专利名称：双极性板及采用该双极性板的电化学电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及双极性板及采用该双极性板的电化学电池。
背景技术：
诸如燃料电池的电化学电池通常包括两个电极、两个双极性板、以及电解质。特别地，所述两个电极(阳极和阴极)布置在所述两个双极性板与电解质之间。产生的结构依次包括第一双极性板、阳极、电解质、阴极、以及第二双极性板。为了更大的能量输出，可将一个或多个这种燃料电池堆叠在一起，以形成燃料电池组。在燃料电池技术领域，对具有更好性能和更长寿命的燃料电池组存在越来越多的需求。然而，由于过高的材料成本和/或在导热性和/或导电性方面不太令人满意的性能，常规的双极性板的使用具有限制。
实用新型内容针对现有技术的相关技术问题，本实用新型的目的在于提供一种双极性板、电化学电池、形成电化学电池的方法，以使得电池具有更好性能和更长寿命。根据本实用新型的一个方面，提供一种用于在电化学电池中使用的双极性板。在一个实施例中，双极性板包括一起限定流体流动通道的壁区域和接合区域(landingarea);以及从接合区域和壁区域中的至少一个纵向延伸的多个引线。优选地，所述多个引线具有平均横截面尺寸和平均纵向尺寸，该平均纵向尺寸高于该平均横截面尺寸。优选地,所述平均横截面尺寸为O. 01 μ m至500 μ m,所述平均纵向尺寸为O. I μ m至 I, 000 μ m。优选地，该多个引线具有50至200的平均纵横比。优选地，该多个引线在每平方厘米接合区域上具有105至107个引线。在另一个实施例中，电化学电池包括双极性板以及与引线的至少一部分接触的气体扩散层(GDL)，其中双极性板的接合区域具有表面和从该表面延伸的多个引线。优选地，引线与接合区域的表面成一体。优选地，弓I线和接合区域的表面由不同的材料制成。优选地，所述的从该表面延伸的多个引线具有平均横截面尺寸和平均纵向尺寸，平均纵向尺寸高于平均横截面尺寸。在另一个实施例中，⑶L包括⑶L表面和⑶L块，其中引线的至少一部分穿过⑶L表面延伸到GDL块中。在又一个实施例中，引线与双极性板的接合区域成一体。在又一个实施例中，引线和双极性板的接合区域由不同的材料制成。优选地，双极性板还包括从从壁区域纵向延伸的第二多个弓I线。优选地，引线基本上没有钼或钯。[0018]优选地，引线与接合区域和壁区域中的至少一个成一体。优选地，接合区域和壁区域中的至少一个和引线由不同的材料制成。在又一个实施例中，电化学电池还包括电流收集板(CCP)，该CCP靠近双极性板布置，使得双极性板定位在⑶L与CCP之间。优选地，电化学电池还包括从壁区域延伸的第二多个引线。进一步优选地，CCP接触接合区域的第二表面的至少一部分。在又一个实施例中，电化学电池还包括从双极性板的接合区域的第二表面朝CCP纵向延伸的第二多个引线。在某些情况下，CCP接触第二表面和接合区域的第二表面中的至少一个。 根据本实用新型的另一方面，提供一种用于形成电化学电池的方法。在一个实施例中，所述方法包括形成双极性板，所述双极性板包括具有表面的至少一个接合区域，其中多个引线从所述至少一个接合区域的表面纵向延伸。在另一个实施例中，形成双极性板的步骤还包括形成具有与双极性板的轮廓互补的轮廓的模制模板的步骤。在又一个实施例中，所述方法还包括抵靠于模制模板压印金属板以形成双极性板的步骤。在又一个实施例中，所述方法还包括将电流收集板(CCP)和气体扩散层(OTL)靠近双极性板布置，使得双极性板定位在CCP与⑶L之间的步骤。本实用新型的有益效果在于使得电池具有更好性能和更长寿命。
