CN114144914A - 包括具有集成的润湿器的端板的燃料电池堆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有多个燃料电池(3)的燃料电池堆，所述燃料电池容纳在两个端板(10)之间，其中在至少一个端板(10)中设计流动通道(16、17)，所述流动通道具有用于阳极新鲜气体和阳极废气的接头(11、12)以及用于阴极新鲜气体和阴极废气的接头(13、14)，其中吸湿材料(20)形成用于阳极废气和阴极新鲜气体的接头(12、13)之间的壁。
Description
本发明由具有多个燃料电池的燃料电池堆形成，所述燃料电池容纳在两个端板之间，其中在至少一个端板中设计流动通道，所述流动通道具有用于阳极新鲜气体和阳极废气的接头以及用于阴极新鲜气体和阴极废气的接头，其中吸湿材料形成用于阳极废气和阴极新鲜气体的接头之间的壁。
燃料电池用于由电化学反应提供电能，在该反应中燃料(通常是氢气)与氧化剂(通常是从空气中提取的氧气)发生反应。为了提高功率，在此可以将多个燃料电池组合成燃料电池堆，以尤其满足机动车中存在的功率要求。
这些燃料电池的每个包括阳极和阴极以及将阳极与阴极隔开的质子传导膜，其可透过氢核但不可透过源自氢的电子。该膜必须具有足够的水分。由于必须为组合在燃料电池堆中的多个燃料电池提供足够量的氧气，因此在阴极侧使用压缩机，具有其中所含的氧气的环境空气通过该压缩机被压缩，其中空气由于该压缩而被强烈加热并干燥。为了调理所述阴极新鲜气体，因此在燃料电池装置中为了对燃料电池堆装载阴极新鲜气体而使用润湿器和任选的中冷器，其中润湿器是具有大构造空间要求的大型部件并且增加燃料电池装置的复杂性以及其制造和运行所需的成本。由燃料电池堆为润湿器本身提供所需的水分，因为在发生电化学反应时由反应物氢气和氧气形成产物水，并且此外在阳极侧也提供水，该水可以被收集在水分离器中并定期或连续地分离出来。
由US 7,923,162 B2已知燃料电池堆，其中在端板和燃料电池之间布置热交换器，以使燃料电池堆相对于端板而言隔绝。热交换器由多个板组成，这些板被配置为将气态反应物、废气和冷却剂引导进入燃料电池堆并从中排出。在热交换器中存在允许热量从相对热的阳极废气流向相对冷的阴极新鲜气体的区域，其中这些区域也可以是水可透过的，以使得水能够从相对潮湿的阳极废气转移到相对干燥的阴极新鲜气体以将其润湿。
WO 2009/092433 A1描述了燃料电池结构，其具有第一双极板和第二双极板以及膜电极组合件。阳极流场被设计在第一双极板和膜电极组合件之间，阴极流场被设计在第二双极板和膜电极组合件之间。膜电极组合件包括开口，阳极废气可以通过该开口被引导到阴极新鲜气体中。在此应注意的是，阳极废气也包含未消耗的、潜在可再循环的氢气，因此将控制元件布置在该开口中以用于受控的反应，尤其为了调节燃料电池的温度。
US 2011/0171551 A1中也描述了阴极废气和阳极废气如何与新鲜空气一起在气体混合物中混合并在催化燃烧器中进行继续燃烧，以然后重新被供应到用于阴极新鲜气体的接头。
本发明的目的是设计燃料电池堆，以使得其中产生的水分可以更有效地用于将阴极新鲜气体润湿。
该目的通过具有权利要求1的特征的燃料电池堆实现。在从属权利要求中给出了具有本发明的适宜扩展的有利实施方式。
开头所述的燃料电池堆的特征在于，在至少一个端板中，用于阳极废气和阴极新鲜气体的接头之间的壁由吸湿材料形成，因此存在端板的有针对性的设计，以便可以利用阳极废气中所含的水分来将阴极新鲜气体润湿，其中不需要在燃料电池堆和端板本身之间设置额外的元件，例如热交换器等。在该燃料电池堆中，迄今被收集在分离器中并被丢弃的来自阳极的废水直接在燃料电池堆中用于将阴极新鲜气体润湿，其中通过吸湿材料确保了经短路径快速地转移水。由于吸湿材料集成在燃料电池堆的端板中，节省了构造空间，其中通过使燃料电池装置中现存的润湿器可以被制成更小或甚至完全省略，形成进一步的构造空间优势。
利用吸湿材料作为壁也确保了存在用于阳极废气和阴极新鲜气体的单独的流动通道，即确保了并非阳极废气中所含的未消耗的氢气与阴极新鲜气体中所含的氧气发生反应，以使得阴极新鲜气体中所含的氧气完全地用于在燃料电池的膜电极组合件处发生反应并避免不希望的热生成。此外，吸湿材料优选是气密性的。还优选的是，吸湿材料与端板热耦合，以使得在必要时也可以提供用于水蒸发的能量。
还设置了，用于阴极新鲜气体和阳极废气的接头被引导穿过吸湿材料，以因此确保紧凑结构。
至少在具有接头的端板中设计具有所分配的用于冷却剂的接头的流动通道，这实现了改进热控制的可能性。
还优选的是，在吸湿材料中在其横截面的一部分中设计用于阳极废气和/或阴极新鲜气体的流动通道。通过该流动通道的尺寸和横截面，因此可以将阳极废气和阴极新鲜气体的气体流动中的压损保持在可接受的程度，特别通过流动通道的横截面来调节。
