УЗЕЛ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА

1. Узел топливного элемента, содержащий топливный элемент, встроенный в композитную слоистую конструкцию, содержащую материал сердцевины, внутрь которого заделан топливный элемент, причем топливный элемент содержит электролитную мембрану с первой и второй лицевыми поверхностями и размещенные прилегающими к соответствующим лицевым поверхностям электролитной мембраны первый и второй электроды, подсоединяемые к электрической цепи, при этом материал сердцевины обеспечивает опору для заделанного в него топливного элемента и проточное сообщение через материал сердцевины, позволяя проходить одной или более текучим средам к первому и второму электродам, отличающийся тем, что материал сердцевины содержит ячеистый материал с ячейками, образованными стенками ячеек, причем по меньшей мере некоторые из этих ячеек являются взаимосвязанными для обеспечения возможности прохождения текучей среды между ячейками через выбранные стенки ячеек.
2. Узел топливного элемента по п.1, в котором материал сердцевины выполнен с возможностью обеспечивать прохождение первой текучей среды к первому электроду, а второй текучей среды - ко второму электроду, при этом сохраняя разделение между этими первой и второй текучими средами.
3. Узел топливного элемента по п.2, в котором первая текучая среда содержит текучее топливо, а вторая текучая среда содержит текучий реагент.
4. Узел топливного элемента по п.3, в котором текучий реагент представляет собой окислитель.
5. Узел топливного элемента по п.1, в котором материал сердцевины содержит первый и второй материалы сердцевины, образующие между собой границу раздела, причем эти первый и второй материалы сердцевины разделены вдоль по меньшей мере части границы раздела промежуточным слоем, который является по существу непроницаемым для текучей среды.
6. Узел топливного элемента по п.5, в котором электролитная мембрана размещена на границе раздела между первым и вторым материалами сердцевины, причем по меньшей мере часть этой мембраны расположена в той области границы раздела, на которую не простирается промежуточный слой, так что первая лицевая поверхность электролитной мембраны упирается в первый материал сердцевины, а вторая лицевая поверхность упирается во второй материал сердцевины.
7. Узел топливного элемента по п.6, в котором электролитная мембрана размещена по существу параллельно границе раздела, причем первая и вторая лицевые поверхности расположены на противоположных сторонах мембраны.
8. Узел топливного элемента по п.6, в котором промежуточный слой снабжен проходящим насквозь отверстием, внутри которого размещена электролитная мембрана.
9. Узел топливного элемента по п.6, в котором электролитная мембрана встроена в промежуточный слой.
10. Узел топливного элемента по п.2, в котором материал сердцевины имеет образованные в нем первый и второй каналы для прохождения первой и второй текучих сред соответственно к первому и второму электродам.
11. Узел топливного элемента по п.1, в котором электролитная мембрана является проницаемой для текучей среды, позволяя текучей среде, поступающей на мембрану на ее первой лицевой поверхности, пересекать ее ко второй лицевой поверхности, и наоборот.
12. Узел топливного элемента по п.11, в котором материал сердцевины выполнен с возможностью обеспечивать прохождение текучей среды ко второму электроду сквозь электролитную мембрану.
13. Узел топливного элемента по п.12, в котором материал сердцевины выполнен с возможностью обеспечивать впускной тракт текучей среды к первому электроду и, сквозь электролитную мембрану, ко второму электроду и выпускной тракт текучей среды от второго электрода, при этом сохраняя разделение между впускным и выпускным трактами.
14. Узел топливного элемента по п.13, в котором материал сердцевины содержит первый и второй материалы сердцевины, образующие между собой границу раздела, причем первый и второй материалы сердцевины отделены вдоль по меньшей мере части этой границы раздела промежуточным слоем, который является по существу непроницаемым для текучей среды, при этом первый материал сердцевины обеспечивает впускной тракт текучей среды, а второй материал сердцевины обеспечивает выпускной тракт текучей среды.
15. Узел топливного элемента по п.11, в котором текучая среда содержит смесь первой и второй текучих сред.
16. Узел топливного элемента по п.15, в котором первая текучая среда содержит текучее топливо, а вторая текучая среда содержит текучий реагент.
17. Узел топливного элемента по п.16, в котором текучий реагент представляет собой окислитель.
18. Узел топливного элемента по п.2 или 11, в котором первый электрод дает селективный отклик на первую текучую среду, а второй электрод дает селективный отклик на вторую текучую среду.
19. Узел топливного элемента по п.1, в котором рядом с первым электродом и в проточном сообщении с ним предусмотрена первая диффузионная область, причем материал сердцевины выполнен с возможностью обеспечивать прохождение текучей среды к этой первой диффузионной области.
20. Узел топливного элемента по п.19, в котором рядом со вторым электродом и в проточном сообщении с ним предусмотрена вторая диффузионная область, причем материал сердцевины выполнен с возможностью обеспечивать прохождение текучей среды к этой второй диффузионной области.
21. Узел топливного элемента по п.19 или 20, в котором первая и/или вторая диффузионная область содержит слой диффузионной среды, такой как графитовая бумага.
22. Узел топливного элемента по п.19 или 20, в котором первая и/или вторая диффузионная область выполнена заодно с материалом сердцевины, который, в пределах этой диффузионной области, выполнен с возможностью распределять текучую среду по существу по всему соответствующему электроду.
