燃料電池制造技術

一種燃料電池，包括反應層，該反應層包括：膜電極組件(MEA)；以及氣體擴散層(GDL)，每個氣體擴散層布置在MEA的兩個側表面處。多孔分離層具有附著于反應層的一個表面并且被供給反應氣體的一個表面，并且陰極雙極板具有面板形狀并附著于多孔分離層的另一個表面。陰極雙極板的前端部具有被供給反應氣體的歧管并且具有多個擴散通道，反應氣體通過多個擴散通道從歧管向多孔分離層引導。陰極雙極板具有將多孔分離層分開的分隔壁通道，該分隔壁通道在反應氣體流動所沿的方向上延伸，并且該分隔壁通道在對角方向上從歧管延伸。

fuel cell

A fuel cell includes a reaction layer comprising a membrane electrode assembly (MEA); and a gas diffusion layer (GDL), each of which is arranged at two side surfaces of the MEA. The porous separation layer has a surface attached to the reaction layer and is supplied to one surface of the reaction gas, and the cathode bipolar plate has a panel shape and is attached to another surface of the porous separation layer. The front end of the cathode bipolar plate has a manifold supplied with reaction gas and has a plurality of diffusion channels, the reaction gas guiding the porous separation layer from the manifold through a plurality of diffusion channels. The cathode bipolar plate has a separate wall channel separating the porous separation layer, extending in the direction along which the reaction gas flows along, and the separation wall passage extending from the manifold in the diagonal direction.

