CN118231699A - 燃料电池的隔板 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃料电池的隔板包括：反应区域；位于反应区域的相对侧的歧管区域，每个歧管区域包括被构造成允许通过其引入或排出反应气体的歧管；以及位于反应区域和每个歧管区域之间的扩散区域，用于扩散反应气体的流动。多个扩散肋彼此间隔设置在扩散区域中。多个扩散肋将反应气体的流动从歧管扩散到反应区域。在多个扩散肋的与每个歧管区域相邻的端部处，多个扩散肋的厚度以及多个扩散肋中的相邻扩散肋之间的间隙不同。在多个扩散肋的与反应区域相邻的端部处，多个扩散肋的厚度以及多个扩散肋中的相邻扩散肋之间的间隙相等。

Description

燃料电池的隔板
技术领域
本公开涉及一种用于燃料电池的隔板，并且更具体地，涉及一种能够通过设置在扩散区域中的扩散肋的形状的改进来均匀地分布反应气体的流量的用于燃料电池的隔板。
背景技术
燃料电池是一种通过电池堆中化学能的电化学反应将燃料的化学能转化为电能的发电机。这种燃料电池不仅可以用于供应工业和家庭用途的驱动电力以及车辆的驱动电力，而且还可以用于供应诸如便携式装置的微型电子产品的电力。近来，这种燃料电池的领域因燃料电池是一种高效的清洁能源而已经扩大。
在通用的燃料电池中，膜电极组件(MEA)设置在燃料电池的最内侧。膜电极组件由被构造成使氢质子迁移的聚合物电解质膜以及分别涂覆在聚合物电解质膜的相对表面上以使氢气和氧气之间发生反应的催化剂层(即，阳极和阴极)构成。
另外，气体扩散层(GDL)层叠在膜电极组件的外侧，即分别设置有阳极和阴极的膜电极组件的外侧。隔板设置在气体扩散层的外部，该隔板设置有流场，以供应燃料并排出通过反应产生的水。被构造成支撑并固定上述构成元件的端板联接到所得结构的最外侧。在这种情况下，设置有被布置成具有各种图案的垫圈，以用于密封维持在隔板中流动的氢气、氧气(空气)和冷却剂。
另一方面，通常，隔板被制造为具有以下结构：具有支撑功能的凸台(land)和限定流体的流动路径的通道(流场)被重复设置。
也就是说，由于这种通用隔板具有重复设置有凸台和通道的弯曲结构，因此设置在面向气体扩散层的一个表面的一侧的通道用作氢气或空气等反应气体流动的空间，并且与前一通道相对的通道用作冷却介质流动的空间。因此，一个单元电池可以由两个隔板(即，具有氢气/冷却剂通道的一个隔板以及具有空气/冷却剂通道的另一个隔板)构成。
图1是示出具有传统构造的用于燃料电池的通用隔板的视图。
如图1所示，由附图标记“10”表示的通用隔板在其中央部设置有反应区域10a，在反应区域10a中，反应气体(即，氢气和空气(氧气))通过膜电极组件和气体扩散层的层叠相互反应。通用隔板10还在反应区域10a的相对侧设置有一对歧管区域10b，多个歧管11分别延伸通过该对歧管区域10b。冷却剂或反应气体被引入歧管11或从歧管11排出。一对扩散区域10c分别设置在一对歧管区域10b和反应区域10a之间，以使反应气体或冷却剂的流动扩散。
在这种情况下，设置在歧管区域10b中的多个歧管11被分成歧管11d和11c、歧管11a和11f、以及歧管11b和11e，反应气体(即，氢气)通过歧管11d和11c被引入或排出，反应气体(即，空气)通过歧管11a和11f被引入或排出，冷却剂通过歧管11b和11e被引入或排出。
另外，在一对扩散区域10c中设置有多个扩散肋13。多个扩散肋13使从入口侧歧管(即，歧管11a、11d和11e)接收的反应气体和冷却剂扩散，并且引导所扩散的反应气体和冷却剂流向反应区域10a。多个扩散肋13还收集从反应区域10a排出的反应气体和冷却剂，并引导收集到的反应气体和冷却剂流向出口侧歧管，即歧管11b、11c和11f。
例如，当隔板为阴极隔板时，在入口侧歧管11a附近设置有引入空气的反应气体入口12a，并且在出口侧歧管11f附近设置有排出空气的反应气体出口12b。
另外，多个入口侧扩散肋13a彼此间隔设置，以引导入口侧歧管11a中的反应气体(即，空气)在扩散的同时流向反应区域。
