[发明专利]在燃料电池堆中使用的双极板

说明书

提出一种用于在燃料电池堆中使用的双极板，所述双极板具有第一边界面和与所述第一边界面平行布置的第二边界面，其中所述边界面彼此以一定间隔布置并且限定间隙，其中所述双极板具有至少一个燃料电池区段，所述至少一个燃料电池区段具有流场，所述流场具有伸入到所述间隙中的凹陷，以用于与燃料电池直接接触，以及至少一个沿所述边界面从所述边界面延伸的冷却区段，其中至少一个热管被布置在所述间隙中，并且从所述燃料电池区段延伸到所述冷却区段中以用于热传递。

技术领域

本发明涉及一种用于在燃料电池堆中使用的双极板。本发明还涉及一种燃料电池堆以及一种具有这种燃料电池堆的载具。

背景技术

用于在载具中使用的燃料电池通常以燃料电池堆的形式实现，其中燃料电池以交替的极性相互串联并且藉由导电的双极板相互电连接。此外，双极板用于将氧气或空气和氢气引导到燃料电池并且为此具有流动通道的结构，这些流动通道作为“流场”是已知的。通过燃料电池运行产生热量，该热量须由对应的冷却装置导出。尤其在紧凑的燃料电池结构中要求可靠地将热量从燃料电池中移除，使得燃料电池保持在其运行温度并且不超过这个运行温度，并且因此可靠地运行。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于燃料电池的替代性的冷却设备，该冷却设备允许即使在紧凑的结构中也可靠地冷却燃料电池。

该目的通过具有独立权利要求1所述特征的双极板来实现。有利的改进方案和优选的实施方式自从属权利要求和下文的描述中得知。

提出一种用于在燃料电池堆中使用的双极板，所述双极板具有第一边界面和与所述第一边界面平行布置的第二边界面，其中所述边界面彼此以一定间隔布置并且限定间隙，其中所述双极板具有至少一个燃料电池区段，所述至少一个燃料电池区段具有流场，所述流场具有伸入到所述间隙中的凹陷，以用于与燃料电池直接接触，以及至少一个沿所述边界面从所述边界面延伸的冷却区段，其中至少一个热管被布置在所述间隙中，并且从所述燃料电池区段延伸到所述冷却区段中以用于热传递。

燃料电池堆被理解为由多个、至少相互电连接的燃料电池组成的组件。作为堆的组件是可靠并且简单的技术解决方案，以通过选择燃料电池的数量提高可以由堆生成的电功率。为了实现这个组件，各个燃料电池以交替的极性相互串联。双极板位于其间，这些双极板防止相邻电池之间的流体连接，然而这些电池相互电连接。由此得到由多个燃料电池组成的电串联，该电串联可以按需要通过添加另外的燃料电池和双极板得以补充。

双极板是这种燃料电池堆的主要组成部分。双极板以足够的电流强度和足够的气密性来确定尺寸，并且根据本发明还被用于冷却邻接的燃料电池。

在本发明的意义中，双极板具有两个相互平行实施的边界面，这些边界面可以看作是存在于双极板外侧并且限定实际板形的面。双极板例如可以实施为圆形的或有角的。两个边界面彼此间的间隔应尽可能小，以使板厚度以及因此还使对应的燃料电池堆的尺寸最小化。燃料电池区段分别与邻接的燃料电池处于面接触，以便为燃料电池供应氧气或空气以及氢气。同时，每个双极板在其燃料电池区段上吸收热量并且将热量释放给冷却区段。在那里可以将热量导出。

流场被设置成用于将用于燃料电池过程的反应物例如从双极板的边缘区域引导到燃料电池并且在那里优选地使该反应物均匀地分布。流场在边界面中的一个边界面上具有阳极通道，并且在另一个边界面上具有阴极通道。流场可以由多个凹陷组成，这些凹陷相互平行地布置并且被终止于相应的边界面中的接片相互分离或由接片本身形成。流场还可以由被布置在所涉及的边界面上的、环绕的并且闭合的接片限定。