本發(fā)明涉及多孔基材層和電化學(xué)裝置，更具體地，涉及能夠確保性能和工作效率并且提高耐用性和可靠性的多孔基材層。

背景技術(shù)：

1、為了應(yīng)對(duì)全球變暖和化石燃料的枯竭，對(duì)替代能源的研究和開(kāi)發(fā)的需求不斷增加。氫能作為用于解決環(huán)境和能源問(wèn)題的切實(shí)可行的解決方案而備受關(guān)注。

2、由于氫具有高能量密度和適用于電網(wǎng)規(guī)模(grid-scale)應(yīng)用的特性，因此氫作為未來(lái)的能源載體備受矚目。

3、作為電化學(xué)裝置之一的水電解電堆(water?electrolysis?stack)指的是通過(guò)電化學(xué)地分解水來(lái)產(chǎn)生氫氣和氧氣的裝置。水電解電堆可以通過(guò)串聯(lián)堆疊幾十個(gè)或幾百個(gè)水電解電池(單元電池)進(jìn)行配置。

4、膜電極組件(mea)位于水電解電堆的單元電池的最內(nèi)側(cè)。膜電極組件包括能夠移動(dòng)氫離子(質(zhì)子)的全氟磺酸離子基電解質(zhì)膜以及分別布置于電解質(zhì)膜的兩個(gè)相對(duì)表面的陽(yáng)極電極和陰極電極。

5、此外，多孔傳輸層(ptl)、氣體擴(kuò)散層(gdl)和襯墊可以堆疊于陽(yáng)極和陰極所位于的膜電極組件(mea)的外部部分(外表面)中的每一個(gè)。隔板(separator)(或雙極板)可以布置在多孔傳輸層(ptl)和氣體擴(kuò)散層(gdl)的外側(cè)(外表面)。隔板包括反應(yīng)物、冷卻劑和反應(yīng)所產(chǎn)生的產(chǎn)物流經(jīng)的流路(流場(chǎng))，或者隔板可以包括可以取代流路的結(jié)構(gòu)。

6、包括在本發(fā)明的背景技術(shù)中的信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的一般背景的理解，并且不可以被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的各個(gè)方面旨在提供多孔基材層和電化學(xué)裝置，其配置為確保性能和工作效率并且提高耐用性和可靠性。

2、本發(fā)明致力于使多孔基材層的變形和損壞最小化，并且穩(wěn)定地保持多孔基材層與膜電極組件接觸的狀態(tài)。

3、除其它事項(xiàng)之外，本發(fā)明致力于使應(yīng)力集中在多孔基材層的與隔板的接觸部(land)接觸的特定部位的程度最小化并且使多孔基材層的分離最小化。

4、本發(fā)明還致力于產(chǎn)生整體上均勻的待施加至多孔基材層的緊固壓力(壓緊力)。

5、本發(fā)明還致力于確保多孔基材層的剛性，并且制造具有較小厚度的多孔基材層，以使多孔基材層的傳質(zhì)過(guò)電壓(mass?transport?overpotential)最小化。

6、本發(fā)明還致力于提高耐用性、穩(wěn)定性和可靠性。

7、示例性實(shí)施方案所實(shí)現(xiàn)的目的不限于上述目的，而是還包括可以從下面描述的解決方案或?qū)嵤┓桨钢欣斫獾哪康幕蛐Ч?/p>

8、本發(fā)明的示例性實(shí)施方案提供一種多孔基材層，其包括：多孔基材部，其設(shè)置在隔板與膜電極組件(mea)之間；以及多孔增強(qiáng)構(gòu)件，其設(shè)置在隔板與膜電極組件之間并且配置為抑制多孔基材部的分離和變形。

9、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，多孔增強(qiáng)構(gòu)件可以包括配置為與其外部連通的容納空間，所述多孔基材部可以容納在所述容納空間中，以暴露于隔板和膜電極組件。

10、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述多孔增強(qiáng)構(gòu)件的厚度可以對(duì)應(yīng)于所述多孔基材部的厚度。

11、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述多孔增強(qiáng)構(gòu)件可以包括：第一框架部分，其設(shè)置于所述多孔基材部的第一表面；第二框架部分，其設(shè)置于所述多孔基材部的第二表面；以及支撐框架部分，其配置為在第一框架部分上支撐第二框架部分，并且包括連接至第一框架部分的第一端部以及連接至第二框架部分的第二端部，所述第一框架部分、所述第二框架部分和所述支撐框架部分可以共同定義所述容納空間。

12、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述第一框架部分可以包括：第一-第一框架，其沿其第一方向設(shè)置；第一-第二框架，其沿與其所述第一方向交叉的第二方向連接至所述第一-第一框架；以及第一邊緣框架，其連接至第一-第一框架和第一-第二框架并且沿著多孔基材部的邊緣部分設(shè)置。