另外，多个出口侧扩散肋13a彼此间隔设置，以引导反应气体(即，空气)在被收集的同时流向出口侧歧管11f。
在这种情况下，多个入口侧扩散肋13a被设置为使得入口侧扩散肋13a在与入口侧歧管11a相邻的端部处具有相同的厚度并且在与入口侧歧管11a相邻的端部处的相邻入口侧扩散肋13a之间的间隙均匀，多个入口侧扩散肋13a还被设置为使得入口侧扩散肋13a在与反应区域相邻的端部处具有相同的厚度并且在与反应区域相邻的端部处的相邻入口侧扩散肋13a之间的间隙均匀。
另外，多个出口侧扩散肋13b被设置为使得出口侧扩散肋13b在与反应区域相邻的端部处具有相同的厚度并且在与反应区域相邻的端部处的相邻出口侧扩散肋13b之间的间隙均匀，多个出口侧扩散肋13b还被设置为使得出口侧扩散肋13b在与出口侧歧管11f相邻的端部处具有相同的厚度并且在与出口侧歧管11f相邻的端部处的相邻出口侧扩散肋13b之间的间隙均匀。
特别地，多个入口侧扩散肋13a和多个出口侧扩散肋13b被设置为相对于反应区域的中心点对称。
由于多个入口侧扩散肋13a和多个出口侧扩散肋13b被设置为在厚度和间隙方面的条件相同，因此反应气体(即，空气)理论上必须以均匀扩散的状态引入并且必须以均匀收集的状态排出。然而，在实际的电池堆中，存在以下问题，当从重力方向观察时，反应气体(即，空气)沿着分别设置在与扩散区域的具有较短空气流动路径的部分相对应的上部区域和下部区域处的入口侧扩散肋和出口侧扩散肋过度流动。
本节中公开的上述内容仅是为了增强对本公开的一般背景的理解，并且不应被视为对这些内容形成本领域技术人员已知的相关技术的承认或任何形式的建议。
发明内容
因此，本公开鉴于上述问题而实施，并且本公开的目的是提供一种用于燃料电池的隔板，其能够通过基于区域调节扩散肋的厚度和相邻扩散肋之间的间隙来均匀地分布反应气体的流量。
根据本公开的一方面，上述和其他目的可以通过提供用于燃料电池的隔板来实现，该隔板包括：反应区域，设置在隔板的中央部；一对歧管区域，设置在反应区域附近，该对歧管区域中的每一个歧管区域包括被构造成使反应气体引入或排出的多个歧管；以及一对扩散区域，每个扩散区域设置在一对歧管区域中的相应一个歧管区域和反应区域之间，以使反应气体的流动扩散，其中多个扩散肋彼此间隔设置在扩散区域中，多个扩散肋将反应气体的流动从接收反应气体的歧管扩散到反应区域，并且其中多个扩散肋被设置为使得在与一对歧管区域中的每一个歧管区域相邻的多个扩散肋的端部处，多个扩散肋的厚度不同且多个扩散肋中的相邻扩散肋之间的间隙不同，并且使得在与反应区域相邻的多个扩散肋的端部处，多个扩散肋的厚度相等且多个扩散肋中的相邻扩散肋之间的间隙相等。
该对歧管区域可以被分为设置在反应气体引入侧的入口侧歧管区域和设置在反应气体排出侧的出口侧歧管区域。多个歧管可以在相对于重力方向从上侧到下侧的方向上彼此间隔地设置在入口侧歧管区域和出口侧歧管区域中。扩散区域可以被分为设置在反应气体引入侧的入口侧扩散区域和设置在反应气体排出侧的出口侧扩散区域。设置在多个扩散肋的入口侧扩散区域中的扩散肋可以被设置为从设置在多个歧管的入口侧扩散区域中的最上面的一个歧管延伸到反应区域。设置在多个扩散肋的出口侧扩散区域中的扩散肋可以被设置为从反应区域延伸到设置在多个歧管的出口侧扩散区域中的最下面的一个歧管。
设置在入口侧扩散区域中的扩散肋的厚度以及设置在入口侧扩散区域中的相邻扩散肋的间隙可以与设置在出口侧扩散区域中的扩散肋的厚度以及设置在出口侧扩散区域中的相邻扩散肋的间隙相对于反应区域的中心不对称。
反应区域可以在相对于重力方向从上侧到下侧的方向上被分为上部反应区域、中部反应区域和下部反应区域。入口侧扩散区域和出口侧扩散区域中的每一个可以被分为与入口侧歧管区域和出口侧歧管区域中的相应一个相邻的歧管区域侧区部以及与反应区域相邻的反应区域侧区部。设置在入口侧扩散区域中的扩散肋可以被分为延伸到上部反应区域的入口侧上部扩散肋、延伸到中部反应区域的入口侧中部扩散肋和延伸到下部反应区域的入口侧下部扩散肋。多个扩散肋的入口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的扩散肋的厚度可以被设置为使得入口侧上部扩散肋的厚度大于入口侧下部扩散肋的厚度。