【技術實現步驟摘要】
燃料電池
本公開總體上涉及一種燃料電池，并且更具體地，涉及一種能夠在整個反應區上分布反應氣體和冷卻水的均勻流并且順暢地排出通過燃料電池內的化學反應產生的冷凝水的燃料電池。
技術介紹
燃料電池通常包括具有催化層的膜電極組件(MEA)，催化層引起氫與氧之間的化學反應。雙極板布置在MEA的兩個側表面處并且在將氫和氧供應至MEA中時便于水的排出。MEA和分別選擇性地供應氫或氧且布置在MEA的兩個側表面處的雙極板形成一個燃料電池。燃料電池多個堆疊以形成燃料電池堆。為了使燃料電池的性能最大化，雙極板的多孔構件均勻地分散表面壓力并且改善擴散反應氣體和排出所產生的水的性能。多孔構件包括具有以下結構的構件：導電多孔體的微孔結構，諸如，由金屬或碳材料制成并且具有微孔的三維結構；具有通過將金屬線編織成網狀而形成的多孔結構的三維結構；通過在金屬薄板上形成孔或者刮擦金屬薄板而形成的三維結構等。所有的構件均勻地分散表面壓力。然而，在相關技術中，由于多孔構件的應用，可能不能控制反應氣體和所產生的水的流，并且反應區不能被有效地利用。此外，當將燃料電池中的水分保持在過飽和狀態時，多孔構件的微孔被堵住從而降低了燃料電池的穩定性和效率。相關技術描述的內容僅用于幫助理解本公開的背景，而不應被視為與本領域技術人員已知的相關技術對應。
技術實現思路
考慮到相關技術中出現的上述問題而做出本公開，并且本公開旨在提出一種能夠在整個反應區上分布反應氣體和冷卻水的均勻流并且順暢地排出在燃料電池內通過化學反應產生的冷凝水的燃料電池。根據本公開的一個實施方式，一種燃料電池包括：反應層，包括：膜電極組件(MEA)和氣體擴散層(GDL)，每個氣體擴散層布置在MEA的兩個側表面處；多孔分離層，具有附著于反應層的一個表面并且被供給反應氣體的一個表面；以及陰極雙極板，具有面板形狀并且附著于多孔分離層的一個表面，該陰極雙極板具有前端部，該前端部設置有被供給反應氣體的歧管并且具有多個擴散通道，反應氣體通過多個擴散通道從歧管向多孔分離層引導。一些擴散通道延伸至后端部。陰極雙極板具有將多孔分離層分開的分隔壁通道，該分隔壁通道在反應氣體流動所沿的方向上延伸，并且在對角方向上延伸。在其中分隔壁通道應用于燃料電池的狀態中，陰極雙極板的分隔壁通道可以在對角方向上延伸，該對角方向是從頂部向底部引導的重力方向。該燃料電池可以進一步包括：陽極雙極板，被配置為附著于陰極雙極板的一個表面并且在一個側向方向和相反的側向方向上反復地彎曲以形成氣體通道和冷卻通道，反應氣體經過氣體通道通向陽極雙極板的一側的第一敞開空間，冷卻介質經過冷卻通道通向陽極雙極板的另一側的第二敞開空間。陽極雙極板的冷卻通道和氣體通道可具有分別連接到歧管以被供給冷卻介質和反應氣體的前端部。陰極雙極板的分隔壁通道具有在從陽極雙極板的一側至另一側的方向上凹入以形成第三敞開空間的凹入部分，其中第二敞開空間與第三敞開空間重疊以與分隔壁通道共享冷卻通道的冷卻介質。陽極雙極板的冷卻通道和氣體通道可以在直線方向上從歧管延伸并且陰極雙極板的分隔壁通道可以在對角方向上從歧管延伸，使得一個分隔壁通道與多個不同的冷卻通道重疊。陰極雙極板的分隔壁通道可以在直線方向上延伸以朝向反應氣體流動的方向并且然后在對角方向上延伸。反應層和多孔分離層可以在直線方向上延伸以朝向反應氣體流動的方向并且然后在對角方向上延伸。歧管可以包括設置在陰極雙極板的前端部處的入口側歧管以及設置在陰極雙極板的后端部處的出口側歧管。如從以上說明顯而易見的，該燃料電池的優點在于，可以在整個反應區上均勻地分布反應氣體和冷卻水的流并且通過燃料電池內的化學反應產生的冷凝水可以順暢地排出，從而防止了反應氣體的流由于冷凝水而堵塞。附圖說明從下文結合附圖做出的詳細描述中將更加清楚地理解本公開的上述及其他目的、特征和優點。圖1是根據本公開的第一示例性實施方式的燃料電池的平面配置圖。圖2和圖3是圖1中示出的燃料電池的部分橫截面配置圖。圖4是用于描述圖1中示出的燃料電池的示圖。圖5是示出了根據本公開的第二示例性實施方式的燃料電池的示圖。具體實施方式在下文中，將參照附圖描述根據本公開的一示例性實施方式的燃料電池。圖1是根據本公開的第一示例性實施方式的燃料電池的平面配置圖，圖2和圖3是圖1中示出的燃料電池的部分橫截面配置圖，圖4是用于描述圖1中示出的燃料電池的示圖，以及圖5是示出了根據本公開的第二示例性實施方式的燃料電池的示圖。根據一示例性實施方式的燃料電池被供應由氧化劑氣體和氫氣形成的反應氣體并且采用氫和氧的化學反應來產生電能。在此，熱作為反應副產物而產生，并且所產生的水被作為冷凝水而排出。根據本公開的一示例性實施方式，通過排出在燃料電池內產生的水并且通過順暢地移動冷卻熱的冷卻介質的流來提高冷卻效率。如在圖1和圖2中示出的，根據本公開的一示例性實施方式的燃料電池包括：反應層100，具有膜電極組件(MEA)120和氣體擴散層(GDL)140，氣體擴散層中的每個均布置在MEA120的兩個側表面處。多孔分離層200具有這樣一個表面，即，該表面附著于反應層100的一個表面，并且被供應反應氣體。陰極雙極板300具有面板形狀并且附著于多孔分離層200的另一個表面。陰極雙極板300包括前端部，該前端部具有被供給反應氣體的歧管320并具有多個擴散通道340，反應氣體通過該擴散通道從歧管320向多孔分離層200引導。一些擴散通道340延伸至陰極雙極板300的后端部。陰極雙極板300進一步包括將多孔分離層200分開的分隔壁通道342。分隔壁通道342在反應氣體流動所沿的方向上延伸并且然后在對角方向上延伸。反應層100的MEA120和GDL140通過包括氫氣和氧化劑氣體的反應氣體中的電化學反應來產生電能。此外，多孔分離層200附著于反應層100的一個表面，被供給反應氣體，并且根據流將反應氣體供應至反應層100。在此，多孔分離層200可以由金屬或碳材料制成，形成為線網結構，或者由形成有多個微小開口的材料制成，這些微小開口通過在金屬薄板上形成孔或者刮擦金屬薄板而形成。上述反應層100和多孔分離層200在燃料電池領域所屬領域是顯而易見的，并且因此，將省去對它的詳細說明。根據本公開，為了使反應氣體的流和所產生的水的排出高效，陰極雙極板300具有面板形狀并且附著于多孔分離層200的一個表面。陰極雙極板300的前端部具有被供給反應氣體的歧管320并且具有多個擴散通道340，反應氣體通過該多個擴散通道從歧管320向多孔分離層200引導。一些擴散通道340延伸至陰極雙極板300的后端部。陰極雙極板300進一步包括將多孔分離層200分開的分隔壁通道342。分隔壁通道342在反應氣體流動所沿的方向上延伸并且然后在對角方向上延伸。陰極雙極板300的前端部具有歧管320，該歧管包括設置在陰極雙極板300的前端部處的入口側歧管322和設置在陰極雙極板300的后端部處的出口側歧管324。即，從入口側歧管322供應反應氣體以產生電能，并且通過出口側歧管324排出所產生的水等。具體地，陰極雙極板300具有多個擴散通道340以從歧管320向多孔分離層200引導從而將從歧管320供應的反應氣體供應至多孔分離層200，其中一些擴散通道340延本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃料電池，所述燃料電池包括：反應層，所述反應層包括：膜電極組件；以及氣體擴散層，每個所述氣體擴散層布置在所述膜電極組件的兩個側表面處；多孔分離層，所述多孔分離層具有附著于所述反應層的一個表面并且被供給反應氣體的一個表面；以及陰極雙極板，所述陰極雙極板具有面板形狀并且附著于所述多孔分離層的另一個表面，其中，所述陰極雙極板的前端部具有被供給所述反應氣體的歧管并且具有多個擴散通道，所述反應氣體通過所述多個擴散通道從所述歧管向所述多孔分離層引導，其中，一些所述擴散通道延伸至所述陰極雙極板的后端部，并且其中，所述陰極雙極板具有將所述多孔分離層分開的分隔壁通道，所述分隔壁通道在所述反應氣體流動所沿的方向上延伸，并且所述分隔壁通道在對角方向上從所述歧管延伸。