就制造技术而言有利的是，向端板分配支承所述接头的盖板，因为由此简化了端板的成形以及流动通道的设计和例如可由硅酸钙形成的吸湿材料的安置。
所述吸湿材料通过密封件相对于端板而言密封，以由此完全控制水分的运动并确保其在阴极新鲜空气中的利用。
还优选的是这样的实施方案，其中用于阴极新鲜气体和阴极废气的接头被设计在端板的相反的长边上，其中吸湿材料与具有用于阴极新鲜气体的接头的长边平行地延伸，至少部分地填充从用于阳极废气的接头至用于阳极新鲜气体的接头的再循环通道。此外，还可以向再循环通道分配喷射泵，从而将阳极回路集成到端板中，从而可以省去其单独设计，由此再次得到构造空间优势。
上面在说明书中提到的特征和特征组合以及下面在附图描述中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以各自所示的组合使用，而且还可以其它组合或单独地使用，而不脱离本发明的范围。因此，在图中未明确示出或解释、但通过单独的特征组合可由所解释的实施方式得出和产生的实施方式也应被视为被本发明包括和公开。
本发明的其它优点、特征和细节由权利要求、优选实施方案的以下描述以及参考附图得出。其中显示了：
图1 端板的俯视图的示意图，其具有端板中存在的流动的符号，
图2 穿过具有容纳在两个端板之间的燃料电池的燃料电池堆的纵截面，
图3 吸湿材料中的情况的示意图，其具有用于阴极新鲜气体的接头、用于阳极气体的接头以及在它们两者之间进行的水传输，
图4 对应于图1的替代实施方案的图示，其具有包含用于阳极废气和阴极新鲜气体的流动通道的吸湿材料，
图5 说明用于阳极废气和阴极新鲜气体的流动通道的来自图4的截面VV，
图6 吸湿材料的侧视图，其中显示了设计在其中的流动通道，
图7 对应于图6的图示，其具有流动通道的替代形式，
图8 对应于图1的另一实施方案的图示，其具有设计在端板中的阳极回路，
图9 从现有技术已知的燃料电池装置的示意图，其具有燃料电池堆和与其分开设计的润湿器以及阳极回路，
图10 对应于图1的来自现有技术的端板的图示，以及
图11 对应于图2的根据图 10 的端板的图示。
图1示意性地示出了由现有技术已知的燃料电池装置1，其具有燃料电池堆2，该燃料电池堆由多个串联连接的燃料电池3组成。
每个燃料电池3包括阳极和阴极以及将阳极与阴极隔开的质子传导膜。该膜由离聚物，优选磺化四氟乙烯聚合物(PTFE)或全氟磺酸聚合物(PFSA)形成。替代地，该膜可以作为磺化烃膜形成。
还可以将催化剂混入到阳极和/或阴极，其中所述膜优选在其第一侧和/或在其第二侧上涂覆有由贵金属如铂、钯、钌等或包含贵金属的混合物制成的催化剂层，其在各自燃料电池的反应中充当反应加速剂。
通过燃料电池堆2内的阳极室向阳极供应燃料(例如氢气)。在聚合物电解质膜燃料电池(PEM燃料电池)中，燃料或燃料分子在阳极处裂解成质子和电子。该膜允许质子(例如H+)通过，但不可透过电子(e-)。在阳极处在此发生以下反应：2H2 → 4H+ + 4e- (氧化/电子释放)。当质子穿过膜到达阴极时，电子通过外部电路传导到阴极或储能装置。通过燃料电池堆2内的阴极室可以向阴极供应阴极气体(例如氧气或含氧气的空气)，从而在阴极侧发生以下反应：O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O (还原/电子吸收)。
由于组合在燃料电池堆2中的多个燃料电池3，对氧气的需求很高，因此通过压缩机4压缩环境空气，其中存在由于现存的压缩而被强烈加热、干燥的空气。它们被调理到燃料电池3的需求是在中冷器5和润湿器6中进行的，以将燃料电池3中现存的膜保持在所需程度的湿润。水分从阴极废气供应到润湿器6，其中在阳极回路7中产生的水也可以收集在水分离器8中并且任选地供应到润湿器6。
润湿器6是需要大量构造空间的昂贵部件，因此期望可以将润湿器6制成更小的或使其变得多余。
图10显示了界定燃料电池堆2的一侧的端板10，其中该端板10具有用于阳极新鲜气体的接头11和用于阳极废气的接头12，它们通过流动通道16连接。此外，设计用于阴极新鲜气体和阴极废气的接头13、14，它们又通过流动通道17连接。最后，端板10也可能具有用于冷却剂的接头15，它们又通过另一流动通道18连接。通过由现有技术已知的端板10，实现燃料电池3中的反应所需的各个流体的清晰结构化且单独的流动。
