[发明专利]用于电化学电池的双极板

说明书

技术领域

本发明涉及用于电化学电池的双极板。

背景技术

电化学电池(如燃料电池)通常包括两个电极、两个双极板，以及电解质。特别地，两个电极(阳极和阴极)设置于两个双极板之间。电解质夹在两个电极之间。所得结构依次包括第一双极板、阳极、电解质、阴极，以及第二双极板。为了更高的能量输出，可将一个或多个这种燃料电池堆积在一起以形成燃料电池堆。

在燃料电池技术领域中，日益需要具有更高性能和更长寿命的燃料电池堆。然而，由于过高的材料成本和/或在可成形性、可制造性或耐蚀性方面不尽如人意的性能，常规双极板遭受有限的用途。

发明内容

在本发明的一个方面，提供了一种电化学电池，如燃料电池。在一个实施例中，所述电化学电池包括双极板，所述双极板包括限定至少一个具有通道宽度的流道的金属基材，其中所述金属基材包含比不锈钢SS316L更便宜的不锈钢材料，且所述通道宽度不大于1.0毫米。在某些情况中，所述通道宽度为0.2至1.0毫米、0.4至1.0毫米，或0.6至1.0毫米。在某些其他情况中，所述通道宽度为0.7至0.9毫米。

在另一实施例中，所述流道具有0.2至0.7毫米的通道深度。在某些情况中，所述流道具有0.3至0.5毫米的通道深度。

在又一实施例中，所述板基材包括第一和第二流道，其中流道的至少一个具有0.7至0.9毫米的通道宽度，且另一个具有0.3至0.5毫米的通道深度。

在又一实施例中，所述板基材包含不锈钢SS301、不锈钢SS302、不锈钢SS304、不锈钢SS321、不锈钢SS347或它们的组合。

在又一实施例中，所述电化学电池还包括紧邻所述双极板设置的气体扩散层。

在又一实施例中，所述板基材还包括涂层。

附图说明

图1A和1B各自表示根据一个或多个实施例的燃料电池的透视图；

图2表示图1的燃料电池的横截面图；

图3表示两个或更多个图1的燃料电池的堆积的横截面图；以及

图4表示图1的燃料电池的双极板的放大横截面图。

具体实施方式

现在详细提及本发明人已知的本发明的组合物、实施例和方法。然而，应了解所公开的实施例仅为本发明的示例，其可以以多种可选择的形式实施。因此，本文公开的具体细节不应解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以不同方式实施本发明的代表性基础。

除非特别指出，在描述本发明的最宽范围时，本说明书中表示材料含量或反应条件和/或用途的所有数值应理解为被词语“约”修饰。

与本发明的一个或多个实施例相关的适用于给定目的的一组或一类材料的描述暗示所述组或类的成员的任意两个或更多个的混合物是合适的。在化学方面成分的描述指的是在加入说明书中所指定的任意组合之时的成分，且不必排除在混合时混合物的成分中的化学相互作用。首字母缩略词或其他缩写的第一次定义适用于相同缩写的本文的所有后续使用，且如作适当变动，也适用于最初定义的缩写的常规语法变化。除非有明确的相反说明，否则性质的测量通过对于相同性质之前和之后引用的相同技术进行确定。

在一个或多个实施例中，术语“电化学电池”指能够从化学反应衍生电能的装置，或者能够通过引入电能而促进化学反应的装置。所述电化学电池可包括不可充电的原电池、可充电蓄电池或它们的组合。对于原电池，当反应物的初始供应耗尽时，不能通过电气装置将能量容易地恢复至电化学电池。对于蓄电池，化学反应可通过将电能供应至电池而得以逆转，从而恢复蓄电池的原始组成。电化学电池的一个非限制性的例子为燃料电池。

根据本发明的一个方面，如图1A和1B所示，诸如燃料电池的电化学电池通常示于100处。在一个实施例中，如图1所示，燃料电池100包括一对双极板122和124，所述双极板分别在其上形成流道126和128。所述流道126、128可以以预设间隔在双极板122和124的每一个的两侧上形成。所述燃料电池100也包括设置于双极板122和124之间的离子交换膜134。第一电极如燃料电极130设置于离子交换膜134和双极板122之间，且第二电极如空气电极132设置于离子交换膜134和双极板124之间。双极板122和124电连接第一和第二电极130、132，并降低或防止燃料和空气(氧化剂)的混合。如下文所详细描述，流道126和128在首尾连接的电池中用作空气和燃料的通路。就双极板122、124的相对取向而言，图1A的燃料电池100不同于图1B的燃料电池100。