CN107667445A - 隔板和包括该隔板的燃料电池堆 - Google Patents

隔板和包括该隔板的燃料电池堆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种隔板和包括该隔板的燃料电池堆。根据本发明的一个实施方案，提供一种隔板，该隔板设置为限定能够在反应区的所有区域中均匀地供应冷却剂并且回收热量的冷却剂通道，所述隔板可以容易地调节反应表面的温度，并且可以防止由于热负荷引起的性能和耐久性的降低。

Description

隔板和包括该隔板的燃料电池堆
技术领域
本发明涉及一种隔板和包括该隔板的燃料电池堆。
本申请要求基于2015年5月27日提交的韩国专利申请No.10-2015-0073872的优先权的权益，该申请的公开内容通过引用全部并入本申请中。
背景技术
通常，燃料电池系统可以包括燃料电池堆、将含有氢气的燃料供应至燃料电池堆的燃料供应部，以及供应燃料电池堆的电化学反应所必需的含有氧气的氧化剂的空气供应部。具有上述结构的燃料电池系统通过燃料与空气之间的电化学反应产生电能，并且排出热量和作为反应的副产物的水。
燃料电池堆通过连续地设置隔板而形成，其中，隔板可以分别设置在具有插入的膜电极组件的膜电极组件(MEA)的两侧。
隔板可以包括一对金属板，并且隔板设置有分别向膜电极组件供应燃料和空气的氢气通道和空气通道，以及使冷却介质(例如，冷却水)流动的冷却剂通道。此时，冷却剂通道可以被设置为使得冷却介质流入一对金属板之间的空间。
另一方面，由于冷却剂通道依赖于氢气通道(阳极通道)和空气通道(阴极通道)而形成，因此，常规的冲压成型金属隔板具有由于设计限制而难以均匀地将冷却水供应至反应表面上的问题。特别地，当冷却水不均匀地供应至反应表面上时，存在反应表面的温度控制变得不均匀并且燃料电池的性能和耐久性劣化的问题。
发明内容
技术问题
本发明要解决的一个问题是提供一种能够在隔板的反应区上均匀地供应冷却水的隔板，以及一种包括该隔板的燃料电池堆。
此外，本发明要解决的一个问题是提供一种能够降低反应气体的扩散阻力的隔板，以及一种包括该隔板的燃料电池堆。
此外，本发明要解决的一个问题是提供一种能够改善性能和耐久性的隔板，以及一种包括该隔板的燃料电池堆。
技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种隔板，包括：第一板，该第一板具有第一表面和在该第一表面的相对方向上的第二表面，并且具有从该第一表面向该第二表面突出的多个第一流道，以便为第一流体提供流动空间，并且所述多个第一流道被设置为沿着纵向具有线性通道；以及第二板，该第二板具有面对所述第一板的第二表面的第一表面和在该第一表面的相对方向上的第二表面，并且具有从该第二表面向该第一表面突出的多个第二流道，以便为第二流体提供流动空间，并且所述多个第二流道被设置为沿着纵向具有线性通道。
另外，第一板具有设置在第一流道的面对第二板的第一表面的一个表面上的多个第三流道，以便为第一板与第二板之间的空间中的第三流体提供流动空间。
另外，第二板具有设置在第二流道的面对第一板的第二表面的一个表面上的多个第四流道，以便为第一板与第二板之间的空间中的第三流体提供流动空间。
另外，将所述第一板与所述第二板联接，使得连接沿着宽度方向相邻的第三流道的中心的虚拟第一线段与连接沿着宽度方向相邻的第四流道的中心的虚拟第二线段在一些区域中相交。
根据本发明的另一方面，提供一种隔板，包括：第一板，该第一板具有第一表面和在该第一表面的相对方向上的第二表面，并且具有从该第一表面向该第二表面突出的多个第一流道，以便为第一流体提供流动空间，并且所述多个第一流道被设置为沿着纵向具有线性通道；以及第二板，该第二板具有面对所述第一板的第二表面的第一表面和在该第一表面的相对方向上的第二表面，并且具有从该第二表面向该第一表面突出的多个第二流道，以便为第二流体提供流动空间。
另外，第一板具有设置在第一流道的面对第二板的第一表面的一个表面上的多个第三流道，以便为第一板与第二板之间的空间中的第三流体提供流动空间。
