CN112514122A - 燃料电池板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将反应物输送到燃料电池的活性区域的燃料电池板(1)，该燃料电池板带有至少一个入口(2)和至少一个出口(3)以及带有位于其之间的流动场(4)，该流动场成形在板(1)的第一面(5)处且具有多个流动引导部(6)。在此，流动引导部(6)的至少一部分形成为以导引叶片、导引板件或翼形件的形式的转向元件(7)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将反应物输送到燃料电池的活性区域的燃料电池板，该燃料电池板带有至少一个入口和至少一个出口以及带有位于其之间的、即因此构造在入口和出口之间的流动场，该流动场成形在板的第一面处且具有多个流动引导部。这种燃料电池板也已知为双极板且追求所涉及的反应物在其表面上尽可能均匀地分布的目的。
背景技术
DE 10 2009 016 263 A1显示了一种带有通道的燃料电池板，所述通道布置成扇形的，以为了分布反应物。对这样定向的通道装置而言缺点是，通道需要长的延伸，以为了实现去往燃料电池的活性区域的反应物的良好的均匀分布。然而，这在复杂的几何形状和与之相关的高制造耗费的同时导致了越过燃料电池板的高的压差。
此外，对燃料电池板而言也存在开放的分布结构的方案，例如以凸起(Noppe)的形式。然而，利用这些结构迄今为止还未能实现令人满意的均匀分布且这些结构仅在与高的压差结合的情况下使用。
发明内容
因此，本发明的任务是，如下改进开头所提及类型的燃料电池板，即使得减少上文提及的缺点。
该任务通过带有权利要求1的特征的燃料电池板解决、尤其通过将流动引导部的至少一部分形成为以导引叶片、导引板件或翼形件的形式的转向元件。在从属权利要求中给出了带有本发明的适宜的改进方案的有利的设计方案。
通过这种开放的但同时定向的分布结构使去往燃料电池的活性区域的反应物均匀地分布成为可能且同时与已知的定向的分布结构相比节省了结构空间和重量。在此，转向元件优选地构造成逐渐变细的。此外，也可设置有多个入口和出口。在此，出口优选地在双极板的整个出口侧的板边缘上分布地布置，而入口仅部分区段地构造在入口侧的板边缘处。
为了使简单地制造燃料电池板且使反应物最佳地引入到燃料电池板中成为可能，流动引导部关于燃料电池板边缘布置成列，其中转向元件至少部分区段地布置在构造于入口侧的入口列中。就此而言特别优选的是，布置成与入口相邻的那些流动引导部形成为转向元件。
为了使反应物均匀地流出到燃料电池的活性区域中成为可能，流动引导部关于燃料电池板边缘布置成列且转向元件至少部分区段地布置在构造于出口侧的出口列中。就此而言优选的是，布置成与出口相邻的那些流动引导部形成为转向元件。
为了在整个第一面上或至少在第一面的大部分上引导反应物优选的是，列如下布置成彼此交替地错位，即使得流动引导部形成关于燃料电池板边缘倾斜地伸延的格栅。换言之，格栅具有倾斜地伸延的行。
为了改善反应物在燃料电池板内的引导尤其设置成，转向元件尤其以扇形展开的方式布置成关于燃料电池板边缘带有倾斜角α或在倾斜角α下。
就此而言特别优选的是，第一转向元件的倾斜角α1小于第二转向元件的倾斜角α2。在此尤其有利的是，第一转向元件布置成与在相同的列中的第二转向元件相邻。此外，在相同的列中的第三转向元件也可布置成与第二转向元件相邻，该第三转向元件的倾斜角α3大于α2且因此也大于α1。尤其优选的是，入口列的转向元件中的每个分别具有比与其相邻的转向元件中的一个更小的倾斜角α。反之优选的是，出口列的第一转向元件具有比与其相邻的第二转向元件更大的倾斜角α。尤其有意义的是，出口列的转向元件中的每个分别具有比与其相邻的转向元件中的一个更大的倾斜角α。
为了使更适宜地且更简单地制造燃料电池板成为可能，存在流动引导部的另外的部分，该另外的部分形成为带有圆形的或近似圆形的或椭圆形的或水滴形的横截面的引导元件。有利地，在入口列和出口列之间的列中布置的流动引导部形成为这样的引导元件。优选地，与入口列和出口列的距离越大，引导元件越规则地且在横截面方面越圆地形成。在此优选地，与所述至少一个入口的距离越大，引导元件的直径或宽度或长度越小。此外，入口列和/或出口列的流动引导部的部分也形成为这样的引导元件，尤其未布置成与入口中的一个和/或出口中的一个相邻的那些流动引导部。