图1显示了本发明的第一实施方案，其中用于阳极废气和阴极新鲜气体的相邻接头12、13之间的壁由吸湿材料20形成，其效果在图1中表示。阴极新鲜气体通过指向左侧的箭头被引导穿过吸湿材料20，而由指向右侧的箭头(Fall)表示的阳极废气同样被引导穿过吸湿材料20。通过垂直于该流动取向的从下方指向上方的箭头表示水从阳极废气穿过吸湿材料20传输到阴极新鲜气体中，以使得来自阳极的废水直接在燃料电池堆2中用于将阴极新鲜气体润湿，并且相应地，根据图9的燃料电池装置1的由现有技术已知的润湿器6可以相应地制成更小的或甚至可完全省略。吸湿材料20通过密封件23是气密性的以及与端板10热耦合。
图2显示了吸湿材料20在端板10中的定位，其与用于在燃料电池3的双极板中提供流场的主气体通道21 (主管)流动连接。
图4和5显示了一个实施方案，其中在吸湿材料20中在其横截面的一部分中设计用于阳极废气和/或阴极新鲜气体的流动通道19，其横截面的尺寸使得吸湿材料20中的气体流动的压损保持在所需的范围内。
图6在此显示了一个实施方案，其中设计多个流动通道19且它们具有圆形横截面，而图7涉及同样具有存在的多个流动通道19的实施方案，这些流动通道具有矩形横截面。
图8显示了另一个实施方案，其中用于阴极新鲜气体和阴极废气的接头13、14被设计在端板10的相反的长边上，其中吸湿材料20与具有用于阴极新鲜气体的接头13的长边平行地延伸，并且至少部分地填充从用于阳极废气的接头12至用于阳极新鲜气体的接头11的再循环通道22。向再循环通道22分配喷射泵9，以使得在端板10中实现阳极回路7并且由此得到进一步的构造空间节省。
附图标记列表
1 燃料电池装置
2 燃料电池堆
3 燃料电池
4 压缩机
5 中冷器
6 润湿器
7 阳极电路
8 水分离器
9 喷射泵
10 端板
11 阳极新鲜气体的接头
12 阳极废气的接头
13 阴极新鲜气体的接头
14 阴极废气的接头
15 冷却剂的接头
16 阳极新鲜气体的流动通道
17 阴极新鲜气体的流动通道
18 冷却剂的流动通道
19 吸湿材料中的流动通道
20 吸湿材料
21 主气体通道
22 再循环通道
23 密封件。
Claims (10)
1.具有多个燃料电池(3)的燃料电池堆，所述燃料电池容纳在两个端板(10)之间，其中在至少一个端板(10)中设计流动通道(16、17)，所述流动通道具有用于阳极新鲜气体和阳极废气的接头(11、12)以及用于阴极新鲜气体和阴极废气的接头(13、14)，其中吸湿材料20形成用于阳极废气和阴极新鲜气体的接头(12、13)之间的壁。
2.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其特征在于，所述吸湿材料(20)是气密性的。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池堆，其特征在于，所述吸湿材料(20)与所述端板(10)热耦合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池堆，其特征在于，用于阴极新鲜气体和阳极废气的接头(13、12)被引导穿过吸湿材料(20)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池堆，其特征在于，至少在具有接头的端板(10)中设计具有所分配的用于冷却剂的接头的流动通道(18)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料电池堆，其特征在于，在吸湿材料(20)中在其横截面的一部分中设计用于阳极废气和/或阴极新鲜气体的流动通道(19)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池堆，其特征在于，向所述端板(10)分配支承所述接头的盖板。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料电池堆，其特征在于，所述吸湿材料(20)通过密封件相对于所述端板(10)而言密封。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的燃料电池堆，其特征在于，用于阴极新鲜气体和阴极废气的接头(13、14)被设计在端板(10)的相反的长边上，吸湿材料(20)与具有用于阴极新鲜气体的接头(13)的长边平行地延伸并且至少部分地填充从用于阳极废气的接头(12)至用于阳极新鲜气体的接头(11)的再循环通道(22)。
10.根据权利要求9所述的燃料电池堆，其特征在于，向再循环通道(22)分配喷射泵(9)。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020041984A1 (en) * | 1997-12-01 | 2002-04-11 | Chow Clarence Y.F. | Method and apparatus for distributing water in an array of fuel cell stacks |