此外，第一板被设置为使得连接沿着宽度方向相邻的至少两个第三流道的中心的虚拟第一线段相对于宽度方向倾斜。
此外，根据本发明的另一方面，提供一种包括膜电极组件和所述隔板的燃料电池堆。
有益效果
如上所述，根据本发明的一个实施方案的隔板和包括该隔板的燃料电池堆具有以下效果。
在构成隔板的各个板(阳极和阴极隔板)中的线性通道上形成被设置为具有不同的流道深度的具有台阶式结构(stepped structure)的燃料通道和空气通道。特别地，在设计阳极/阴极侧反应气体成型通道的形状时，在具有充分定型的层流特性的水平通道截面中形成高度台阶。因此，反应气流在反应气体水平通道内以不同的水平具有与波浪式流动相同的特性。此外，通过速度边界层的干扰，可以增加传质系数。此外，可以在与台阶式部分相邻的气体扩散层(GDL)的内部和电极的内部形成局部对流。此外，反应气体的扩散阻力降低，使得可以促进反应气体的转移，并且冷凝水的排出变得容易。因此，燃料电池堆的性能和耐久性得到改善。特别地，有效地改善由于在高电流区域中产生的反应气体的缺乏以及冷凝水的积累而引起的性能劣化。
另外，形成冷却剂通道，该冷却剂通道能够在反应区的全部区域上供应均匀的冷却水并且回收热量。因此，可以容易地调节反应表面的温度并且可以防止性能和耐久性由于热负荷而降低。
附图说明
图1是示出构成关于本发明的一个实施方案的隔板的第一板的第一表面的俯视图；
图2是图1中描绘的第一板的透视图；
图3是示出构成关于本发明的一个实施方案的隔板的第一板的第二表面的俯视图；
图4是图3中描绘的第一板的透视图；
图5是示出构成关于本发明的一个实施方案的隔板的第二板的第二表面的俯视图；
图6是图5中描绘的第二板的透视图；
图7是示出构成关于本发明的一个实施方案的隔板的第二板的第一表面的俯视图；
图8是图7中描绘的第二板的透视图；
图9是用于说明关于本发明的一个实施方案的隔板的联接状态的示意图；
图10是用于说明关于本发明的一个实施方案的隔板的冷却水流动的示意图；
图11是图10中描绘的隔板的横截面图；
图12是关于本发明的一个实施方案的燃料电池堆的示意性横截面图；
图13至图16是构成关于本发明的另一实施方案的隔板的板的照片。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述根据本发明的一个实施方案的隔板和包括该隔板的燃料电池堆。
另外，相同或相似的附图标记分配给相同或相应的部件，而与附图标记无关，其中，将省略重复的解释，并且为了便于说明，示出的各个构成部件的尺寸和形状可以放大或缩小。
图1是示出构成关于本发明的一个实施方案的隔板的第一板(100)的第一表面(101)的俯视图，图2是图1中描绘的第一板(100)的透视图，图3是示出构成关于本发明的一个实施方案的隔板的第一板(100)的第二表面(102)的俯视图，图4是图3中描绘的第一板(100)的透视图。
另外，图5是示出构成关于本发明的一个实施方案的隔板的第二板(200)的第二表面(201)的俯视图，图6是图5中描绘的第二板(200)的透视图，图7是示出构成根据本发明的一个实施方案的隔板的第二板(200)的第一表面(202)的俯视图，图8是图7中描绘的第二板(200)的透视图。
图9是用于说明关于本发明的一个实施方案的隔板的联接状态的示意图，图10是用于说明关于本发明的一个实施方案的隔板(10)的冷却水流动的示意图，图11是图10中描绘的隔板的截面图，图12是关于本发明的一个实施案的燃料电池堆(300)的示意性横截面图。
关于本发明的一个实施方案的燃料电池系统包括燃料电池堆(300，参见图12)。此外，燃料电池堆(300)包括膜电极组件(20)和至少一个隔板(10)。膜电极组件(20)可以包括电解质膜(21)和气体扩散层(22)。此外，可以在电解质膜(21)的两侧设置用于形成阳极和阴极的催化剂。
隔板(10)包括第一板(100)。
参照图1和图2，第一板(100)具有第一表面(101)和在第一表面(101)的相对方向上的第二表面(102)。第一板(100)还具有从第一表面(101)向第二表面(102)突出的多个第一流道(130)，以便为第一流体提供流动空间。第一流道(130)分别沿着第一板(100)的纵向(图1中的y轴方向)延伸。多个第一流道(130)被设置为分别具有沿着第一板(100)的纵向的线性通道。