图I描绘了根据一个实施例的电化学电池；图2描绘了图I的电化学电池的横截面图；图3A描绘了图2的电化学电池的放大的横截面图；图3B至3C描绘了图3A的电化学电池的不同部分；图3D描绘了图3A的电化学电池的变型；图4描绘了图3A的电化学电池的另一个变型；图5描绘了根据另一个实施例的用于制造电化学电池的引线的非限制性示例方法;图6描绘了根据又一个实施例的用于制造电化学电池的双极性板的非限制性示例方法；图7描绘了根据图6的方法的变型；图8A至SC描绘了根据又一个实施例，形成作为用于引线的模板的微孔的工艺步骤的示意图；图9A至9D描绘了利用图8A至SC的模板形成引线的工艺步骤的示意图；图IOA和IOB描绘了根据此处描述的一个不例，在由一部分⑶L和一部分双极性板形成的域段上的温度分布轮廓图；图IIA至IID描绘了根据此处描述的另一个示例，包括设置在200 μ m区段的⑶L上方的100 μ m区段的双极性板的域段的温度轮廓图；[0041]图12描绘了随着每mm2的平面接合区域的表面面积增加(单位mm2)而变化的最大温度梯度的曲线；图13A至13B描绘了根据此处描述的又一个示例，在样本域段中的电势和电流的轮廓图；图14描绘了随着每mm2的平面接合区域的表面面积增加(单位_2)而变化的面比电阻(area specific resistance)的曲线。
具体实施方式
根据需要，在此公开了本实用新型的详细实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是对可以通过多种替代形式实施的本实用新型的示例。附图并不一定是按比例的；一些特征可能被放大或最小化，以示出特定组成部分的细节。因此，此处公开的具体结构和功能方面的细节并不意在被理解为限制性的，而是仅作为代表性基础用于教导本领域技术 人员以各种方式使用本实用新型。除非明确说明，否则在描述本实用新型的最宽范围时，本说明书中表示材料数量或者表示反应和/或使用条件的所有数值量都应理解为由词语“大约”修饰。结合本实用新型的一个或多个实施例描述一组或一类材料适合给定目的，暗指该组或该类的构成材料中的任何两种或更多种材料的混合物是适合的。用化学术语对成分进行的描述指的是添加到文中指定的任何组合物时的成分，并且并不一定排除一旦混合之后混合物的成分之间的化学作用。首字母缩拼词或其他缩写的首次限定适用于同一缩写在本文的所有后续使用，并且在进行了必要的变更后适用于最初限定的缩写的正常语法变型。除非另有明确的相反说明，否则属性的测量都由与前面和后面针对同一属性所论述的相同的技术来确定。在一个或多个实施例中，本实用新型提供了具有相对增加的导电性和/或导热性的电化学电池。电化学电池的非限制性示例包括燃料电池，特别是氢燃料电池。在一个或多个实施例中，术语“电化学电池”指的是能够从化学反应得到电能或能够通过引入电能促进化学反应的装置。电化学电池可以包括不可再充电初级电池、可再充电次级电池，或者两者的组合。对于初级电池，当反应物的初始供给被耗尽时，能量不能够通过电动装置容易地存储到电化学电池中。对于次级电池，可以通过向电池供给电能来使化学反应逆向发生，从而恢复其原始成分。电化学电池的一个特别的示例是燃料电池。根据本实用新型的一个方面，并如图I中所描绘的，诸如燃料电池的电化学电池一般示出为100。在一个实施例中，并且如图I中所描绘的，燃料电池100包括一对双极性板122和124，双极性板122和124分别具有形成在其上的流动通道126和128。流动通道126、128可以以预定的间隔形成在双极性板122和124中的每一个的两侧上。燃料电池100还包括布置在双极性板122与124之间的离子交换膜134。诸如空气电极132的第一电极布置在离子交换膜134与双极性板124之间，并且诸如燃料电极130的第二电极布置在离子交换膜134与双极性板122之间。双极性板122和124电连接第一和第二电极130、132，并且减少或防止燃料与空气(氧化剂)混合。如将在下面详述的，流动通道126和128用作端对端连接的电池中的燃料和空气通路。图I的燃料电池100可以不同地设置，使得双极性板124相对于双极性板122以90度的转向定位。[0050]在另一个实施例中，并且如图2中所描绘的，图I的燃料电池100的横截面一般示出为200。离子交换膜234两侧是第一电极230和第二电极232。在该构型中，第一电极230包括第一气体扩散层230a和第一催化剂层230b ;并且第二电极232包括第二气体扩散层232a和第二催化剂层232b。电极230、232外部分别是第一双极性板222和第二双极性板224。