CN100568600C - 包括测量连接器用座槽的燃料电池的双极板 - Google Patents

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Abstract

燃料电池用的双极板，其包括相互连接的阴极的双极半板和阳极的双极半板，各双极半板(1)都由这样一板构成：该板在其中央部分内包括活性区(2)，且在其周边部分包括多个切口(5)，所述切口用于构成至少两助燃剂盒、至少两燃料盒以及至少两载热流体盒，至少一双极半板(1)包括在周边切口(5)和所述活性区(2)之间的至少一联接部，并且所述双极板在其周边包括用于容纳电测量连接器(141)的至少一凹空的座槽(140)。

Description

包括测量连接器用座槽的燃料电池的双极板
技术领域
[01]本发明涉及用于质子交换膜型燃料电池的双极板。双极板由相互连接的两双极半板构成，各半板由一通常为长方形的板构成，所述板在其中央部分包括活性区，且在其周边包括多个用于构成流体盒的切口、以及用于保证密封性的肋。
背景技术
[02]质子交换膜燃料电池是通过在例如含氢气体的燃料与例如含氧气体的助燃剂之间的电化反应产生电流的装置，所述燃料与助燃剂之间被由固态电解质构成的壁隔开。在一所述装置中，当燃料为含氢气体而助燃剂为含氧气体时，燃料和助燃剂起反应以生成例如水的反应产物，同时产生可以作为不同用途的电流。
[03]通常，燃料电池由单元电池(cellule élémentaire)堆构成，各电池由被插入两双极板之间的膜电极组件构成，所述双极板包括通路，所述通路一方面用于保证燃料循环，另一方面保证助燃剂循环，最后保证例如水的载热流体循环。膜电极组件是本领域已知的多层材料，其包括由严格意义上的固态电解质膜构成的一层，该层被设置在两活性层之间，所述两活性层一方面构成阴极，另一方面构成阳极，且这两个活性层本身被称为扩散层的两外部层包覆。单元电池堆通常被保持紧固在由螺杆压紧的两端板之间，所述螺杆从一端板延伸至另一端板并穿过单元电池堆。
[04]通常，双极板由具有良好抗腐蚀性和导电性能的材料制成。已知双极板由例如石墨、浸有石墨的聚合物、或软石墨片的含碳材料通过机械加工或模制成型而制成。还已知双极板由例如钛合金、铝合金或铁合金的金属材料制成。这些由金属材料制成的双极板通常是冲压或模压成型的板。在以金属片制成的冲压成型的双极板中，流体的输入和副产品的排放在局部平坦的双极板区域内实现，这就要求必须使用具有合适形状的框架，且所述框架还可以用于保证双极板的周边密封性。该技术具有的缺点在于：对于同一双极板，除了两双极半板外，还需要一补充零件，其用于保证两双极半板之间的接合且保证流体和副产品的供应和排出。因此导致形成相对较大的双极板。
[05]这类双极板还在其周边包括向外延伸的凸耳，所述凸耳用于借助鳄鱼嘴钳连接例如测量器。这些凸耳增加了双极板的尺寸以及其制造成本。
发明内容
[06]本发明的目的在于弥补所述缺点，并提出一种用金属板制成的双极板，比起已知的板，这种双极板更轻、体积更小且更经济，且允许联接测量器。
[07]为此，本发明的目的是提出用于燃料电池用的双极板，其包括相互连接的阴极的双极半板和阳极的双极半板，各双极半板都由这样一板构成：该板在其中央部分内包括活性区，且在其周边部分包括多个切口，所述切口用于构成至少两助燃剂流体盒、至少两燃料流体盒以及至少两载热流体盒，至少一双极半板包括在周边切口和所述活性区之间的至少一联接部，所述双极板在其周边包括用于容纳电测量连接器的至少一凹空的座槽。
[08]凹空的座槽由至少一肋构成，所述至少一肋朝至少一双极半板的外表面凸出，且从所述双极半板的周边开始延伸，但既未到达所述活性区也未到达用于形成流体盒的切口。
[09]优选地，所述凹空的座槽由彼此面对的两肋构成，所述两肋被设置在各双极半板内。
[10]至少一双极半板可以是例如不锈钢的金属板，且肋例如采用冲压或模压制成。
[11]至少一双极板还可以用荷电聚合物(polymère chargé)或膨胀石墨制成，且肋可以通过冲压、模压或模制而成。
[12]本发明还涉及一种燃料电池，所述类型的燃料电池包括由膜/电极组构成的至少一电池，其包括至少一双极板。
附图说明
[13]本发明现将在以下根据附图、以非局限性方式被详细描述，其中：
[14]-图1是双极板的前视图；
[15]-图2是双极板的放大透视图，所述双极板包括用于电测量器的一阴性连接器。
具体实施方式
[16]在图1所示的双极板中仅能看到唯一的表面，该双极板由阴极的或阳极的双极半板1、以及另一相应地是阳极的或阴极的双极半板构成，这两个双极半板通过它们的内表面相互连接。两个双极半板各自由例如不锈钢制的金属板构成。各双极半板的中央部分2构成活性区，且具有肋网3，所述肋网3用以保证流体的流动在各双极半板的外表面上良好地分布，且保证载热流体的流动在两双极半板之间良好地分布。两双极半板在其周边包括切口4、5、6，所述切口用于形成电池运行所必需的不同流体的供给和排放的流体盒。
[17]特别是在双极板的上部分和下部分(如图所示)，双极板包括用于双极半板1的切口4和用于第二双极半板的相应切口，所述切口用于构成载热流体盒。上部分的切口例如用于形成载热流体供应盒，而下切口用于形成载热流体排放盒。在两侧边缘上，双极半板包括同样通常呈长形的切口5和6，这些切口用于一方面形成助燃剂的供应和排放盒，而另一方面形成燃料的供应和排放盒。
[18]切口4用于形成载热流体盒，它们被凸出于各双极半板的外表面上的肋7围绕，所述肋用于保证密封性。所述切口4在它们朝向活性区2的边缘上包括联接部8，所述联接部允许载热流体盒的内部、与处于两双极半板间且在肋网中自由的空间之间的连通。事实上，载热流体用于在位于两双极半板之间的空间内循环。因此它需要通过载热流体盒之一进入，随后在两板之间循环，且最后通过第二载热流体盒被排出。
[19]同样地，用于形成助燃剂盒5或燃料盒6的切口一方面分别被用于保证密封性的肋9和11围绕，而另一方面分别被联接部10和12所围绕，所述联接部用于保证助燃剂或燃料的引入和排放盒、与双极板外表面之间的连通。事实上，助燃剂或燃料应当在双极板外表面与间置于两连续的双极板间的膜电极组件之间循环；助燃剂在阴极的双极半板的外表面上循环，而燃料在阳极的双极半板的外表面上循环。
[20]用于保证助燃剂盒或燃料盒与双极板外表面之间连通的肋，是一方面通向助燃剂盒或燃料盒内部、且另一方面通过设置在适合双极半板内的开口通到另一端的肋，即一个在阴极的双极半板外表面上对应于助燃剂，而另一个在阳极的双极半板外表面上对应于燃料。
[21]双极板在其周边包括圆形切口和小肋14、14’，所述圆形切口用于使固定燃料电池的单元电池堆的螺杆通过，并且所述小肋14、14’仅通向双极板外部并形成凹空的座槽140，所述凹空的座槽140构成用于容纳例如电测量器的连接器141的阴性连接器。这类连接器可以被设置在双极板周边的不同部位上且它们的数量取决于特殊需求。