另外，第一板(100)设置有连接至多个第一流道(130)的供应歧管(110)和收集歧管(120)。第一板(100)的第一表面(101)也沿着从供应歧管(110)向收集歧管(120)的方向依次设置有供应通道(A1)、分配通道(B1)和线性通道(C1)。此时，供应通道(A1)设置在供应歧管(110)侧，线性通道(C1)设置在第一板(100)的中心。
参照图2，第一流道(130)被设置为沿着纵向在线性通道(C1)中具有不同的流道深度。具体地，第一流道(130)可以包括具有第一深度的第一区域(140)和具有小于第一深度的第二深度的第二区域(150)。此外，第一区域(140)和第二区域(150)可以在线性通道(C1)中沿着第一板的纵向交替设置。此外，由于交替地设置具有深度差异的第一区域(140)和第二区域(150)，因此，第一流道(130)在线性通道(C1)中具有台阶式结构。
第一区域(140)与第二区域(150)之间的边界区域可以被设置为形成流过第一流道(130)的第一流体的上升流或下降流。特别地，在燃料电池堆(300)中，第一板(100)被设置为使得第一表面(101)面向膜电极组件(20)的一个表面。换言之，第一流道(130)朝向第一表面(101)，即，气体扩散层(22)敞开。此外，第一流体的上升流是指形成向气体扩散层(22)上升的物流。
另外，第一流道(130)中第二区域(150)的总长度与线性通道(C1)的总长度的比例可以鉴于压力损失和平行通道截面的平均流速来确定。例如，当第一流体是燃料(氢气)时，第一流道(130)中第二区域(150)的总长度与线性通道的总长度的比例可以形成为小于70％。此外，当第一流体是空气(氧化剂)时，第一流道(130)中第二区域(150)的总长度与线性通道的总长度的比例可以形成为小于30％。此外，第一流道(130)的宽度可以沿着纵向保持恒定。
连接沿着第一板(100)的宽度方向(x轴方向)相邻的第一流道(130)中的第二区域(150)的中心的虚拟线段(L1)可以被设置为相对于第一板(100)的宽度方向倾斜。此外，连接沿着第一板(100)的宽度方向相邻的第一流道(130)中的第二区域(150)的中心的虚拟线段(L1)可以被设置为与第一板(100)的宽度方向平行。具体地，连接沿着第一板(100)的宽度方向(x轴方向)相邻的至少两个第一流道(130)的第二区域(150)的中心的虚拟线段(L1)也可以被设置为使得相对于第一板(100)的宽度方向倾斜，或者可以设置为与宽度方向平行。
另一方面，隔板(10)包括第二板(200)。
参照图5和图6，第二板(200)具有面向第一板(100)的第二表面(102)的第一表面(202)和在第一表面(202)的相对方向上的第二表面(201)。此外，第二板(200)具有从第二表面(201)向第一表面(202)突出的多个第二流道(230)，以便为第二流体提供流动空间。第二流道(230)分别沿着第二板(200)的纵向(与第一板的纵向相同)延伸。多个第二流道(230)分别被设置为沿着第二板(200)的纵向具有线性通道。
另外，第二板(200)设置有连接至多个第二流道(230)的供应歧管(210)和收集歧管(220)。第二板(200)的第二表面(201)也沿着从供应歧管(210)向收集歧管(220)的方向依次设置有供应通道(A2)、分配通道(B2)和线性通道(C2)。此时，供应通道(A2)设置在供应歧管(210)侧，线性通道(C2)设置在第二板(200)的中心。
参照图6，第二流道(230)被设置为沿着纵向在线性通道(C2)中具有不同的流道深度。具体地，第二流道(230)可以包括具有第一深度的第一区域(240)和具有小于第一深度的第二深度的第二区域(250)。此外，第一区域(240)和第二区域(250)可以在线性通道(C2)中沿着第二板的纵向交替设置。此外，由于交替地设置具有深度差异的第一区域(240)和第二区域(250)，因此，第二流道(230)在线性通道(C2)中具有台阶式结构。
