12 Hughes Aircraft Company Gas permeable electrode for electrochemical system
US4824741A (en) * 1988-02-12 1989-04-25 International Fuel Cells Corporation Solid polymer electrolyte fuel cell system with porous plate evaporative cooling
US4818637A (en) * 1988-05-20 1989-04-04 United Technologies Corporation Hydrogen/halogen fuel cell with improved water management system
US5108849A (en) * 1989-08-30 1992-04-28 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Fuel cell fluid flow field plate
US5173166A (en) * 1990-04-16 1992-12-22 Minitech Co. Electrochemical gas sensor cells
US5084144A (en) * 1990-07-31 1992-01-28 Physical Sciences Inc. High utilization supported catalytic metal-containing gas-diffusion electrode, process for making it, and cells utilizing it
EP0514552B1 (en) * 1990-12-10 2000-05-17 Yuasa Corporation Method for manufacturing solid-state electrolytic fuel cell
JP3107229B2 (ja) * 1991-02-14 2000-11-06 田中貴金属工業株式会社 固体高分子電解質燃料電池及び電解セルの隔膜加湿構造
US5234777A (en) * 1991-02-19 1993-08-10 The Regents Of The University Of California Membrane catalyst layer for fuel cells
US5252410A (en) * 1991-09-13 1993-10-12 Ballard Power Systems Inc. Lightweight fuel cell membrane electrode assembly with integral reactant flow passages
US5242764A (en) * 1991-12-17 1993-09-07 Bcs Technology, Inc. Near ambient, unhumidified solid polymer fuel cell
US5264299A (en) * 1991-12-26 1993-11-23 International Fuel Cells Corporation Proton exchange membrane fuel cell support plate and an assembly including the same
US5187025A (en) * 1992-02-03 1993-02-16 Analytic Power Corp. Unitized fuel cell structure
US5240786A (en) * 1992-03-13 1993-08-31 Institute Of Gas Technology Laminated fuel cell components
US5364711A (en) * 1992-04-01 1994-11-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Fuel cell
US5272017A (en) * 1992-04-03 1993-12-21 General Motors Corporation Membrane-electrode assemblies for electrochemical cells
US5266421A (en) * 1992-05-12 1993-11-30 Hughes Aircraft Company Enhanced membrane-electrode interface
GB2268619B (en) * 1992-07-01 1995-06-28 Rolls Royce & Ass A fuel cell
JP3271801B2 (ja) * 1992-09-22 2002-04-08 田中貴金属工業株式会社 高分子固体電解質型燃料電池、該燃料電池の加湿方法、及び製造方法
GB9403198D0 (en) * 1994-02-19 1994-04-13 Rolls Royce Plc A solid oxide fuel cell stack
US5482568A (en) * 1994-06-28 1996-01-09 Hockaday; Robert G. Micro mirror photovoltaic cells
US5453331A (en) * 1994-08-12 1995-09-26 University Of Chicago Compliant sealants for solid oxide fuel cells and other ceramics
US5631099A (en) * 1995-09-21 1997-05-20 Hockaday; Robert G. Surface replica fuel cell

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100369312C (zh) * 2001-09-28 2008-02-13 加利福尼亚大学董事会 形成基于微电子机械系统的燃料电池组件的方法
CN100481597C (zh) * 2001-12-28 2009-04-22 佳能株式会社 燃料电池和电气设备
CN1303711C (zh) * 2004-02-20 2007-03-07 英属开曼群岛商胜光科技股份有限公司 一种积层整合式燃料电池及其制造方法
CN100403590C (zh) * 2004-12-30 2008-07-16 南亚电路板股份有限公司 积层整合式燃料电池的结构
CN102804469A (zh) * 2009-06-22 2012-11-28 丰田自动车株式会社 燃料电池系统及燃料电池系统中的起动时控制方法
CN106549175A (zh) * 2015-09-17 2017-03-29 霍尼韦尔国际公司 氧调节燃料电池
CN106549175B (zh) * 2015-09-17 2022-05-27 智能能源有限公司 氧调节燃料电池
US11380923B2 (en) 2015-09-17 2022-07-05 Intelligent Energy Limited Oxygen regulated fuel cell
CN114388858A (zh) * 2021-12-01 2022-04-22 北京嘉寓氢能源科技有限公司 一种燃料电池膜电极制备方法
CN114824354A (zh) * 2022-05-27 2022-07-29 上海电气集团股份有限公司 燃料电池单电池的制备方法
CN114824354B (zh) * 2022-05-27 2023-10-27 上海电气集团股份有限公司 燃料电池单电池的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1025601A1 (en) 2000-08-09
US5759712A (en) 1998-06-02
CA2277133A1 (en) 1998-07-16
WO1998031062A1 (en) 1998-07-16
KR100509573B1 (ko) 2005-08-23
BR9806274A (pt) 2000-02-29
IL130792A (en) 2002-12-01
IL130792A0 (en) 2001-01-28
KR20000069902A (ko) 2000-11-25
AU6048698A (en) 1998-08-03
EP1025601A4 (en) 2000-11-29
JP2001508919A (ja) 2001-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1243607A (zh) 用于微型燃料电池电源组的表面复型燃料电池
CN1148822C (zh) 具有纤维加强隔膜的表面复型燃料电池
US6743541B2 (en) Monopolar cell pack of proton exchange membrane fuel cell and direct methanol fuel cell
US7674549B2 (en) Fuel cell power generation apparatus, fuel cartridge, and fuel cell system using the same
US6492052B2 (en) Air breathing direct methanol fuel cell
JP5133252B2 (ja) 燃料電池スタック
CN1653638A (zh) 电化学电池组系统
CN101000967A (zh) 一种质子交换膜燃料电池用的膜电极及其制备方法
EP1562246A2 (en) Liquid fuel cell
JP4612569B2 (ja) 固体高分子型燃料電池用膜電極構造体
CN1941488A (zh) 燃料电池
CN1572036A (zh) 液体燃料电池
US20090130523A1 (en) Tubular Solid Polymer Fuel Cell Comprising a Rod-Shaped Current Collector With Peripheral Glas Flow Channels and Production Method Thereof
CN1719650A (zh) 燃料电池
JP2005108823A (ja) 燃料電池システムの製造方法及び燃料電池システム
JP2005129261A (ja) 直接液体供給形燃料電池
JP4701585B2 (ja) 直接形燃料電池
US8968946B2 (en) Fuel cell systems
CN101029140A (zh) 聚合物膜及其制备方法以及采用它的燃料电池
JP2009043688A (ja) 燃料電池
JP2005116416A (ja) 燃料電池とこれに使用する膜電極接合体の製造方法
JP4683974B2 (ja) 燃料電池システム
CN101777276A (zh) 自助式质子交换膜燃料电池一体化实验系统及其实验方法
CN1870339A (zh) 包括汽相燃料供应设备的燃料电池系统
CN1523697A (zh) 一种适合燃料电池低压运行的高效增湿装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned
C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1024566

Country of ref document: HK