进一步位于双极性板222、224外部的分别是第一电流收集板238和第二电流收集板 236。图3A描绘了图I的电化学电池的放大的横截面图。如图3A至3D中所描绘的，一般示出为300的电化学电池包括具有至少一个接合区域304的双极性板324，接合区域304包括第一表面304a和第二表面304b。气体扩散层(OTL) 332靠近双极性板324布置。⑶L332具有第一⑶L表面332a和第二⑶L表面332b，第一⑶L表面332a和第二⑶L表面332b之间限定出⑶L块332c。具有从第一表面304a基本纵向地延伸到⑶L 332中的多个引线312。在某些情形下，引线312穿过第一 GDL表面332a延伸至Ij GDL块332c中。在另一个实施例中，并且如图3A中所描绘的，任何两个相邻的接合区域304限定·出流体流动通道306。在一种变型中，引线312可以生长为与限定流体流动通道306的壁306a、306b、306c的任何部分成一体或者附接于壁306a、306b、306c的任何部分。在这种设计中，存在于壁306a、306b、306c的相关部分中和周围的引线有助于流动区域温度控制并促进电池中的水管理。利用这种设计，相信冷却剂通道能够被全部去除，从而降低构造和维护成本。在一个或多个实施例中，术语“基本”指的是重量、体积、长度或程度的百分比大于75%、85%或95%的程度。在一个或多个实施例中，术语“引线”包括长度和直径上具有纳米和微米量级的弓I线。根据此处描述的示例，引线112能够通过阳极化铝氧化物形成。在一个或多个实施例中，引线312能够由任何金属、金属合金和/或聚合物形成。用于形成引线的材料的非限制性示例包括金、陶瓷、镍、钢、铜、钴、钢、铬、塑料、聚合物、合金及其组合。在一个或多个实施例中，引线312基本上没有诸如钼、钯、钌、铑、锇、铱、金、银或其组合之类的任何催化剂材料。术语“基本上没有”可指上面提到的催化剂材料占引线312的总重的重量百分比小于20%、小于10%、小于5%、小于I. 5%、小于O. 5%、小于O. I %、小于O. 05%或者小于O. 001%。在某些情形下，引线312具有每平方厘米的接合区域304含I至IO9个引线的密度。在某些特定的情形下，引线312具有每平方厘米的接合区域304含I至2. 5x10s或IO5至IO7个引线的密度。在某些情形下，并且如图3C中所描绘的，引线312是横截面尺寸“D”小于纵向尺寸“L”的细长结构。任何两个相邻的引线312可以以侧向间隙“LG”彼此间隔开。在增加双极性板324与⑶L 332之间的有效接触面积的主旨下，引线312可以具有任何合适形状的横截面；作为非限制性示例，这些形状包括圆形、椭圆形、正方形、三角形、梯形及其组合。沿着纵向尺寸“L”，引线312可以是直的、弯的、和/或曲线形的。此外，引线312可以以统一的侧向间隙“LG”彼此定位，或者可以不规则地定位，使得“LG”在接合区域304的不同区域之间变化。[0059]在某些情形下，引线312具有I比200、I比150、I比100或I比50的平均纵横比，其中平均纵横比指的是纵向尺寸“L”相对于横截面尺寸“D”的平均比值，如在图3C中所图示描绘的。在某些情形下，引线312的纵向尺寸“L”可以是O. Iym至1，000 μπι，O. Iym至250μπι，或者O. Ιμπι至ΙΟΟμπι。在某些其他情形下，引线312的横截面尺寸“D”可以是O. 01 μ m 至 500 μ m, O. 01 μ m 至 250 μ m,或者 O. 01 μ m 至 100 μ m。在另一个实施例中，并且如在图3D中描绘的，第二多个引线312可以设置于双极性板332的第二表面304b。在这种设计中，所述第二多个引线312有助于增加导热性，并因此增加电化学电池300的冷却通道部分中相对改进的热管理。在又一个实施例中，并且如在图4中描绘的，一般示出为400的替代性电化学电池被描绘成从设计中消除了冷却剂通道306。根据该实施例，接触板314可以形成为或压印成具有基本上是双极性板324的形状的复制品的形状。通过冷却剂通道的减小或消除，接触板314的相对较大部分或全部能够被用来从GDL集电，从而增加电输出。 