入口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的扩散肋的厚度可以沿着从入口侧上部扩散肋到入口侧下部扩散肋的方向逐渐减小。
入口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的相邻扩散肋之间的间隙可以被设置为使得入口侧上部扩散肋的间隙小于入口侧下部扩散肋的间隙。
入口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的相邻扩散肋之间的间隙可以沿着从入口侧上部扩散肋到入口侧下部扩散肋的方向逐渐增大。
入口侧扩散区域中的扩散肋的厚度以及入口侧扩散区域中的相邻扩散肋之间的间隙可以沿从歧管区域侧区部的端部到反应区域侧区部的端部的方向逐渐变化。
反应区域可以在相对于重力方向从上侧到下侧的方向上被分为上部反应区域、中部反应区域和下部反应区域。入口侧扩散区域和出口侧扩散区域中的每一个可以被分为与入口侧歧管区域和出口侧歧管区域中的相应一个相邻的歧管区域侧区部以及与反应区域相邻的反应区域侧区部。设置在出口侧扩散区域中的扩散肋可以被分为从上部反应区域延伸的出口侧上部扩散肋、从中部反应区域延伸的出口侧中部扩散肋和从下部反应区域延伸的出口侧下部扩散肋。多个扩散肋的出口侧扩散区域的歧管区域侧区部的扩散肋的厚度可以被设置为使得出口侧上部扩散肋的厚度大于出口侧下部扩散肋的厚度。
出口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的扩散肋的厚度可以沿着从出口侧上部扩散肋到出口侧下部扩散肋的方向逐渐减小。
出口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的相邻扩散肋之间的间隙可以被设置为使得出口侧上部扩散肋的间隙小于出口侧下部扩散肋的间隙。
出口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的相邻扩散肋之间的间隙可以沿着从出口侧上部扩散肋到出口侧下部扩散肋的方向逐渐增大。
设置在出口侧扩散区域中的扩散肋的厚度以及设置在出口侧扩散区域中的相邻扩散肋的间隙可以沿从反应区域侧区部的端部到歧管区域侧区部的端部的方向逐渐变化。
附图说明
结合附图，本公开的上述和其它目的、特征和其它优点将从以下具体实施方式中得到更清楚的理解，其中：
图1是示出具有传统构造的用于燃料电池的通用隔板的视图；
图2是示出根据本公开的示例性实施例的用于燃料电池的隔板的视图；
图3A至图3C、图4A至图4C、图5A至图5C和图6A至图6C是示出根据本公开的示例性实施例的隔板的不同区域中的扩散肋的厚度和扩散肋之间的间隙的视图；以及
图7A和图7B是分别示出通用隔板和根据本公开的示例性实施例的隔板中的流体流量的分布的图片。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施例，并且无论附图中的数字如何，相同或相似的元件都由相同的附图标记表示，并且将省略其多余的描述。
本文中的元件的后缀“模块”和“单元”为了描述方便而使用，因此可以互换使用并且不具有任何可区分的含义或功能。
此外，在描述本公开时，当判断本公开所属的公知技术的具体描述使本公开的主旨模糊时，将省略详细描述。另外，应当注意的是，附图仅仅为了容易地解释本公开的精神而示出，因此，不应被解释为将本公开的精神限制于附图。相反，本公开涵盖落入由权利要求书限定的本公开的精神和范围内的所有修改方案、等同方案和替代方案。
另一方面，尽管包括序数词(例如，第一或第二)的术语可以用于描述多种构成元件，但是构成元件不限于这些术语，并且这些术语仅用于将一个构成元件与其他构成元件区分开的目的。
