[发明专利]用于燃料电池叠组的流场板

说明书

技术领域

本发明涉及流场板，特别是用于燃料电池叠组中，该流场板包括至少一个导电材料制成的双极电极和位于双极电极每一侧的离子交换膜。

背景技术

流场板(例如，双极电极和/或分隔板)是带有开放通道的盘件/板件，可以分配供应的反应剂、气体或液体，并且还可以为燃料/反应电池提供机械强度。所述通道在电极一侧分布阳极反应剂，而在另一侧分布阴极反应剂。已经提出将例如金属、塑料和陶瓷作为材料，并且已经声称所述通道可以通过蚀刻还可以通过以激光消除、或者碎屑消除、压花、压制或者冲压来实现。形成的观点是阳极一侧的通道必须交叉阴极一侧的通道，这暗示出板件必须相当厚，所以在制造过程中消耗了大量的材料。因此，制造起来比较昂贵。一般来说，双极电极可以由例如石墨构成，其中通过模制或碎屑消除来实现通道图案；或者由金属板构成，其中通过蚀刻或碎屑消除来形成图案。而且，已经开始使用具有压制通道图案的板件，其中两块板件连接在一起形成双极电极，参见例如WO00/31815以及US6,051,331，其中光刻板件接合在一起形成所谓的双极分隔件。

发明内容

本发明的目标是能提供一种流场板/双极电极，这种流场板/双极电极可以利用同一块板件方便地设置多种不同/可变的流动图案。

额外的设计目标例如为：

提供在双极电极/流场板两侧形成不同流动图案的能力，例如一侧为平行通道而另一侧为单一较长通道，即从电池到电池将流动通道设置成全部几何形状的可能性。

为了消除孔中的腐蚀，板件所有的孔和边缘可以铸造到框架的主体中，对于存在双金属腐蚀风险的材料来说，这样做特别具有优势。

实现较之先前知道的双极电极能提供结构高度(垂直于电极方向)降低的双极电极。

由于框架以绝缘材料制成，能增大燃料电池叠组中双极电极导电部件之间的绝缘距离。

能以较低成本制造流场板。

利用开头提到的这种类型的双极电极，通过根据权利要求书来布置电极实现了一个或多个上述目标。

附图说明

以下将参照优选实施方式和附图更为详细地描述本发明。

图1是符合本发明的双极电极第一实施方式的一侧的平面图，该双极电极具有设置有通道图案的板件，所述板件在这种情况下为方形并且具有向板件相对两个边缘延伸的通道，并且所述板件包含在设置有形成通道弯曲部分的密封框架中；

图2a是图1所示板件安装到所述框架之前的透视图；

图2b是符合替代实施方式的板件的截面图；

图3是根据图1中的III-III的截面图；

图4是根据图1中的线IV-IV的截面图；

图5是根据图1中的线V-V的截面图；

图6是设置有通道图案的板件第二实施方式的一侧的平面图，所述板件在这种情况下为方形并且具有包围所述通道图案的框架区域，所述板件将要安装到密封框架中，所述密封框架设置有形成符合本发明的通道弯曲的部分；

图7是根据图6中的线VII-VII的截面图；

图8是根据图6中的线VIII-VIII的截面图；

图9是图5左上角的局部视图，所述板件设置有密封框架，该密封框架具有形成通道弯曲的部分，从而形成符合本发明的双极电极的第二优选实施方式；

图10是根据图9中的线X-X的截面图；

图11是根据图9中的线XI-XI的截面图；

图12是图5中的左上角的局部视图，所述板件设置有密封框架，所述密封框架具有形成通道弯曲的部分，从而形成符合本发明的双极电极的第三优选实施方式；

图13是根据图12中的线XIII-XIII的截面图；

图14、15和16；和14a、15a和16a分别示出了一些不同的通道图案，这些通道图案是由本发明的双机电极一侧的通道弯曲以及另一侧的通道弯曲分别形成的框架部分所实现的；和

图17示出了本发明的替代实施方式。

具体实施方式

图1、3和4示出了符合本发明的实施方式的双极电极的原理，该双极电极包括分别如图2a和2b所示的板件，用于燃料电池叠组。在所述燃料电池叠组中，存在至少一个导电双极电极，优选存在多个；和位于每个双极电极的每一侧的一个质子交换膜。