第一区域(240)与第二区域(250)之间的边界区域可以被设置为形成流过第二流道(230)的第二流体的上升流或下降流。特别地，在燃料电池堆(300)中，第二板(200)被设置为使得第二表面(201)面向膜电极组件(20)的一个表面。换言之，第二流道(230)朝向第二表面(201)，即，气体扩散层(22)敞开。此外，第二流体的上升流是指形成向气体扩散层(22)上升的物流。
如上所述，第一流道(130)和第二流道(230)中第二区域(150)的总长度与线性通道(C1、C2)的总长度的比例可以鉴于压力损失和平行通道截面的平均流速来确定。例如，第一流体可以是燃料，第二流体可以是氧化剂。此处，当第一流体是燃料(氢气)时，第一流道(130)中第二区域(150)的总长度与线性通道的总长度的比例可以形成为小于70％。当第二流体是空气(氧化剂)时，第二流道(230)中第二区域(250)的总长度与线性通道的总长度的比例可以形成为小于30％。此外，第二流道(230)的宽度可以沿着纵向保持恒定。
连接沿着第二板(200)的宽度方向(x轴方向)相邻的第二流道(230)中的第二区域(250)的中心的虚拟线段(L2)可以被设置为相对于第二板(200)的宽度方向倾斜。此外，连接沿着第二板(200)的宽度方向相邻的第二流道(230)中的第二区域(250)的中心的虚拟线段(L2)可以被设置为与第二板(200)的宽度方向平行。具体地，连接沿着第二板(200)的宽度方向(x轴方向)相邻的至少两个第二流道(230)的第二区域(250)的中心的虚拟线段(L2)也可以被设置为相对于第二板(200)的宽度方向倾斜，或者可以被设置为与宽度方向平行。
同时，第一板(100)和第二板(200)可以通过设置在边缘上用于密封的垫片进行联接。参照图9，第一板(100)和第二板(200)可以进行联接，使得第一板(100)的第二表面(102)与第二板(200)的第一表面(202)彼此面对。这种结构可以设置在第一板(100)的第二表面(102)与第二板(200)的第一表面(202)之间，使得第三流体流入第一流道(130)与第二流道(230)之间的空间。此外，第三流体可以设置为沿着第一板和第二板(100、200)的宽度方向流动，这将在下面描述。
同时，第一流道和第二流道(130、230)分别被设置为在线性通道(C1、C2)中沿着纵向具有不同的流道深度。此外，第一板(100)和第二板(200)可以进行联接，使得第一流道(130)和第二流道(230)在一些区域中彼此接触，并且第一流道(130)和第二流道(230)在其余区域中彼此不接触。参照图11，将第一板(100)和第二板(200)联接，使得第一流道(130)的下表面与第二流道(230)的下表面在一些区域(M1)中彼此接触，并且第一流道(130)的下表面与第二流道(230)的下表面在其余区域(M2)中彼此不接触。另一方面，接触区域与未接触区域的比例可以鉴于下面将要描述的冷却水流量来确定。
如上所述，第一板(100)具有被设置为沿着纵向具有线性通道的多个第一流道(130)。参照图3和图4，第一板(100)具有多个第三流道(160)，第三流道(160)设置在第一流道(130)的面向第二板(200)的第一表面(202)的一个表面(下表面)上，以便为第一板(100)与第二板(200)之间的空间中的第三流体提供流动空间。第一板(100)也可以被设置为使得连接沿着宽度方向相邻的至少两个第三流道(160)的中心的虚拟第一线段(E1)相对于宽度方向倾斜。此外，第一流体可以是燃料，第二流体可以是氧化剂，第三流体可以是冷却水。第一线段(E1)也表示第三流体的流动方向，即，冷却水的流动方向。此外，由相邻的第三流道(160)构成的虚拟区域(D1)表示第一冷却剂通道(D1)。总之，可以通过第一板(100)的第一表面(101)实现燃料的流动，并且可以通过第二表面(102)实现冷却水的流动。此外，第一板(100)也可以被设置为使得连接沿着宽度方向相邻的至少两个第三流道(160)的中心的虚拟第一线段与宽度方向平行。此外，第一板(100)也可以被设置为使得连接沿着宽度方向相邻的第三流道(160)的中心的虚拟第一线段在一些区域中相对于宽度方向倾斜，并且在一些区域中与宽度方向平行。此外，多个第三流道(160)可以被设置为在第一流道(130)的线性通道(C1)中沿着纵向(y轴方向)以预定间隔隔开。换言之，可以沿着第一板(100)的纵向(y轴方向)形成多个第一线段(E1)。
