[发明专利]包括连接通路的燃料电池用双极板

说明书

技术领域

[01]本发明涉及质子交换膜型燃料电池用的双极板。双极板由相互连接的两双极半板构成，各双极半板由通常为长方形的板构成，所述板在其中央部分包括活性区，且在其周边包括多个用于构成流体盒的切口、以及用于保证密封性的肋。

背景技术

[02]质子交换膜燃料电池是通过在例如含氢气体的燃料与例如含氧气体的助燃剂之间的电化反应产生电流的装置，所述燃料与助燃剂之间被由固态电解质构成的壁隔开。在一所述装置中，当燃料为含氢气体而助燃剂为含氧气体时，燃料和助燃剂起反应以生成例如水的反应产物，同时产生可以作为不同用途的电流。

[03]通常，燃料电池由反应电池或单元电池层叠组合而成，各电池由被插入两双极板之间的膜电极组件构成，所述双极板包括通路，所述通路一方面用于保证燃料循环，另一方面保证助燃剂循环，最后保证例如水的载热流体循环。膜电极组件是本领域已知的多层材料，其包括由严格意义上的固态电解质膜构成的一层，该层被设置在两活性层之间，所述两活性层一方面构成阴极，另一方面构成阳极，且这两个活性层本身被称为扩散层的两外部层包覆。单元电池堆通常被保持紧固在由螺杆压紧的两端板之间，所述螺杆从一端板延伸至另一端板并穿过单元电池堆。

[04]通常，双极板由具有良好抗腐蚀性和导电性能的材料制成。已知双极板由例如石墨、浸有聚合物的石墨或软石墨片的含碳材料通过机械加工或模制成型而制成。还已知双极板由例如钛合金、铝合金或铁合金的金属材料制成。这些由金属材料制成的双极板通常由冲压或模锻成型。在以金属片制成的冲压成型的双极板中，流体的输入和副产品的排放在局部平坦的双极板区域内实现，这就要求必须使用具有合适形状的框架，且所述框架还可以用于保证双极板的周边密封性。该技术具有的缺点在于：对于同一双极板，除了两双极半板外，还需要一补充零件，其用于保证两双极半板之间的接合且保证流体和副产品的供应和排出。因此导致形成相对较大的双极板。

发明内容

[05]本发明的目的在于弥补这些缺点，而提出用金属板制成的双极板，其比已知的板更轻、更经济，且同时允许以简便的方式供应和排放流体。

[06]为此，本发明的目的在于提出用于燃料电池的双极板，其包括相互连接的阴极的双极半板和阳极的双极半板，各双极半板都由这样一板构成：该板在其中央部分包括活性区，且在其周边部分包括多个切口，所述切口用于构成至少两助燃剂盒、至少两燃料盒以及至少两载热流体盒，所述双极板包括至少一个的各周边切口和活性区之间的连接通路，并且所述连接通路由一双极半板中的至少一肋构成。

[07]优选地，使周边切口连接至活性区的各连接通路由至少两个彼此面对的肋构成，其中一肋被设置在一双极半板内，而另一肋被设置在另一双极半板内。

[08]当切口用于构成载热流体盒时，构成该切口和所述活性区之间的连接通路的所述至少一肋通到所述活性区中、所述两双极半板之间。

[09]助燃剂盒与活性区之间的连接通路在所述活性区附近，通过设置于所述阴极的双极半板中的切口，通到该阴极的双极半板的外表面上；并且，燃料盒与活性区之间的连接通路在所述活性区附近，例如通过设置于所述阳极的双极半板上的切口，通到该阳极的双极半板的外表面上。

[10]优选地，所述双极板包括至少一倾斜的或扩大的连接通路，其被设置在用于形成助燃剂盒的至少一切口的低点。

[11]同样优选地，所述双极板包括至少一倾斜的或扩大的连接通路，其被设置在用于形成燃料盒的至少一切口的低点。

[12]优选地，所述双极板包括倾斜的或扩大的连接通路，其被设置在助燃剂盒和燃料盒的任何可能的低点上。

[13]至少一双极半板是通过例如激光进行切割并冲压成型的金属板，所述金属例如为不锈钢。

[14]本发明还涉及一种燃料电池，其包括至少一由膜电极组件构成的、并包括至少一双极板的电池。

附图说明

[15]本发明现将在以下根据附图、以非局限性方式加以详细描述，其中：

[16]-图1是双极板的前视图；

[17]-图2是双极板在冷却流体盒与活性区之间的连接区内的放大透视图；

[18]-图3是双极板在活性流体盒与活性区之间的连接区内的放大透视图；

[19]-图4是双极板在用于排放氧化流体的流体盒的下部分中的放大透视图。

具体实施方式