应当理解的是，当一个元件被称为“连接到”或“联接到”另一元件时，尽管一个元件可以直接连接到或直接联接到另一元件，但是一个元件还可以经由另一元件“连接到”或“联接到”另一元件。另一方面，将理解的是，当元件被称为“直接连接到”或“直接联接到”另一元件时，不存在中间元件。
如本公开的描述和所附权利要求书中所使用的，除非上下文清楚地另有说明，否则单数形式也旨在包括复数形式。
将进一步理解的是，当在说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”、或者“包含”或“包含有”时，指定存在所述特征、区域、整数、步骤、操作和/或其组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、元件、组件和/或其组合。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的用于燃料电池的隔板的视图。图3A至图6C是示出根据本公开的示例性实施例的隔板的不同区域中的扩散肋的厚度和扩散肋之间的间隙的视图。
图3A至图3C是示出入口侧扩散区域在歧管区域的一侧处的截面的视图。图4A至图4C是示出入口侧扩散区域在反应区域的一侧处的截面的视图。图5A至图5C是示出出口侧扩散区域在反应区域的一侧处的截面的视图。图6A至图6C是示出出口侧扩散区域在歧管区域的一侧处的截面的视图。
如图2所示，根据本公开的示例性实施例的隔板(其由附图标记“100”表示)具有与用于燃料电池的通用隔板10的传统构造类似的构造。也就是说，根据本公开的示例性实施例的隔板100在其中央部设置有反应区域110，在反应区域110中，反应气体(即，氢气和空气(氧气))通过膜电极组件和气体扩散层的层叠相互反应。隔板100还在反应区域110的相对侧设置有一对歧管区域120，多个歧管121分别延伸通过该对歧管区域120。反应气体或冷却剂被引入歧管121或从歧管121排出。一对扩散区域130分别设置在一对歧管区域120和反应区域110之间，以使反应气体或冷却剂的流动扩散。
在这种情况下，设置在歧管区域120中的多个歧管121包括反应气体(即，氢气)被引入或排出的歧管121、反应气体(即，空气)被引入或排出的歧管121以及冷却剂被引入或排出的歧管121。
另外，在一对扩散区域130中设置有多个扩散肋131。多个扩散肋131扩散从歧管121中的入口侧歧管接收的反应气体和冷却剂，并且引导所扩散的反应气体和冷却剂流向反应区域110。多个扩散肋131还收集从反应区域110排出的反应气体和冷却剂，并引导收集到的反应气体和冷却剂流向歧管中的出口侧歧管。
例如，当隔板为阴极隔板时，在与空气相关的入口侧歧管121附近设置有引入空气的反应气体入口132a，并且在与空气相关的出口侧歧管121附近设置有排出空气的反应气体出口132b。
在这种情况下，多个扩散肋131设置为彼此间隔开，以便将反应气体的流动从引入反应气体的歧管121扩散到反应区域110。
根据本公开的示例性实施例，设置在扩散区域130中的扩散肋131的厚度被设置为不同，并且相邻扩散肋131之间的间隙被设置为不同。为了给出清楚的描述，隔板100被分为不同的区域。
例如，该对歧管区域120被分为设置在反应气体引入侧的入口侧歧管区域120a和设置在反应气体排出侧的出口侧歧管区域120b。
另外，该对扩散区域130被分为设置在反应气体引入侧的入口侧扩散区域130a和设置在反应气体排出侧的出口侧扩散区域130b。
另外，在相对于重力方向从上侧到下侧的方向上，反应区域110被分为上部反应区域R1、中部反应区域R2和下部反应区域R3。
另外，入口侧扩散区域130a也被分为与入口侧歧管区域120a相邻的歧管区域侧区部IDM和与反应区域110相邻的反应区域侧区部IDR，并且出口侧扩散区域130b也被分为与反应区域110相邻的反应区域侧区部ODR和与出口侧歧管区域120b相邻的歧管区域侧区部ODM。
设置在入口侧扩散区域130a中的扩散肋131被分为延伸到上部反应区域R1的入口侧上部扩散肋131a、延伸到中部反应区域R2的入口侧中部扩散肋131b和延伸到下部反应区域R3的入口侧下部扩散肋131c。