如上所述，第一流道(130)可以被设置为在线性通道(C1)中沿着纵向具有不同的流道深度，并且第一流道(130)可以包括具有第一深度的第一区域(140)和具有小于第一深度的第二深度的第二区域(150)。此处，第三流道(160)可以由第一流道(130)的第二区域(150)形成。此外，第三流道(160)可以依赖于第一板(100)中的第一流道(130)的台阶式结构而形成。
同时，第二板(200)包括多个被设置为沿着纵向具有线性通道的第二流道(230)。参照图7和图8，第二板(200)具有多个第四流道(260)，第四流道(260)设置在第二流道(230)的面对第一板(100)的第二表面(102)的一个表面(下表面)上，以便为第一板(100)与第二板(200)之间的空间中的第三流体提供流动空间。参照图10，将第一板(100)和第二板(200)联接，使得连接沿着宽度方向相邻的第三流道(160)的中心的虚拟第一线段(E1)与连接沿着宽度方向相邻的第四流道(260)的中心的虚拟第二线段(E2)在一些区域中相交。
第二线段(E2)也表示第三流体的流动方向，即，冷却水的流动方向。此外，由相邻的第四流道(260)构成的虚拟区域(D2)表示第二冷却剂通道(D2)。总之，可以通过第二板(200)的第一表面(202)实现冷却水的流动，并且可以通过第二表面(201)实现氧化剂(空气)的流动。此外，第二板(200)也可以被设置为使得连接沿着宽度方向相邻的至少两个第四流道(260)的中心的虚拟第二线段(E2)与宽度方向平行。此外，第二板(200)也可以被设置为使得连接沿着宽度方向相邻的第四流道(260)的中心的虚拟第二线段(E2)在一些区域中相对于宽度方向倾斜，并且在一些区域中与宽度方向平行。此外，多个第四流道(260)可以被设置为在第二流道(230)的线性通道(C2)中沿着纵向(y轴方向)以预定间隔隔开。换言之，可以沿着第二板(200)的纵向(y轴方向)形成多个第二线段(E2)。
如上所述，第二流道(230)可以被设置为在线性通道(C2)中沿着纵向具有不同的流道深度，并且第二流道(230)可以包括具有第一深度的第一区域(240)和具有小于第一深度的第二深度的第二区域(250)。此处，第四流道(260)可以由第二流道(230)的第二区域(250)形成。此外，第四流道(260)可以依赖于第二板(200)中的第二流道(230)的台阶式结构而形成。
为了使虚拟第一线段(E1)与第二线段(E2)在一些区域中相交，第一板(100)和第二板(200)可以被设置为使得第一线段(E1)和第二线段(E2)分别相对于宽度方向倾斜。例如，参照图9和图10，第一线段(E1)可以被设置为在第一方向(逆时针方向)上倾斜，第二线段(E2)可以被设置为在第二方向(顺时针方向)上倾斜。此外，参照图9，第三流道(160)沿着第一流道(130)的纵向的长度与第四流道(260)沿着第二流道(230)的纵向的长度可以被设置为彼此不同。这可以是由于各个通道(130、230)中的第一区域与第二区域的长度的比例。
另外，参照图9和图10，从第一板(100)侧沿着第一线段(E1)方向流动的第三流体和从第二板(200)侧沿着第二线段(E2)方向流动的第三流体在相交区域中汇合并分支。具体地，第一冷却剂通道(D1)和第二冷却剂通道(D2)被设置为在相交区域中汇合并分支。
图13至图16是构成根据本发明的另一实施方案的隔板的板(100'、200')的俯视图。图13和图14分别示出了第一板(100')的第一表面(101')和第二表面(102')的修改实例，图15和图16分别示出了第二板(200')的第二表面(201')和第一表面(202')的修改实例。图13中描绘的箭头表示氢气的流动方向，图14中描绘的箭头表示第一冷却剂通道的流动方向，图15示出了空气的流动方向，图16中描绘的箭头表示第二冷却剂通道的流动方向。