此外优选的是，第一转向元件在延伸方向中构造得比第二转向元件短。就此而言尤其优选的是，入口列的转向元件沿着第一方向在其延伸中以变得更长的方式形成，而出口列的转向元件优选地沿着第一方向在其延伸中以变得更短的方式形成。
为了还可更好地分布反应物流动，尤其设置成，在与入口列相邻的列中和/或在与出口列相邻的列中的流动引导部至少部分区段地形成为转向元件，且转向元件布置成关于燃料电池板边缘带有倾斜角β或在倾斜角β下。在此，在入口列或出口列的倾斜角α与倾斜角β之间的倾斜角差优选地为45度至100度、特别优选地为60度至90度。
在一种备选的设计方案中，在与入口列相邻的列中和/或在与出口列相邻的列中的流动引导部可至少部分区段地形成为引导元件，其中这些引导元件布置成关于燃料电池板边缘带有倾斜角β。在此，在入口列或出口列的倾斜角α和倾斜角β之间的倾斜角差优选地为45度至100度、特别优选地为60度至90度。
为了可导引不同的反应物，在支持燃料电池堆的紧凑的结构的情况下有利的是，在燃料电池板的与第一面相对而置的第二面处成形有第二流动场，带有至少一个第二入口和至少一个第二出口，且在第二面上施加有多个流动引导部，所述多个流动引导部至少部分地形成为转向元件。在此，燃料电池板的第一面的上述特征中的各个也可在燃料电池板的第二面中实现。
在一种可特别简单地建立的改进方案中，第二面与燃料电池板的第一面镜像相反地构造。在一种备选的设计方案中，第二面的转向元件和引导元件的布置可与第一面的布置不同。第二面例如可匹配于相较于第一面不同地定位的第二入口或第二出口，或匹配于第二面的与第一面的反应物不同的反应物的另外的流动特性。
附图说明
本发明的另外的优点、特征和细节从权利要求书、下文对优选实施形式进行的描述中以及借助于附图得出。在此：
图1显示了根据第一实施形式的燃料电池板的示意图，且
图2显示了根据第二实施形式的燃料电池板的示意示图。
具体实施方式
图1显示了用于将反应物输送到燃料电池的活性区域的燃料电池板1，该燃料电池板带有多个入口2和多个出口3以及带有位于其之间的流动场4，该流动场在板1的第一面5处成形且具有多个流动引导部6。在此，为了更均匀地分布反应物，流动引导部6的一部分形成为以导引叶片的形式的转向元件7。
流动引导部6关于燃料电池板边缘8布置成列9，其中为了将反应物更好地分布在第一面5上，列9如此布置成彼此交替地错位，即使得流动引导部7形成关于燃料电池板8倾斜地伸延的格栅。转向元件7在此部分区段地布置在构造于入口侧的入口列10中，其中布置成与入口2相邻的那些流动引导部6形成为转向元件7。此外，转向元件7还部分区段地布置在构造于出口侧的出口列11中，其中布置成与出口3相邻的那些流动引导部形成为转向元件7。
为了反应物的改善且更均匀的引导，转向元件7布置成关于燃料电池板边缘8带有倾斜角α或在倾斜角α下。在图1中清楚的是，入口列10的转向元件7随着与入口列10的第一转向元件12的距离的增大具有关于板边缘8减小的倾斜角α。换言之，入口列10的第一转向元件12的倾斜角α1大于入口列10的与其相邻的第二转向元件13的倾斜角α2。此外看出，在入口列10内随着与入口列10的最上面的第一转向元件7的距离的增大存在转向元件7的尺寸梯度。或换言之：入口列10的第一转向元件12在其纵向延伸方面构造得比与其相邻的第二转向元件13更短。
对出口列11而言情况是相反的：随着与第一出口3或与出口列11的最上面的第一转向元件17的距离的增大，出口列11的转向元件7在其纵向延伸方面构造得比与其相邻的转向元件7更短。同时，关于板边缘8的倾斜角α随着与出口列11的第一转向元件17的距离的增大持续地增大。
在入口列10和出口列11之间，流动引导部6优选地形成为带有圆形横截面的引导元件14。入口列10的未布置成与入口2相邻的流动引导部6也形成为引导元件14。在此，在入口列10中且在与其相邻的列9中，引导元件14随着与入口2的更大的距离具有更小的直径，也就是说在此，流动结构被有意地“缩小”以为了将流动分布在整个第一面5上或至少分布在第一面5的大部分上。此外，从图1中可得知，在出口列11中流动引导部6也部分地形成为引导元件14，即未布置成与出口3中的一个相邻的那些流动引导部。