当引线312设置成与接合区域304成一体时，能够使用用于微米_或纳米_制造的压印或电沉积技术来制造双极性板324。非限制性的压印方法公开在了下列文献中Mirkin 等人的 “Emerging methods for Micro- and nanofabrication，，，〈〈MRSbulletin (材料研究学会公报)》,2001 年 7 月；Walker 等人的“Growth of thin platinumfilms on Cu (100) CAICISS, XPS and LEED studies”，《Surface Science (表面科学)》584(2005)153-160 ；Y.Xia 等人的“Unconventional methods for fabricating andpatterning nano structures，，，《Chem. Rev.(化学评论)》，1999 年第 99 卷，1823-1848页；以及 Gates 等人的 “New approaches to nanofabrication, molding, printing andother techniques ((Chem. Rev.(化学评论)》,2005 年第 105 卷，1171-1191 页。这些方法的全部内容都通过参引的方式并入本文。诸如软光刻的纳米制造方法也已经被用来将开口阵列转印到具有100纳米(nm)的厚度的金的金属性薄膜上。在作者为C. D. Schaper的“Patterned transfer of metallic thin film nanostructures by water-solublepolymer templates”中公开了非限制性的纳米制造方法,见2003年的《Nano Lett.(纳米快报)》的第3卷第9号，1305至1309页。能够使用任何合适的方法来形成引线312。这些方法的非限制性示例是通过微米/纳米-制造方法。如图5中所描绘的,在步骤502中,底版模(master mold)形成为具有引线312的表面轮廓，或者形成为引线312的镜像。在步骤504中，底版模被覆盖聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在步骤506中，去除固化的PDMS。在步骤508中，第三功能性材料被印到PDMS上。在步骤510中，创建复制品模具，该复制品模具是底版模的复制品，但是由不同的材料制成。如在图6中描绘的，公模板640包括图5中标示的复制品510并且与母模板642互补。在压印过程中，金属板644被放置在公模板640与母模板642之间，并且在受压后，金属板644被压印和形成为具有引线312的双极性板，如在图3A中标示的双极性板324。在该过程中，引线312与双极性板332成一体并且从同一个金属板644形成。在另一个实施例中，引线312能够被附接或放置到已经预成型的双极性板上。如在图7中描绘的，金属板744在一组模板740、742之间被压印而无需用于引线312的复制品O在一个或多个实施例中，并且如此处所描述的，提供了一种电化学电池，其在接合宽度处具有表面面积的2至6mm2/mm2的平面面积扩大,以及在额定的I. 5A/cm2的操作条件下具有45V的电池组电压升高。在一个或多个实施例中，并且如此处所描述的，提供了一种电化学电池，其具有增加的电池和电池组导热性、相对统一的温度分布，通过避免燃料电池MEA中的周期性热点对包括催化剂层、离子交换膜和GDL在内的电池部件的耐久性和有效性提供了有益的影响。在没有引线的情况下，在同一电池中的最热点与最冷点之间，温度梯度可以升高到大约15摄氏度。通过在接合区域使用这些引线，能够有效地减小温度梯度并且能够实现燃料电池中更好的水管理。另外，增强的电池导热性和导电性能够在冷冻启动期间帮助燃料电池。在燃料电池在低于冰点的温度下关闭期间，改进的电池导热性能够帮助蒸发和清除GDL 和其他部件内的产物水。在一个或多个实施例中，并且如前面所描述的，提供了一种电化学电池，其具有GDL与双极性板之间减小的接触热阻和/或接触电阻，并且因此具有相对较好的导热性和/或导电性。