参照图13至图16，各个板也可以被设置为使得相对于第一和第二冷却剂通道，沿着第一板和第二板(100'、200')的宽度方向和纵向方向形成多个虚拟线段。
公开上述本发明的优选实施例是为了说明的目的，本领域技术人员可以在本发明的思想和范围内进行修改、改变和添加，并且认为这样的修改、改变和添加落在下面的权利要求书的范围内。
工业应用
根据本发明的一个实施方案，提供一种隔板，在该隔板上形成有能够在反应区的所有区域中均匀地供应冷却水并且回收热量的冷却剂通道，其中，所述隔板可以容易地调节反应表面的温度，并且可以防止性能和耐久性由于热负荷而降低。

Claims (20)

1.一种隔板，包括：第一板，该第一板具有第一表面和在该第一表面的相对方向上的第二表面，并且具有从该第一表面向该第二表面突出的多个第一流道，以便为第一流体提供流动空间，并且所述多个第一流道被设置为沿着纵向具有线性通道；以及第二板，该第二板具有面对所述第一板的第二表面的第一表面和在该第一表面的相对方向上的第二表面，并且具有从该第二表面向该第一表面突出的多个第二流道，以便为第二流体提供流动空间，并且所述多个第二流道被设置为沿着纵向具有线性通道，
其中，所述第一板具有设置在所述第一流道的面对所述第二板的第一表面的一个表面上的多个第三流道，以便为所述第一板和所述第二板之间的空间中的第三流体提供流动空间，
其中，所述第二板具有设置在所述第二流道的面对所述第一板的第二表面的一个表面上的多个第四流道，以便为所述第一板和所述第二板之间的空间中的第三流体提供流动空间，
其中，将所述第一板与所述第二板联接，使得连接沿着宽度方向相邻的所述第三流道的中心的虚拟第一线段与连接沿着宽度方向相邻的所述第四流道的中心的虚拟第二线段在一些区域中相交。
2.根据权利要求1所述的隔板，其中，
所述第一板和所述第二板被设置为使得所述第一线段与所述第二线段分别相对于宽度方向倾斜。
3.根据权利要求2所述的隔板，其中，
所述第一线段被设置为在第一方向上倾斜，所述第二线段被设置为在与所述第一方向相反的第二方向上倾斜。
4.根据权利要求1所述的隔板，其中，
所述多个第三流道被设置为在所述第一流道的线性通道中沿着纵向以预定间隔隔开，
所述多个第四流道被设置为在所述第二流道的线性通道中沿着纵向以预定间隔隔开。
5.根据权利要求4所述的隔板，其中，
所述第三流道沿着所述第一流道的纵向的长度与所述第四流道沿着所述第二流道的纵向的长度被设置为彼此不同。
6.根据权利要求1所述的隔板，其中，
所述第一流道和所述第二流道分别被设置为在所述线性通道中沿着纵向具有不同的流道深度，
所述第一流道和所述第二流道分别包括具有第一深度的第一区域和具有小于所述第一深度的第二深度的第二区域，
所述第三流道由所述第一流道的第二区域形成，
所述第四流道由所述第二流道的第二区域形成。
7.根据权利要求6所述的隔板，其中，
所述第一流道中所述第二区域的总长度与所述线性通道的总长度的比例形成为小于70％，
所述第二流道中所述第二区域的总长度与所述线性通道的总长度的比例形成为小于30％。
8.根据权利要求1所述的隔板，其中，
所述第一流体是燃料，所述第二流体是氧化剂，所述第三流体是冷却水。
9.根据权利要求1所述的隔板，其中，
将所述第一板与所述第二板联接，使得所述第一流道与所述第二流道在一些区域中彼此接触，并且使所述第一流道与所述第二流道在其余区域中彼此不接触。
10.根据权利要求1所述的隔板，其中，
从所述第一板侧沿着所述第一线段方向流动的第三流体与从所述第二板侧沿着所述第二线段方向流动的第三流体在相交区域中汇合并分支。
11.一种燃料电池堆，包括：膜电极组件；以及
权利要求1所述的隔板。
12.一种隔板，包括：第一板，该第一板具有第一表面和在该第一表面的相对方向上的第二表面，并且具有从该第一表面向该第二表面突出的多个第一流道，以便为第一流体提供流动空间，并且所述多个第一流道被设置为沿着纵向具有线性通道；以及第二板，该第二板具有面对所述第一板的第二表面的第一表面和在该第一表面的相对方向上的第二表面，并且具有从该第二表面向该第一表面突出的多个第二流道，以便为第二流体提供流动空间，
