[发明专利]用于燃料电池的分离板及使用该分离板的燃料电池

说明书

本发明涉及一种用于燃料电池的分离器及包括该分离器的燃料电池，具体地，通过在形成于用于燃料电池的分离器中的流动路径中形成岛型图案，并且引起流动通道中的不规则的流速分布和恒定的流量分布，可以提高燃料电池的效率和性能，并且可以在燃料电池工作时防止干燥现象。

技术领域

本申请要求于2016年11月14日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2016-0151351以及于2017年3月16日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2017-0033061的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种用于燃料电池的分离器及使用该分离器的燃料电池，该用于燃料电池的分离器能够通过形成在该用于燃料电池的分离器中的流动通道的形状的改变来提高燃料电池效率。

背景技术

燃料电池是利用电化学反应将燃料的化学能直接转换成电能的发电机，并且由于其与现有的内燃机相比更高的能量效率而具有从小规模系统到大规模系统的非常广的应用范围，并且没有污染物排放。换句话说，燃料电池是在电力系统工作方面备受期待的尖端发电机，理论上它不受热力发动机具有的热力学限制(卡诺效率)，从而与现有的发电机相比具有更高的发电效率，作为无污染且无噪音的装置几乎没有环境问题，可以以各种容量制造，并且易于安装在电力需求的区域中，从而能够节省电力的传输和转换的成本。

燃料电池的基本概念可以被解释为通过氢和氧的反应产生的电子的利用。氢穿过燃料电极，氧穿过空气电极。氢与氧发生电化学反应从而生成水的同时在电极中产生电。电子穿过电极的同时产生直流电力，并且伴随于此产生热。直流电可用作直流电动机的电力，或者使用逆变器转换成交流电后使用。燃料电池中产生的热量可以产生用于改质(reforming)的蒸汽，或者可以用作用于空气调节和加热的热量，并且当不使用时，作为废热排出。作为燃料电池的燃料即氢，可以使用纯氢气，或者使用利用诸如甲烷或乙醇的碳氢化合物通过所谓的改质的过程产生的氢气。纯氢气可以提高燃料电池的效率，但是具有由于氧贮存而增大成本和重量的问题。因此，由于空气中大量包含氧气，所以有时直接使用空气，尽管效率有所降低。

这种燃料电池的分离器具有维持燃料电池形式、使电子移动以及供应气体的功能。作为分离器的材料，使用诸如石墨或具有导电性的金属的材料用于形态维持和电子迁移，然而，当使用非导体时，涂覆具有导电性的材料进行使用。形成在分离器的一部分中的气体流动通道是反应气体流经的路径，并且，通过该气体流动通道，气体被供应到位于两个分离器之间的电解质-电极组件的电极，以产生电化学反应并产生电。

因此，用于燃料电池的分离器需要在燃料电池的空气电极氧化气氛以及燃料电极还原气氛下稳定，需要是缜密以防止各燃料气体的混合，并且需要具有充分的导电性。

另外，需要在用于燃料电池的分离器中形成气流流动通道，并且，在本文中，分离器的气体流动通道的深度、宽度和图案在促进气体流动方面非常重要。

如图1所示，在现有的分离器中，大多使用直线型作为流动通道形式，然而，其具有由于产生层流导致发生气体流动而不循环的问题，并且大量的燃料流出而没有参与反应。该问题通过创建重复使用用过的燃料的循环周期已经被减轻，然而，其具有为了提供用于燃料重复使用的循环周期而需要单独的设备和成本的问题。

鉴于上述情况，一直在进行通过改善形成在用于燃料电池的分离器中的流动通道的结构来提高燃料电池的效率和性能的研究。

例如，已经开发了具有形成在形成于分离器中的流动通道中的图案并且能够通过调节各图案的距离来控制流体浓度的分离器(专利文献001)、以及在流动通道的后部形成岛型图案并且当流体通过时能够形成涡流的用于燃料电池的分离器(专利文献002)，然而，随着对燃料电池效率和性能的需求提高，已经需要对用于燃料电池的分离器的流动通道的更精确的结构改进。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]