图1的燃料电池板1优选地形成为双极板，也就是说在其与第一面5相对而置的未示出的第二面处成形有第二流动场，带有至少一个第二入口和至少一个第二出口。在第二面上具有多个流动引导部6，所述流动引导部部分地形成为转向元件7或形成为引导元件14。在此，燃料电池板1的第二面与第一面5相同地形成。
图2显示了第二燃料电池板1，其与在图1中显示的燃料电池板仅仅通过以下方式区分，即在与入口列10相邻的第三列15中和在与出口列11相邻的第四列16中的流动引导部6部分地形成为转向元件7。备选地，这些流动引导部也可形成为带有水滴形横截面的引导元件14。此外，转向元件7或引导元件14布置成关于燃料电池板边缘8带有倾斜角β。
最后应指出，在图1和图2中显示的燃料电池板1通过优化的反应物流动特性出众且因此允许反应物越过活性区域的更均匀的分布。
参考标号列表
1 燃料电池板
2 入口
3 出口
4 流动场
5 第一面
6 流动引导部
7 转向元件
8 燃料电池板边缘
9 列
10 入口列
11 出口列
12 第一转向元件
13 第二转向元件
14 引导元件
15 第三列
16 第四列
17 第一转向元件(出口列)
Claims (10)
1.一种用于将反应物输送到燃料电池的活性区域的燃料电池板(1)，该燃料电池板带有至少一个入口(2)和至少一个出口(3)以及带有位于其之间的流动场(4)，该流动场成形在所述板(1)的第一面(5)处且具有多个流动引导部(6)，其特征在于，所述流动引导部(6)的至少一部分形成为以导引叶片、导引板件或翼形件的形式的转向元件(7)。
2.根据权利要求1所述的燃料电池板(1)，其特征在于，所述流动引导部(6)关于燃料电池板边缘(8)布置成列(9)，且所述转向元件(7)至少部分区段地布置在构造于入口侧的入口列(10)中。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池板(1)，其特征在于，所述流动引导部(6)关于燃料电池板边缘(8)布置成列(9)，且所述转向元件(7)至少部分区段地布置在构造于出口侧的出口列(11)中。
4.根据权利要求2或3所述的燃料电池板(1)，其特征在于，所述列(9)如此布置成彼此交替地错位，即使得所述流动引导部(7)形成关于所述燃料电池板边缘(8)倾斜地伸延的格栅。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的燃料电池板(1)，其特征在于，所述转向部件(7)布置成关于所述燃料电池板边缘(8)带有倾斜角α。
6.根据权利要求5所述的燃料电池板(1)，其特征在于，第一转向元件(12)的倾斜角α1大于第二转向元件(13)的倾斜角α2。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池板(1)，存在另外一部分流动引导部(6)，其形成为带有圆形的或近似圆形的或椭圆形的或水滴形的横截面的引导元件(14)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料电池板(1)，其特征在于，第一转向元件(12)在延伸方向中构造得比第二转向元件(13)短。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的燃料电池板(1)，其特征在于，在与所述入口列(10)相邻的列(9)中和/或在与所述出口列(11)相邻的列(9)中的所述流动引导部(6)至少部分区段地形成为所述转向元件(7)，且所述转向元件(7)布置成关于所述燃料电池板边缘(8)带有倾斜角β。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃料电池板(1)，其特征在于，在与所述第一面(3)相对而置的第二面处成形有第二流动场，带有至少一个第二入口和至少一个第二出口，在所述第二面上施加有多个流动引导部(6)，所述流动引导部至少部分地形成为所述转向元件(7)。
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