[发明专利]燃料电池堆

说明书

本发明提供一种燃料电池堆，其用于改善冷却水和反应气体的流动。燃料电池堆包括设置在阳极分隔板和阴极分隔板的每一个上的冷却水扩散部分。第一冷却水流路区域设置在形成于阳极分隔板的冷却水扩散部分上的底板与形成于阴极分隔板的冷却水扩散部分上的通道之间。第二冷却水流路区域设置在形成于阳极分隔板的冷却水扩散部分上的通道与形成于阴极分隔板的冷却水扩散部分上的底板之间。此外，所述第一冷却水流路区域和所述第二冷却水流路区域在冷却水扩散部分的至少一部分中相互平行。

技术领域

本发明大体上涉及一种燃料电池堆，并且更具体地，涉及一种改善了冷却水和反应气体的流动的燃料电池堆。

背景技术

燃料电池指的是一种将燃料的化学能转化为电化学能的发生器。燃料电池被用于为工业用途、家庭用途和车辆提供驱动力，并为如便携式设备的小型电子产品供电。最近，燃料电池的使用范围已逐步扩大到高效和清洁能源。

图1示出了相关技术的普通燃料电池堆的构造。如图1中所示，在普通燃料电池堆中，膜电极组件(MEA)设置在燃料电池堆的最内侧，MEA 110包括用于移动质子的聚合物电解质膜111以及阳极112和阴极113，所述阳极112和所述阴极113为施加在聚合物电解质膜的每个表面上的催化层，从而使氢气和氧气在其上发生反应。

此外，气体扩散层(GDL)120层压在设置阳极112和阴极113的MEA 110的外部。分隔板130a和130b具有供应燃料以及排放通过反应产生的水的流场，分隔板130a和130b设置在GDL 120的外部，其间插入垫片140。支撑并固定上述组件的端板200联接至燃料电池堆的最外侧。在燃料电池堆的阳极112中，进行氢气的氧化反应，由此产生质子和电子。产生的质子和电子通过聚合物电解质膜111和电线移动到阴极113。在阴极113中，通过电化学反应生成水，在该电化学反应中，自阳极112移动的质子和电子与空气中的氧气发生反应，并且同时通过电子的流动产生电能。

一般而言，分隔板130a和130b制造成这样的结构，其中，用于支撑的底板(land)和用于流体流动的通道(流场)构造成进行重复。普通分隔板构造成这样的结构，其中，底板和通道(流场)构造成重复弯曲。换言之，面对GDL 120的通道用作反应气体(例如氢气或空气)的流动的空间，同时，相对的通道用作冷却水的流动的空间，因此，单元电池可以包括总共两个分隔板，一个分隔板具有氢气/冷却水通道，而一个分隔板具有空气/冷却水通道。

同时，图2和图3示出了根据相关技术的分隔板。在根据相关技术的分隔板10中，在分隔板10的两个边缘处形成了入口歧管10a、10b和10c以及出口歧管(未示出)；所述入口歧管10a、10b和10c用于引入反应气体和冷却水；所述出口歧管用于排出反应气体和冷却水。例如，如图2所示，所述分隔板的第一侧包括氢气入口歧管10a、冷却水入口歧管10b以及空气入口歧管10c，各自分别引入氢气、冷却水以及空气(氧气)。另外，虽在图2中未示出，所述分隔板10的第二侧(例如，第一侧的相对侧)包括氢气出口歧管、冷却水出口歧管以及空气出口歧管，各自分别排出氢气、冷却水以及空气(氧气)。分隔板10包括反应表面，该反应表面对应于GDL 120并且连接至入口歧管10a、10b和10c以及出口歧管(未示出)；所述入口歧管10a、10b和10c设置在分隔板10的第一侧；所述出口歧管设置在分隔板10的第二侧。此外，每个扩散部分都设置在各个入口歧管10a、10b和10c与反应表面之间以将分别从入口歧管10a、10b和10c引入的氢气、冷却水和空气(氧气)扩散并且供应到反应表面。在图2中示出的附图标记10d指代扩散冷却水的冷却水扩散部分。