本發(fā)明涉及多孔基材層和電化學裝置，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：

1、為了應對全球變暖和化石燃料的枯竭，對替代能源的研究和開發(fā)的需求不斷增加。氫能作為用于解決環(huán)境和能源問題的切實可行的解決方案而備受關注。

2、由于氫具有高能量密度和適用于電網(wǎng)規(guī)模的應用(grid-scale)的特性，氫作為未來的能源載體備受矚目。

3、作為電化學裝置之一的水電解電堆(water?electrolysis?stack)指的是通過電化學地分解水來產(chǎn)生氫氣和氧氣的裝置。水電解電堆可以通過串聯(lián)堆疊幾十個或幾百個水電解池(water?electrolysis?cell)(單元電解池(unit?cell))進行配置。

4、膜電極組件(mea)位于水電解電堆的單元電解池的最內(nèi)側(cè)。膜電極組件包括：配置為用于氫離子(質(zhì)子)移動的全氟磺酸離子基電解質(zhì)膜，以及分別設置于電解質(zhì)膜的兩個相反表面的陽極電極和陰極電極。

5、此外，多孔傳輸層(ptl)、氣體擴散層(gdl)和襯墊可以堆疊于陽極和陰極所在的膜電極組件(mea)的外部部分(外表面)的每一者。隔膜(或雙極板)可以設置在多孔傳輸層(ptl)和氣體擴散層(gdl)的外側(cè)(外表面)。隔膜包括反應物、冷卻液和反應所產(chǎn)生的產(chǎn)物流經(jīng)的流路(流場)，或者隔膜可以包括可以取代流路的結構。

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

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的各個方面旨在提供多孔基材層和電化學裝置，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)明還致力于使目標流體有效地擴散并且使目標流體均勻地供應至膜電極組件的整個區(qū)域。

3、除其他事項之外，本發(fā)明致力于使目標流體有效地供應至設置為與隔膜的非通道接觸的多孔基材層的非通道區(qū)域。

4、本發(fā)明還致力于提高多孔基材層的透過率并且提高目標流體的轉(zhuǎn)移效率(目標流體的透過性能)。

5、本發(fā)明還致力于提高穩(wěn)定性、可靠性和耐用性。

6、示例性實施方案所實現(xiàn)的目的不限于上述目的，而且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>

7、本發(fā)明的示例性實施方案提供了一種多孔基材層，其包括：多孔基材部、通道區(qū)域、非通道區(qū)域、至少一個通孔，所述多孔基材部設置在膜電極組件(mea)與包括通道和非通道的隔膜之間；所述通道區(qū)域限定于多孔基材部與通道相對應；所述非通道區(qū)域限定于多孔基材部與非通道相對應并且設置為與非通道接觸；所述至少一個通孔設置在非通道區(qū)域中，使得目標流體穿過通孔。

8、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，非通道區(qū)域的孔隙率可以限定為在通道的長度方向上沿從通道的入口部到出口部的方向增大。

9、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，通孔可以包括：第一通孔和第二通孔；所述第二通孔限定為具有與第一通孔的尺寸不同的尺寸，并且在通道的長度方向上與第一通孔間隔開。

10、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，通孔可以包括：第一通孔和第二通孔；所述第二通孔在通道的長度方向上設置在第一通孔的下游側(cè)，并且限定為具有比第一通孔相對更大的截面面積。

11、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，通孔可以限定為具有在通道的長度方向上沿從通道的入口端部到出口端部的方向逐漸增大的截面面積。

12、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，多孔基材部可以限定為具有9μm至16μm的孔隙。

13、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，通孔可以限定為具有20μm至50μm的直徑。

14、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，通道區(qū)域可以限定為具有預定參考孔隙率，并且包括通孔的非通道區(qū)域可以限定為具有參考孔隙率的120％至200％的孔隙率。

15、本發(fā)明的另一示例性實施方案提供了一種電化學裝置，其包括：膜電極組件(mea)、隔膜以及多孔基材層；所述隔膜包括設置于面向膜電極組件的一個表面的通道和非通道，所述隔膜堆疊在所述膜電極組件上；所述多孔基材層設置在隔膜與膜電極組件之間；其中，所述多孔基材層包括：多孔基材部、通道區(qū)域、非通道區(qū)域以及至少一個通孔，所述多孔基材部設置在隔膜與膜電極組件(mea)之間；所述通道區(qū)域限定于多孔基材部與通道相對應；所述非通道區(qū)域限定于多孔基材部與非通道相對應并且設置為與非通道接觸；所述至少一個通孔設置在非通道區(qū)域中，使得目標流體穿過通孔。