| CN101859909A (zh) * | 2009-01-26 | 2010-10-13 | 通用汽车环球科技运作公司 | 用于改进水管理的关闭方案 |
| EP2375485A1 (en) * | 2010-04-06 | 2011-10-12 | Samsung SDI Co., Ltd. | Fuel cell system |
| US20120015261A1 (en) * | 2010-07-15 | 2012-01-19 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell system and stack thereof |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2242176C (en) * | 1997-06-30 | 2009-01-27 | Ballard Power Systems Inc. | Solid polymer fuel cell system and method for humidifying and adjusting the temperature of a reactant stream |
| JP5234879B2 (ja) * | 2006-03-03 | 2013-07-10 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| KR100821034B1 (ko) * | 2007-04-24 | 2008-04-08 | 삼성에스디아이 주식회사 | 습도조절장치 겸용 캐소드 엔드 플레이트 및 이를 채용한공기호흡형 연료전지 스택 |
| DE102008005502A1 (de) | 2008-01-22 | 2009-07-30 | Daimler Ag | Brennstoffzelle, insbesondere zur Anordnung in einem Brennstoffzellenstapel sowie Brennstoffzellenstapel |
| US7923162B2 (en) * | 2008-03-19 | 2011-04-12 | Dana Canada Corporation | Fuel cell assemblies with integrated reactant-conditioning heat exchangers |
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| KR101417454B1 (ko) * | 2012-12-07 | 2014-07-08 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 스택용 엔드 플레이트의 물 배출 및 유량 분배 장치 |
| KR102371604B1 (ko) * | 2017-05-26 | 2022-03-07 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 스택 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020041984A1 (en) * | 1997-12-01 | 2002-04-11 | Chow Clarence Y.F. | Method and apparatus for distributing water in an array of fuel cell stacks |
| CN101859909A (zh) * | 2009-01-26 | 2010-10-13 | 通用汽车环球科技运作公司 | 用于改进水管理的关闭方案 |
| EP2375485A1 (en) * | 2010-04-06 | 2011-10-12 | Samsung SDI Co., Ltd. | Fuel cell system |
| US20120015261A1 (en) * | 2010-07-15 | 2012-01-19 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell system and stack thereof |
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