另外，设置在出口侧扩散区域130b中的扩散肋131被分为从上部反应区域R1延伸的出口侧上部扩散肋131d、从中部反应区域R2延伸的出口侧中部扩散肋131e和从下部反应区域R3延伸的出口侧下部扩散肋131f。
另一方面，在相对于重力方向从上侧到下侧的方向上，多个歧管121设置在入口侧歧管区域120a和出口侧歧管区域120b中的每一个中以彼此间隔开。在该实施例中，作为反应气体的氢气和空气(氧气)被引入和排出，并且冷却剂被引入和排出，因此，三个歧管121沿相对于重力方向从上侧到下侧的方向设置在入口侧歧管区域120a和出口侧歧管区域120b中的每一个中。
例如，当根据该实施例的隔板100应用于阴极隔板时，空气通过设置在入口侧歧管区域120a中的歧管121中最上面的歧管(即，歧管121a)引入。引入的空气在入口侧扩散区域130a中扩散的同时流动，然后被供应到反应区域110。通过反应区域110的空气被收集在出口侧扩散区域130b中，然后通过设置在出口侧歧管区域120b中的歧管121中最下面的歧管(即，歧管121b)排出。
对于这种构造，设置在入口侧扩散区域130a中的扩散肋131被设置为从设置在入口侧歧管区域120a中的歧管121中最上面的歧管(即，歧管121a)延伸到反应区域110。
另外，设置在出口侧扩散区域130b中的扩散肋131被设置为从反应区域110延伸到设置在出口侧歧管区域120b中的歧管121中最下面的歧管(即，歧管121b)。
在这种情况下，设置在入口侧扩散区域130a中的入口侧上部扩散肋131a、入口侧中部扩散肋131b和入口侧下部扩散肋131c中的每一个设置有多个，使得多个扩散肋被设置为彼此间隔开预定间隙。
类似地，设置在出口侧扩散区域130b中的出口侧上部扩散肋131d、出口侧中部扩散肋131e和出口侧下部扩散肋131f中的每一个设置有多个，使得多个扩散肋被设置为彼此间隔开预定间隙。
另一方面，如上所述，根据本公开的示例性实施例，设置在扩散区域130中的扩散肋131的厚度以及相邻扩散肋131之间的间隙根据不同区域和不同区部进行调整，以便将每种反应气体的流量均匀地分布在整个扩散区域130上。
出于该目的，多个扩散肋131被设置为使得在扩散肋131的与歧管区域120相邻的端部处，扩散肋131的厚度不同且相邻扩散肋131之间的间隙不同，并且使得在扩散肋131的与反应区域110相邻的端部处，扩散肋131的厚度相等且相邻扩散肋131之间的间隙相等。
首先，将描述入口侧扩散区域130a。如图3A至图3C和图4A至图4C所示，入口侧扩散区域130a的歧管区域侧区部IDM中的扩散肋131的厚度被设置成使得入口侧上部扩散肋131a的厚度IW1M大于入口侧下部扩散肋131c的厚度IW3M(IW1M＞IW3M)。
在这种情况下，优选地，入口侧扩散区域130a的歧管区域侧区部IDM中的扩散肋131的厚度沿着从入口侧上部扩散肋131a到入口侧下部扩散肋131c的方向逐渐减小。因此，优选地，扩散肋131的厚度按照入口侧上部扩散肋131a的厚度IW1M、入口侧中部扩散肋131b的厚度IW2M、入口侧下部扩散肋131c的厚度IW3M的顺序逐渐减小(IW1M＞IW2M＞IW3M)。
特别地，优选地，多个入口侧上部扩散肋131a分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐减小的厚度。
类似地，优选地，多个入口侧中部扩散肋131b分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐减小的厚度，并且多个入口侧下部扩散肋131c分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐减小的厚度。
因此，优选地，设置在入口侧扩散区域130a中的扩散肋131分别具有沿从上侧到下侧的方向逐渐减小的厚度。