在一个或多个实施例中，并且如前面所描述的，提供了一种电化学电池，其可以通过温度梯度的降低而具有提高的MEA耐久性和/或膜和GDL的减小的剥离。在不希望受任何特定理论限制的情况下，相信通过电池内更统一的温度分布，不太可能出现温度引发的循环膨胀和收缩以及由此引起的剥离。 在一个或多个实施例中，并且如前面所描述的，提供了一种电化学电池，其在水管理方面具有改进。在不希望受任何特定理论限制的情况下，相信如果假定典型的电池组运行温度能够接近80至90摄氏度，那么电池和电池组内热点的存在将给水管理带来问题。例如，在大约15摄氏度的温度梯度下，能够具有100摄氏度以上温度的热点。在这些温度下，积聚的水可以形成气态水产物，因此水管理可能进一步复杂。对电池和电池组中的部件之间的温度进行改进的控制，能够帮助完全减轻这些水管理问题。在一个或多个实施例中，并且如前面所描述的，提供了一种电化学电池，其中冷却剂回路至少部分被消除。该电化学电池或产生的电池组具有相对增加的导热率，并因此具有相对改进的温度控制。结果，该电化学电池或产生的电池组不像常规的电池那样多地依靠用于温度控制的冷却剂回路。在某些情形下，冷却剂回路可以被完全消除，以实现更多的成本效益和更低的系统复杂性。在综述了本实用新型之后，能够通过参照某些具体示例获得进一步的理解；除非另有说明，否则此处提供这些示例仅仅用于示例的目的，并不意在进行限制。示例示例I-改进的导热性图IOA和IOB描绘了横跨由一部分⑶L和一部分双极性板形成的域段中的温度分布的轮廓图。另外，在这部分气体通道和冷却剂通道内对对流热和流动方程求解。在每个域段内对热传导方程求解。在图IOA和IOB中还描绘了在分别没有引线和有引线的情况下，所述域段的最热区域与最冷区域之间的温度梯度。催化剂层被模制成与GDL的底部接触的恒定热通量元件，在双极性板与GDL之间的接触热阻被考虑时。冷却剂和气流通道中的流动被假定为被完全形成。图IOB中的引线具有针或杆形，具有5 μ mx5 μ mx30 μ m的尺寸，中心与中心的距离为ΙΟμπι。引线涉及接合区域的每mm2的平面面积上6mm2的表面面积扩大。从图IOA和IOB能够看到，与没有引线的域段相比，在具有引线的区域中，温度梯度显著减小。图IlA至IlD各自描绘了包括设置在200 μ m区段的GDL上方的ΙΟΟμπι区段的双极性板的域段的温度轮廓图。图IlA描绘了对于没有引线的域段的8. 4摄氏度的温度梯度。图IlB描绘了对于具有10x10x20的尺寸和20μπι的中心与中心距离的引线的域段的4. 5摄氏度的温度梯度，表明温度梯度相对于图IlA中的温度梯度减少了 3. 9摄氏度。图IlC描绘了对于具有5x5x30的尺寸和10 μ m的中心与中心距离的引线的域段的2. 5摄氏度的温度梯度，表明温度梯度相对于图IlA中的温度梯度减少了 5. 9摄氏度，或者相对于图IlB中的温度梯度另外减少了 2. O摄氏度。图IlD描绘了对于具有1Χ1Χ20μπι的尺寸和3μπι的中心与中心距离的引线的域段的2. I摄氏度的温度梯度，表明温度梯度相对于图IlA中的 温度梯度减少了 6. 3摄氏度，相对于图IlB中的温度梯度另外减少了 2. 4摄氏度，或者相对于图IlC中的温度梯度另外减少了 O. 4摄氏度。图12示出了随着每mm2的平面接合区域的表面面积增加(mm2)而变化的最大温度梯度的曲线。从图12能够看到，相对于初始6mm2/mm2的表面面积增加,大于6mm2/mm2的表面面积增加对应于最大温度梯度的小得多的变化。示例2-导电性在双极性板的接合区域的宽度中占200 μ m的域段被获取并且该整个域段经受IOmV的恒定电压。对此域段求解欧姆定律方程，并且测量经过该域段的电流。该电流测量提供域段的导电性信息电流越高，导电性则越好。通过对任何边界处(例如，催化剂层上或双极性板上)的局部电流密度进行积分来确定欧姆电阻。欧姆定律(V = RI)被用来确定每单位面积的接合区域上的电阻，该电阻被称为“面比电阻(ASR) ”，单位为Ohm. cm2。对于没有任何引线的样本域段，R为O. 060hm. cm2，其中Iave为O. 