其中，所述第一板具有设置在所述第一流道的面对所述第二板的第一表面的一个表面上的多个第三流道，以便为所述第一板与所述第二板之间的空间中的第三流体提供流动空间，
其中，所述第一板被设置为使得连接沿着宽度方向相邻的至少两个第三流道的中心的虚拟第一线段相对于宽度方向倾斜。
13.根据权利要求12所述的隔板，其中，
所述第一板被设置为使得连接沿着宽度方向相邻的至少两个第三流道的中心的虚拟第一线段与宽度方向平行。
14.根据权利要求12所述的隔板，其中，
所述多个第三流道被设置为在所述第一流道的所述线性通道中沿着纵向以预定间隔隔开。
15.根据权利要求12所述的隔板，其中，
所述第一流道被设置为在所述线性通道中沿着纵向具有不同的流道深度，
所述第一流道包括具有第一深度的第一区域和具有小于所述第一深度的第二深度的第二区域，
所述第三流道由所述第一流道的第二区域形成。
16.根据权利要求15所述的隔板，其中，
所述第一区域与所述第二区域之间的边界区域被设置为形成流过所述第一流道的第一流体的上升流或下降流。
17.根据权利要求15所述的隔板，其中，
所述第一流道中所述第二区域的总长度与所述线性通道的总长度的比例形成为小于70％。
18.根据权利要求12所述的隔板，其中，
所述第一流体是燃料，所述第二流体是氧化剂，所述第三流体是冷却水。
19.根据权利要求12所述的隔板，其中，
所述第一板与所述第二板通过设置在边缘处的垫片联接。
20.一种燃料电池堆，包括：膜电极组件；以及
权利要求12所述的隔板。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114883593A (zh) * 2022-07-12 2022-08-09 深圳市氢蓝时代动力科技有限公司 燃料电池双极板流场结构和燃料电池

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050153184A1 (en) * 2004-01-09 2005-07-14 Beutel Matthew J. Bipolar plate with cross-linked channels
US20060003206A1 (en) * 2002-10-28 2006-01-05 Seiji Sugiura Fuel cell
US20060046130A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-02 Yeh-Hung Lai Flexible bipolar plate
CN200953360Y (zh) * 2006-05-12 2007-09-26 胜光科技股份有限公司 用于燃料电池的阴极流道板
JP2008147157A (ja) * 2006-12-12 2008-06-26 Hyundai Motor Co Ltd 燃料電池用金属分離板の製造方法
CN101529626A (zh) * 2006-10-16 2009-09-09 现代Hysco株式会社 用于燃料电池的金属隔板以及具有该隔板的燃料电池组
KR20100030709A (ko) * 2008-09-11 2010-03-19 현대자동차주식회사 연료전지 스택용 분리판
CN104170135A (zh) * 2012-03-15 2014-11-26 日产自动车株式会社 燃料电池堆
CN104253280A (zh) * 2014-09-04 2014-12-31 华中科技大学 一种固体氧化物燃料电池阴极气体流场板及其制备方法
KR20150017402A (ko) * 2013-06-10 2015-02-17 현대하이스코 주식회사 냉각 성능이 우수한 연료전지 스택
US20150171436A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-18 Hyundai Motor Company Fuel cell separator and fuel cell stack including the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10308227A (ja) * 1997-05-07 1998-11-17 Fuji Electric Co Ltd 固体高分子電解質型燃料電池