另一方面，优选地，入口侧扩散区域130a的反应区域侧区部IDR中的扩散肋131的厚度可以被设置成使得入口侧上部扩散肋131a的厚度IW1R、入口侧中部扩散肋131b的厚度IW2R、入口侧下部扩散肋131c的厚度IW3R相等(IW1R＝IW2R＝IW3R)。
另一方面，入口侧扩散区域130a的歧管区域侧区部IDM中的相邻扩散肋131之间的间隙被设置成使得入口侧上部扩散肋131a的间隙IG1M小于入口侧下部扩散肋131c的间隙IG3M(IG1M＜IG3M)。
在这种情况下，优选地，入口侧扩散区域130a的歧管区域侧区部IDM中的相邻扩散肋131之间的间隙沿着从入口侧上部扩散肋131a到入口侧下部扩散肋131c的方向逐渐增大。因此，优选地，入口侧扩散区域130a的歧管区域侧区部IDM中的相邻扩散肋131之间的间隙按照入口侧上部扩散肋131a的间隙IG1M、入口侧中部扩散肋131b的间隙IG2M、入口侧下部扩散肋131c的间隙IG3M的顺序逐渐增大(IG1M＜IG2M＜IG3M)。
特别地，优选地，多个入口侧上部扩散肋131a分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐增大的间隙。
类似地，优选地，多个入口侧中部扩散肋131b分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐增大的间隙，并且多个入口侧下部扩散肋131c分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐增大的间隙。
因此，优选地，设置在入口侧扩散区域130a中的扩散肋131分别具有沿从上侧到下侧的方向逐渐增大的间隙。
另一方面，优选地，入口侧扩散区域130a的反应区域侧区部IDR中的相邻扩散肋131之间的间隙可以被设置成使得入口侧上部扩散肋131a的间隙IG1R、入口侧中部扩散肋131b的间隙IG2R、入口侧下部扩散肋131c的间隙IG3R相等(IG1R＝IG2R＝IG3R)。
另一方面，由于设置在入口侧扩散区域130a中的入口侧上部扩散肋131a、入口侧中部扩散肋131b和入口侧下部扩散肋131c在歧管区域侧区部IDM中具有不同的厚度和不同的间隙，而在反应区域侧区部IDR具有相同的厚度和相同的间隙，因此，优选地，入口侧上部扩散肋131a、入口侧中部扩散肋131b和入口侧下部扩散肋131c的厚度和间隙被设置为在入口侧扩散区域130a中从歧管区域侧区部IDM的端部到反应区域侧区部IDR的端部逐渐变化。
接着，将描述出口侧扩散区域130b。如图5A至图5C和图6A至图6C所示，出口侧扩散区域130b的歧管区域侧区部ODM中的扩散肋131的厚度被设置成使得出口侧上部扩散肋131b的厚度OW1M大于入口侧下部扩散肋131f的厚度OW3M(OW1M＞OW3M)。
在这种情况下，优选地，出口侧扩散区域130b的歧管区域侧区部ODM中的扩散肋131的厚度沿着从出口侧上部扩散肋131d到出口侧下部扩散肋131f的方向逐渐减小。因此，优选地，扩散肋131的厚度按照出口侧上部扩散肋131d的厚度OW1M、出口侧中部扩散肋131e的厚度OW2M、出口侧下部扩散肋131f的厚度OW3M的顺序逐渐减小(OW1M＞OW2M＞OW3M)。
特别地，优选地，多个出口侧上部扩散肋131d分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐减小的厚度。
类似地，优选地，多个出口侧中部扩散肋131e分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐减小的厚度，并且多个出口侧下部扩散肋131f分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐减小的厚度。
因此，优选地，设置在出口侧扩散区域130b中的扩散肋131分别具有沿从上侧到下侧的方向逐渐减小的厚度。