165A/cm2，V为10、。对于包含具有10x10x20x20的尺寸的引线的样本域段，R为O. 0230hm. cm2，其中Iave为O. 435A/cm2，并且V为1(T3V。对于包含具有5x5x30的尺寸和10 μ m的中心与中心距离的引线的样本域段，R为O. OOlOhm. cm2，其中Iave为O. 965A/cm2，并且V为1(T3V。对于包含具有1x1x20x3的尺寸的引线的样本域段，R为5. 6xl0_30hm. cm2，其中Iave为I. 79A/cm2，并且V为10、。图13A和13B分别描绘了具有5x5x30x10的尺寸的样本域段中的电势和电流的轮廓图。图14示出了随着每mm2的平面接合区域的表面面积增加(单位为_2)而变化的面比电阻的曲线。从图14能够看到,相对于初始6mm2/mm2的表面面积增加,大于6mm2/mm2的表面面积增加对应于面比电阻的小得多的变化。示例3-评价对总电压输出的影响假设燃料电池在欧姆控制区域内工作，则根据欧律定律，电压和电流相对于彼此线性地变化。因此，如果电池组具有η个电池，等同于具有2n个接合区域触点(每个电池两个触点，一个用于阴极，一个用于阳极)，那么V1 = Vocv-I (n. Rm+2n. Rcontact)V2 — Vocy-I (n. Rm+2n. Riicroc0ntact)其中，Rm是与电解质和其他多种部件相关联的电阻，并且R_tac;t和RMic;Ma)ntac;t分别表示在没有微米/纳米结构和具有微米/纳米结构下接合区域处的电阻。进一步假设在典型的电池组中，η为300，并且I的工作电流密度为I. 5A/cm2，总电池组电压的增加将为V2-V1 — 2nl (Rcontact_RlicroContact)对图14的Rcontact和Rmcrocontact分别使用O. 06和O. 01的值，则能够根据方程V2-V1=2x300x1. 5x (O. 06-0. 01) = 45V来计算(V2-V1)的值。能够看到,通过利用本示例中的微结构来减小欧姆电阻并增加电池导电性，I. 5A/cm2电流密度下的总电压输出增加了 45V。基于单个电池中的典型极化曲线，在I. 5A/cm2的I下，电压输出V等于O. 6V。对于300个电池的电池组，集合电压将为180V，其中由于引线的使用而增加了 45V。相对于没有引线的情况下的180V，由于引线的使用而产生的45V的增加表示25%的增加。示例4-形成引线能够使用多种方法来制造此处描述的引线。这些方法中有蒸发-冷凝、蒸汽-液体-固体(VLS)生长以及基于模板的方法。在本示例中，使用市场上能够获得的模板，如阳极化氧化铝膜(AAM)和辐射径迹蚀刻聚碳酸酯(PC)膜。图11A-11E描绘了利用阳极氧化铝(AAO)膜生长的多个引线的SEM图像，这些图具有逐渐增大的放大等级。常用的具有统一且平行的微孔的氧化铝膜通过在硫酸、草酸或磷酸的溶液中阳极化铝片或薄膜来产生。如图8A至SB中所示，微孔906能够以如在图SB中能够看到的正六边形阵列布置，并且能够获得每cm2多达IO11个微孔。微孔的尺寸在从IOnm到100 μ m或更大范围变化。在微孔形成后，通过磷酸中的溶解作用和机械搅动来去除微孔906的底部的障碍氧化物层902。根据图9A至9D，接下来是膜刻蚀和引线的电沉积。如在图9A中所描绘的，铜或金的导体层1002被溅射到基底1004的底部上；如在图9B所描绘的，引线312随着电沉积继续而在长度上延伸；如在图9C中所描绘的，引线312的端部被抛光，以达到理想的光滑度；并且如在图9D中所描绘的，通过使用诸如NaOH的碱来去除和刻蚀膜1004以获得引线312。示例5-引线的规格测试利用由阳极氧化铝(AAO)制成的模板在电化学电池中生长铜引线，其中微孔直径为 200nm、150nm 和 50nm。表I将根据本示例生长的引线的选定规格制成表格。在表I中标示的测试规格中的一些根据以下内容来限定。参照图8B，在AAO膜904内创建多个微孔906，该AAO膜904具有表示为“T”的平均厚度。在本示例中使用的AAO膜904的平均厚度“T”为大约47-50 μ m。