16、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，非通道區(qū)域的孔隙率可以限定為在通道的長度方向上沿從通道的入口部到出口部的方向增大。

17、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，通孔可以包括：第一通孔和第二通孔；所述第二通孔限定為具有與第一通孔的尺寸不同的尺寸，并且在通道的長度方向上與第一通孔間隔開。

18、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，通孔可以包括：第一通孔和第二通孔；所述第二通孔在通道的長度方向上設置在第一通孔的下游側(cè)，并且限定為具有比第一通孔相對更大的截面面積。

19、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，多個通孔可以分別限定為具有在通道的長度方向上沿從通道的入口端部到出口端部的方向逐漸增大的截面面積。

20、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，多孔基材部可以限定為具有9μm至16μm的孔隙。

21、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，通孔可以限定為具有20μm至50μm的直徑。

22、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，通道區(qū)域可以限定為具有預定參考孔隙率，包括通孔的非通道區(qū)域可以限定為具有參考孔隙率的120％至200％的孔隙率。

23、本發(fā)明的方法和裝置具有其它的特征和優(yōu)點，這些特征和優(yōu)點從并入本文的所附附圖和下面的詳細描述中將是顯而易見的，或者將在并入本文的所附附圖和下面的詳細描述中進行更詳細的陳述，所附附圖和下面的詳細描述共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。

技術特征：

1.一種多孔基材層，其包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的多孔基材層，其中，所述非通道區(qū)域的孔隙率在通道的長度方向上沿從通道的入口部到出口部的方向增大。

3.根據(jù)權利要求1所述的多孔基材層，其中，所述至少一個通孔為復數(shù)個，并且復數(shù)個通孔限定為具有與通道的長度方向上的相鄰通孔不同的截面面積。

4.根據(jù)權利要求3所述的多孔基材層，其中，復數(shù)個通孔包括：

5.根據(jù)權利要求1所述的多孔基材層，其中，所述至少一個通孔為復數(shù)個，并且將復數(shù)個通孔限定為具有在通道的長度方向上沿從通道的入口端部到出口端部的方向增大的截面面積。

6.根據(jù)權利要求5所述的多孔基材層，其中，所述至少一個通孔包括：

7.根據(jù)權利要求1所述的多孔基材層，其中，所述多孔基材部限定為具有9μm至16μm的孔隙。

8.根據(jù)權利要求1所述的多孔基材層，其中，所述至少一個通孔限定為具有20μm至50μm的直徑。

9.根據(jù)權利要求1所述的多孔基材層，其中，所述通道區(qū)域限定為具有預定參考孔隙率，包括至少一個通孔的非通道區(qū)域限定為具有參考孔隙率的120％至200％的孔隙率。

10.一種電化學裝置，其包括：

11.根據(jù)權利要求10所述的電化學裝置，其中，所述非通道區(qū)域的孔隙率在通道的長度方向上沿從通道的入口部到出口部的方向增大。

12.根據(jù)權利要求10所述的電化學裝置，其中，所述至少一個通孔為復數(shù)個，并且復數(shù)個通孔限定為具有與通道的長度方向上的相鄰通孔不同的截面面積。

13.根據(jù)權利要求12所述的電化學裝置，其中，復數(shù)個通孔包括：

14.根據(jù)權利要求10所述的電化學裝置，其中，所述至少一個通孔為復數(shù)個，并且復數(shù)個通孔限定為具有在通道的長度方向上沿從通道的入口端部到出口端部的方向增大的截面面積。

15.根據(jù)權利要求14所述的電化學裝置，其中，復數(shù)個通孔包括：

16.根據(jù)權利要求10所述的電化學裝置，其中，所述多孔基材部限定為具有9μm至16μm的孔隙。

17.根據(jù)權利要求10所述的電化學裝置，其中，所述通孔限定為具有20μm至50μm的直徑。

18.根據(jù)權利要求10所述的電化學裝置，其中，所述通道區(qū)域限定為具有預定參考孔隙率，包括通孔的非通道區(qū)域限定為具有參考孔隙率的120％至200％的孔隙率。

技術總結
本發(fā)明涉及多孔基材層和電化學裝置。多孔基材層包括：多孔基材部，其設置在膜電極組件(MEA)與包括通道和非通道的隔膜之間；通道區(qū)域，其限定于多孔基材部與通道相對應；非通道區(qū)域，其限定于多孔基材部與非通道相對應并且設置為與非通道接觸；至少一個通孔，其設置在非通道區(qū)域中，使得目標流體穿過通孔，從而獲得確保性能和工作效率以及提高耐用性和可靠性的有利效果。

技術研發(fā)人員：樸泳俊
受保護的技術使用者：現(xiàn)代自動車株式會社
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19