另一方面，优选地，出口侧扩散区域130b的反应区域侧区部ODR中的扩散肋131的厚度可以被设置成使得出口侧上部扩散肋131d的厚度OW1R、出口侧中部扩散肋131e的厚度OW2R、出口侧下部扩散肋131f的厚度OW3R相等(OW1R＝OW2R＝OW3R)。
另一方面，出口侧扩散区域130b的歧管区域侧区部ODM中的相邻扩散肋131之间的间隙被设置成使得出口侧上部扩散肋131d的间隙OG1M小于出口侧下部扩散肋131f的间隙OG3M(OG1M＜OG3M)。
在这种情况下，优选地，出口侧扩散区域130b的歧管区域侧区部ODM中的相邻扩散肋131之间的间隙沿着从出口侧上部扩散肋131d到出口侧下部扩散肋131f的方向逐渐增大。因此，优选地，出口侧扩散区域130b的歧管区域侧区部ODM中的相邻扩散肋131之间的间隙按照出口侧上部扩散肋131d的间隙OG1M、出口侧中部扩散肋131e的间隙OG2M、出口侧下部扩散肋131f的间隙OG3M的顺序逐渐增大(OG1M＜OG2M＜OG3M)。
特别地，优选地，多个出口侧上部扩散肋131d分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐增大的间隙。
类似地，优选地，多个出口侧中部扩散肋131e分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐增大的间隙，并且多个出口侧下部扩散肋131f分别被设置为具有从其最上面的扩散肋到最下面的扩散肋的方向上逐渐增大的间隙。
因此，优选地，设置在出口侧扩散区域130b中的扩散肋131分别具有沿从上侧到下侧的方向逐渐增大的间隙。
另一方面，优选地，出口侧扩散区域130b的反应区域侧区部ODR中的相邻扩散肋131之间的间隙可以被设置成使得出口侧上部扩散肋131d的间隙OG1R、出口侧中部扩散肋131e的间隙OG2R、出口侧下部扩散肋131f的间隙OG3R相等(OG1R＝OG2R＝OG3R)。
另一方面，由于设置在出口侧扩散区域130b中的出口侧上部扩散肋131d、出口侧中部扩散肋131e和出口侧下部扩散肋131f在反应区域侧区部ODR中具有相同的厚度和相同的间隙，而在歧管区域侧区部ODM具有不同的厚度和不同的间隙，因此，优选地，出口侧上部扩散肋131d、出口侧中部扩散肋131e和出口侧下部扩散肋131f的厚度和间隙被设置为在出口侧扩散区域130b中从反应区域侧区部ODR的端部到歧管区域侧区部ODM的端部逐渐变化。
为了实现入口侧扩散区域130a中的扩散肋131在反应区域110的一侧处延伸以朝向整个反应区域110发散的结构，如上所述，从设置在入口侧歧管区域120a中的最上面的歧管(即，歧管121a)开始，入口侧扩散区域130a中的入口侧上部扩散肋131a、入口侧中部扩散肋131b以及入口侧下部扩散肋131c的长度沿从上侧到下侧的方向逐渐增加。
相反，为了实现出口侧扩散区域130b中的扩散肋131延伸以朝向设置在出口侧歧管区域120b中的最下面的歧管(即，歧管121b)汇合的结构，从反应区域110的另一侧处的整个反应区域110开始，出口侧扩散区域130b中的出口侧上部扩散肋131d、出口侧中部扩散肋131e以及出口侧下部扩散肋131f的长度沿从上侧到下侧的方向逐渐减小。
因此，设置在入口侧扩散区域130a中的扩散肋131的厚度和间隙与设置在出口侧扩散区域130b中的扩散肋131的厚度和间隙相对于反应区域110的中心不对称。
另一方面，将根据本公开示例性实施例的隔板与通用隔板在电池堆的运行期间产生的水的分布进行比较，以检查每个隔板中的流体流量的分布。
图7A是示出通用隔板中的流体流量的分布的图片。图7B是示出根据本公开的示例性实施例的隔板中的流体流量的分布的图片。
参照图7A，可以看出，在具有传统构造的通用隔板中，入口侧扩散区域中的扩散肋和出口侧扩散区域中的扩散肋被设置为彼此点对称，同时具有相同的厚度和相同的间隙，并且产生的水的分布主要集中在重力方向的下侧。
另一方面，参照图7B，可以看出，在根据本公开示例性实施例的隔板中，由于通过调整扩散肋的厚度和间隙使反应气体的流量均匀分布，因此显著减少了产生的水的分布主要集中在相对于重力方向的下侧的现象。