13、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述第二框架部分可以包括：第二-第一框架，其沿其第一方向設(shè)置；第二-第二框架，其沿與其所述第一方向交叉的第二方向連接至所述第二-第一框架；以及第二邊緣框架，其連接至第二-第一框架和第二-第二框架并且沿著多孔基材部的邊緣部分設(shè)置。

14、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述多孔增強(qiáng)構(gòu)件和所述多孔基材部可以設(shè)置為單一的一體式結(jié)構(gòu)。

15、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述多孔增強(qiáng)構(gòu)件可以由與多孔基材部相同的材料制成。

16、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，目標(biāo)流體流經(jīng)的通道可以定義在隔板的面向膜電極組件的一個(gè)表面，與多孔基材部接觸的接觸部可以定義在隔板的面向膜電極組件的一個(gè)表面，并且所述多孔增強(qiáng)構(gòu)件可以在膜電極組件上支撐所述接觸部。

17、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述多孔基材部可以包括：第一多孔基材部，其設(shè)置于多孔增強(qiáng)構(gòu)件的面向隔板的第一表面；以及第二多孔基材部，其設(shè)置于多孔增強(qiáng)構(gòu)件的第二表面，所述第一多孔基材部和所述第二多孔基材部可以通過(guò)多孔增強(qiáng)構(gòu)件的容納空間一體地連接。

18、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，可以通過(guò)對(duì)包括金屬元素的基材層漿料進(jìn)行熱壓縮來(lái)設(shè)置第一多孔基材部和第二多孔基材部，并且多孔增強(qiáng)構(gòu)件可以具有尺寸比金屬元素的尺寸更小的氣孔。

19、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述第一多孔基材部可以具有第一孔隙率，所述第二多孔基材部可以具有不同于所述第一孔隙率的第二孔隙率。

20、本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案提供一種電化學(xué)裝置，其包括：膜電極組件(mea)；隔板，其堆疊于所述膜電極組件；以及多孔基材層，其設(shè)置在隔板與膜電極組件之間，其中，所述多孔基材層包括多孔基材部和多孔增強(qiáng)構(gòu)件，所述多孔基材部設(shè)置在隔板與膜電極組件之間；所述多孔增強(qiáng)構(gòu)件設(shè)置在隔板與膜電極組件之間并且配置為抑制多孔基材部的分離和變形。

21、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，多孔增強(qiáng)構(gòu)件可以包括配置為與其外部連通的容納空間，所述多孔基材部可以容納在所述容納空間中，以暴露于隔板和膜電極組件。

22、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述多孔增強(qiáng)構(gòu)件的厚度可以對(duì)應(yīng)于所述多孔基材部的厚度。

23、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述多孔增強(qiáng)構(gòu)件可以包括：第一框架部分，其設(shè)置于所述多孔基材部的第一表面；第二框架部分，其設(shè)置于所述多孔基材部的第二表面；以及支撐框架部分，其配置為在第一框架部分上支撐第二框架部分并且包括連接至第一框架部分的第一端部以及連接至第二框架部分的第二端部，所述第一框架部分、所述第二框架部分和所述支撐框架部分可以共同定義所述容納空間。

24、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述第一框架部分可以包括：第一-第一框架，其沿第一方向設(shè)置；第一-第二框架，其沿與所述第一方向交叉的第二方向連接至所述第一-第一框架；以及第一邊緣框架，其連接至所述第一-第一框架和所述第一-第二框架并且沿著多孔基材部的邊緣部分設(shè)置。

25、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述第二框架部分可以包括：第二-第一框架，其沿其第一方向設(shè)置；第二-第二框架，其沿與所述第一方向交叉的第二方向連接至所述第二-第一框架；以及第二邊緣框架，其連接至所述第二-第一框架和所述第二-第二框架并且沿著多孔基材部的邊緣部分設(shè)置。

26、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，目標(biāo)流體流經(jīng)的通道可以定義在隔板的面向膜電極組件的一個(gè)表面，與多孔基材部接觸的接觸部可以定義在隔板的面向膜電極組件的一個(gè)表面，并且所述多孔增強(qiáng)構(gòu)件可以在膜電極組件上支撐所述接觸部。

27、根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，所述多孔基材部可以包括：第一多孔基材部，其設(shè)置于多孔增強(qiáng)構(gòu)件的面向隔板的第一表面；第二多孔基材部，其設(shè)置于多孔增強(qiáng)構(gòu)件的第二表面，所述第一多孔基材部和所述第二多孔基材部可以通過(guò)多孔增強(qiáng)構(gòu)件的容納空間一體地連接。

28、本發(fā)明的方法和裝置具有其它的特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)從并入本文的所附附圖和下面的具體實(shí)施方式中將是顯而易見(jiàn)的，或者在并入本文的所附附圖和下面的具體實(shí)施方式中進(jìn)行更詳細(xì)的陳述，這些所附附圖和具體實(shí)施方式共同用于說(shuō)明本發(fā)明的特定原理。