为了示例的目的，并且如在图12C中所描绘的，一般示为908的弓I线在每个微孔906内生长到其长度“L”。能够通过控制引线112的生长范围来调节引线112的长度“L”;然而，长度“L”不应大于AAO膜904的平均厚度“T”。如在表I中所标示的，微孔密度是每cm2的AAO膜904上的微孔906的数量。在本示例中，引线908的生长能够控制成使得引线122具有1-1. 3μπι的平均长度。如在表I中所标示的，圆周面积是示出为910的面积；底面积是示出为912的面积；并且总表面面积表示底面积与圆周面积之和乘以每cm2的引线的总数或微孔的总数、再加上基底上没有生长引线的自由面积。表I :生长的引线的选定规格[0099]
权利要求1.一种双极性板，其特征在于，包括 壁区域和接合区域，一起限定流体流动通道；以及 多个引线，从所述壁区域和所述接合区域中的至少一个延伸。
2.根据权利要求I所述的双极性板，其特征在于，所述多个引线从所述接合区域纵向地延伸。
3.根据权利要求2所述的双极性板，其特征在于，还包括从所述壁区域纵向延伸的第二多个引线。
4.根据权利要求I所述的双极性板，其特征在于，所述多个引线从所述壁区域纵向地延伸。
5.根据权利要求I所述的双极性板，其特征在于，所述多个引线具有平均横截面尺寸和平均纵向尺寸，所述平均纵向尺寸高于所述平均横截面尺寸。
6.根据权利要求5所述的双极性板，其特征在于，所述平均横截面尺寸为O.Ol μ m至500 μ m，所述平均纵向尺寸为O. Iym至Ι,ΟΟΟμ 。
7.根据权利要求I所述的双极性板，其特征在于，所述引线与所述接合区域和所述壁区域中的至少一个成一体。
8.根据权利要求I所述的双极性板，其特征在于，所述接合区域和所述壁区域中的至少一个和所述引线由不同的材料制成。
9.根据权利要求I所述的双极性板，其特征在于，所述多个引线具有50至200的平均纵横比。
10.根据权利要求I所述的双极性板，其特征在于，所述多个引线在每平方厘米接合区域上具有IO5至IO7个引线。
11.一种电化学电池，其特征在于，包括 双极性板，具有一起限定流体流动通道的壁区域和接合区域，所述接合区域具有表面和从所述表面延伸的多个引线；以及 气体扩散层，接触所述多个引线的至少一部分。
12.根据权利要求11所述的电化学电池，其特征在于，所述气体扩散层包括气体扩散层表面和气体扩散层块，所述引线的至少一部分穿过所述气体扩散层表面延伸到所述气体扩散层块中。
13.根据权利要求11所述的电化学电池，其特征在于，所述引线与所述接合区域的所述表面成一体。
14.根据权利要求11所述的电化学电池，其特征在于，所述引线和所述表面由不同的材料制成。
15.根据权利要求11所述的电化学电池，其特征在于，还包括从所述壁区域延伸的第二多个引线。
16.根据权利要求11所述的电化学电池，其特征在于，还包括与所述双极性板相邻的电流收集板，使得所述双极性板定位在所述气体扩散层与所述电流收集板之间。
17.根据权利要求16所述的电化学电池，其特征在于，还包括从所述双极性板的所述接合区域的第二表面朝所述电流收集板纵向延伸的第二多个引线。
18.根据权利要求17所述的电化学电池，其特征在于，所述电流收集板接触所述接合区域的所述第二表面的至少一部分。
19.根据权利要求11所述的电化学电池，其特征在于，所述多个引线具有平均横截面尺寸和平均纵向尺寸，所述平均纵向尺寸高于所述平均横截面尺寸。
专利摘要本实用新型提供一种双极性板，包括壁区域和接合区域，一起限定流体流动通道；以及多个引线，从所述壁区域和所述接合区域中的至少一个延伸。还提供一种电化学电池，包括双极性板，具有一起限定流体流动通道的壁区域和接合区域，所述接合区域具有表面和从所述表面延伸的多个引线；以及气体扩散层(GDL)，接触所述多个引线的至少一部分。本实用新型能够使得电池具有更好性能和更长寿命。
文档编号H01M8/02GK202633437SQ20122004784
公开日2012年12月26日 申请日期2012年2月14日 优先权日2011年2月15日
发明者阿里礼萨·佩兹曼·希尔瓦尼恩 申请人:福特环球技术公司