【技術特征摘要】
2015.12.15 KR 10-2015-01791771.一種燃料電池，所述燃料電池包括：反應層，所述反應層包括：膜電極組件；以及氣體擴散層，每個所述氣體擴散層布置在所述膜電極組件的兩個側表面處；多孔分離層，所述多孔分離層具有附著于所述反應層的一個表面并且被供給反應氣體的一個表面；以及陰極雙極板，所述陰極雙極板具有面板形狀并且附著于所述多孔分離層的另一個表面，其中，所述陰極雙極板的前端部具有被供給所述反應氣體的歧管并且具有多個擴散通道，所述反應氣體通過所述多個擴散通道從所述歧管向所述多孔分離層引導，其中，一些所述擴散通道延伸至所述陰極雙極板的后端部，并且其中，所述陰極雙極板具有將所述多孔分離層分開的分隔壁通道，所述分隔壁通道在所述反應氣體流動所沿的方向上延伸，并且所述分隔壁通道在對角方向上從所述歧管延伸。2.根據權利要求1所述的燃料電池，其中，在其中所述分隔壁通道應用于所述燃料電池的狀態中，所述陰極雙極板的所述分隔壁通道在所述對角方向上延伸，所述對角方向是從所述燃料電池的頂部向底部引導的重力方向。3.根據權利要求1所述的燃料電池，進一步包括：陽極雙極板，所述陽極雙極板附著于所述陰極雙極板的一個表面并且在一個方向和相反的方向上反復地彎曲以形成氣體通道和冷卻通道，所述反應氣體經過所述氣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金京民，梁酉彰，陣相文，
申請(專利權)人：現代自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：韓國,KR