JP4948823B2 (ja) * 2005-11-16 2012-06-06 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
TWI369806B (en) * 2009-03-05 2012-08-01 Ind Tech Res Inst A fuel-cell stack with metal separators
JP5582193B2 (ja) * 2010-09-16 2014-09-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータ、燃料電池、燃料電池の製造方法
KR101673294B1 (ko) * 2010-10-25 2016-11-07 현대자동차 주식회사 연료 전지용 분리판
DE102014006749A1 (de) 2013-05-19 2014-11-20 Daimler Ag Strömungsfeldplatte für einen verbesserten Kühlmittelfluss

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060003206A1 (en) * 2002-10-28 2006-01-05 Seiji Sugiura Fuel cell
US20050153184A1 (en) * 2004-01-09 2005-07-14 Beutel Matthew J. Bipolar plate with cross-linked channels
US20060046130A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-02 Yeh-Hung Lai Flexible bipolar plate
CN200953360Y (zh) * 2006-05-12 2007-09-26 胜光科技股份有限公司 用于燃料电池的阴极流道板
CN101529626A (zh) * 2006-10-16 2009-09-09 现代Hysco株式会社 用于燃料电池的金属隔板以及具有该隔板的燃料电池组
JP2008147157A (ja) * 2006-12-12 2008-06-26 Hyundai Motor Co Ltd 燃料電池用金属分離板の製造方法
KR20100030709A (ko) * 2008-09-11 2010-03-19 현대자동차주식회사 연료전지 스택용 분리판
CN104170135A (zh) * 2012-03-15 2014-11-26 日产自动车株式会社 燃料电池堆
KR20150017402A (ko) * 2013-06-10 2015-02-17 현대하이스코 주식회사 냉각 성능이 우수한 연료전지 스택
US20150171436A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-18 Hyundai Motor Company Fuel cell separator and fuel cell stack including the same
CN104253280A (zh) * 2014-09-04 2014-12-31 华中科技大学 一种固体氧化物燃料电池阴极气体流场板及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114883593A (zh) * 2022-07-12 2022-08-09 深圳市氢蓝时代动力科技有限公司 燃料电池双极板流场结构和燃料电池

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