Claims (6)

1.燃料电池用的双极板，其包括相互连接的阴极的双极半板和阳极的双极半板，各双极半板(1)都由这样一板构成：该板在其中央部分内包括活性区(2)，且在其周边部分包括多个切口(4、5、6)，所述切口用于构成至少两助燃剂盒、至少两燃料盒以及至少两载热流体盒，至少一双极半板(1)包括在周边切口(4、5、6)和所述活性区(2)之间的至少一联接部(8、10、12)，
其特征在于，所述双极板在其周边包括用于容纳电测量连接器(141)的至少一凹空的座槽(140)。
2.按照权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述凹空的座槽(140)由至少一肋(14)构成，所述至少一肋朝至少一双极半板(1)的外表面凸出，且从所述双极半板的周边开始延伸，但既未到达所述活性区(2)也未到达用于形成流体盒的切口。
3.按照权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述凹空的座槽(140)由彼此面对的两肋(14，14’)构成，所述两肋被设置在各双极半板内。
4.按照权利要求2或3所述的双极板，其特征在于，至少一双极半板(1)是金属板；并且，所述肋(14)采用冲压或模压制成。
5.按照权利要求2或3所述的双极板，其特征在于，至少一双极半板(1)用荷电聚合物或膨胀石墨制成；并且，所述肋通过冲压、模压或模制而成。
6.燃料电池，所述燃料电池包括由膜电极组件构成的至少一电池，其具有至少一双极板，其特征在于，所述双极板是符合权利要求1至5中任一项所述的双极板。
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