23. Узел топливного элемента по п.1, в котором ячеистый материал представляет собой сотовую панель с ячейками, образованными непроницаемыми для текучей среды стенками ячеек, причем упомянутые по меньшей мере некоторые из ячеек являются взаимосвязанными перфорационными отверстиями в выбранных стенках ячеек.
24. Узел топливного элемента по п.1, в котором ячеистый материал представляет собой пену, содержащую пустоты, причем по меньшей мере некоторые из этих пустот соединены для обеспечения возможности прохождения текучей среды.
25. Узел топливного элемента по п.1, в котором ячеистая структура представляет собой трехмерное полотно, у которого по меньшей мере некоторые из его ячеек образованы проницаемыми для текучей среды стенками.
26. Узел топливного элемента по п.25, в котором по меньшей мере часть ячеек в трехмерном полотне обработана смолой для предотвращения прохождения сквозь них текучей среды.
27. Узел топливного элемента по п.1, в котором материал сердцевины или по меньшей мере один из первого и второго материалов сердцевины снабжен выполненными механической обработкой проточными каналами.
28. Узел топливного элемента по п.5 или 14, в котором и первый, и второй материалы сердцевины содержат один и тот же материал.
29. Узел топливного элемента по п.1, в котором и первый, и второй электроды содержат пористый катализатор, диспергированный на проницаемой для текучей среды пленке.
30. Узел топливного элемента по п.1, дополнительно содержащий диффузионный слой для текучей среды, размещенный прилегающим к каждому электроду.
31. Узел топливного элемента по п.1, в котором материал сердцевины дополнительно выполнен с возможностью обеспечивать прохождение выхлопной текучей среды наружу от по меньшей мере одного из электродов.
32. Узел топливного элемента по п.1, в котором на внешней стороне материала сердцевины предусмотрен материал обшивки.
33. Матрица топливных элементов, содержащая множество узлов топливного элемента по любому из пп.1-32, в которой множество топливных элементов встроены в одну композитную слоистую конструкцию, а материал сердцевины выполнен с возможностью обеспечивать прохождение одной или более текучих сред к каждому из этих топливных элементов.
34. Матрица топливных элементов по п.33, в которой материал сердцевины выполнен с возможностью обеспечивать прохождение текучей среды к по меньшей мере двум из топливных элементов по общему тракту.
35. Матрица топливных элементов по п.33, в которой материал сердцевины содержит множество материалов сердцевины, каждый из которых отделен от следующего границей раздела, и на каждой из этих границ раздела размещен по меньшей мере один топливный элемент.
36. Матрица топливных элементов по п.35, в которой материал сердцевины содержит первый, второй и третий материалы сердцевины, каждый из которых отделен границей раздела, причем на каждой из этих границ раздела размещен по меньшей мере один топливный элемент.
37. Матрица топливных элементов по п.35, дополнительно содержащая непроницаемый для текучей среды промежуточный слой, размещенный на каждой границе раздела, причем электролитные мембраны каждого топливного элемента встроены в эти промежуточные слои.
38. Композитная конструкция, содержащая узел топливного элемента по любому из пп.1-32 или матрицу топливных элементов по любому из пп.33-37.
39. Способ изготовления узла топливного элемента, содержащий этапы:
(A) обеспечение первого материала сердцевины, который позволяет проходить сквозь него текучей среде;
(B) прикрепление первой стороны топливного элемента, причем топливный элемент содержит электролитную мембрану с первой и второй лицевыми поверхностями и размещенные прилегающими к соответствующим лицевым поверхностям электролитной мембраны первый и второй электроды, подсоединяемые к электрической цепи, к первому материалу сердцевины в таком положении, при котором текучая среда в первом материале сердцевины может контактировать с первой стороной топливного элемента; и
(C) обеспечение второго материала сердцевины, который позволяет проходить сквозь него текучей среде, и прикрепление его ко второй стороне топливного элемента в таком положении, при котором текучая среда во втором материале сердцевины может контактировать со второй стороной топливного элемента,
так что топливный элемент заделывают внутри полученного в результате материала сердцевины; и встраивание этого узла в композитную слоистую конструкцию, отличающийся тем, что по меньшей мере один из первого и второго материалов сердцевины содержит ячеистый материал с ячейками, образованными стенками ячеек, причем по меньшей мере некоторые из этих ячеек являются взаимосвязанными для обеспечения возможности прохождения текучей среды между ячейками через выбранные стенки ячеек.
40. Способ изготовления узла топливного элемента по п.39, в котором обеспечение первого материала сердцевины содержит этапы:
(А1) обеспечение ячеистого материала; и
(А2) взаимосвязывание по меньшей мере некоторых из ячеек в этом материале для создания проточного тракта текучей среды.
41. Способ изготовления узла топливного элемента по п.39, в котором прикрепление топливного элемента содержит этапы:
(B1) обеспечение непроницаемого для текучей среды промежуточного слоя;
(B2) встраивание электролитной мембраны в этот промежуточный слой;
(B3) нанесение первого и второго электродов на первую и вторую лицевые поверхности мембраны;
(B4) нанесение токосъемников на первый и второй электроды; и
(B5) прикрепление промежуточного слоя и топливного элемента к первому материалу сердцевины.
42. Способ изготовления узла топливного элемента по п.39, в котором обеспечение второго материала сердцевины содержит этапы:
(С1) обеспечение ячеистого материала; и
(С2) взаимосвязывание по меньшей мере некоторых из ячеек в этом материале для создания проточного тракта текучей среды.