从上面的描述可以明显看出的是，根据本公开的示例性实施例，通过基于区域调整扩散肋的厚度和相邻扩散肋之间的间隙，可以实现在整个扩散区域中均匀分布反应气体的流量的效果。
另外，根据本公开的示例性实施例，设置在入口侧扩散区域中的扩散肋的厚度和间隙与设置在出口侧扩散区域中的扩散肋的厚度和间隙相对于反应区域的中心不对称。因此，考虑到根据歧管的位置而结构性设置反应气体的流动路径的长度，可以实现将反应气体的流量均匀地分布在整个扩散区域上的效果。
因此，还可以实现反应气体的均匀流动和所产生的水的均匀排放，并且因此可以增强所得电池堆的耐久性，并且可以防止电池堆的上端和下端处的不均匀电化学反应。
另外，通过上述效果，可以提高电池堆的性能，抑制电池堆的操作期间电压偏差的产生，并且减少电池的振动。
尽管为了说明性目的已经公开了本公开的优选实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离所附权利要求书中公开的本公开的范围和精神的情况下，可能进行各种修改、添加和替换。

Claims (13)

1.一种用于燃料电池的隔板，包括：
反应区域，设置在所述隔板的中央部；
一对歧管区域，设置在所述反应区域附近，所述一对歧管区域中的每一个歧管区域包括被构造成使反应气体被引入或排出的多个歧管；以及
扩散区域，设置在所述一对歧管区域中的每一个歧管区域和所述反应区域之间，以使所述反应气体的流动扩散，
其中，所述扩散区域中设置有彼此间隔开的多个扩散肋，所述多个扩散肋将所述反应气体的流动从接收所述反应气体的多个歧管扩散到所述反应区域，并且
所述多个扩散肋被设置为使得在与所述一对歧管区域中的每一个歧管区域相邻的多个扩散肋的端部处，所述多个扩散肋的厚度不同且所述多个扩散肋中的相邻扩散肋之间的间隙不同，并且使得在与所述反应区域相邻的多个扩散肋的端部处，所述多个扩散肋的厚度相等且所述多个扩散肋中的相邻扩散肋之间的间隙相等。
2.根据权利要求1所述的隔板，其中：
所述一对歧管区域被分为设置在反应气体引入侧的入口侧歧管区域和设置在反应气体排出侧的出口侧歧管区域；
所述多个歧管在相对于重力方向从上侧到下侧的方向上彼此间隔地设置在所述入口侧歧管区域和所述出口侧歧管区域中；
所述扩散区域被分为设置在所述反应气体引入侧的入口侧扩散区域和设置在所述反应气体排出侧的出口侧扩散区域；
设置在所述多个扩散肋的入口侧扩散区域中的扩散肋被设置为从设置在所述多个歧管的入口侧扩散区域中的最上面的歧管延伸到所述反应区域；并且
设置在所述多个扩散肋的出口侧扩散区域中的扩散肋被设置为从所述反应区域延伸到设置在所述多个歧管的出口侧扩散区域中的最下面的歧管。
3.根据权利要求2所述的隔板，其中，设置在所述入口侧扩散区域中的扩散肋的厚度以及设置在所述入口侧扩散区域中的相邻扩散肋的间隙与设置在所述出口侧扩散区域中的扩散肋的厚度以及设置在所述出口侧扩散区域中的相邻扩散肋的间隙相对于所述反应区域的中心不对称。
4.根据权利要求2所述的隔板，其中：
所述反应区域在相对于重力方向从上侧到下侧的方向上被分为上部反应区域、中部反应区域和下部反应区域；
所述入口侧扩散区域和所述出口侧扩散区域中的每一个被分为与所述入口侧歧管区域和所述出口侧歧管区域中的相应一个相邻的歧管区域侧区部以及与所述反应区域相邻的反应区域侧区部；
设置在所述入口侧扩散区域中的扩散肋被分为延伸到所述上部反应区域的入口侧上部扩散肋、延伸到所述中部反应区域的入口侧中部扩散肋和延伸到所述下部反应区域的入口侧下部扩散肋；并且
所述多个扩散肋的入口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的扩散肋的厚度被设置为使得所述入口侧上部扩散肋的厚度大于所述入口侧下部扩散肋的厚度。
5.根据权利要求4所述的隔板，其中，所述入口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的扩散肋的厚度沿着从所述入口侧上部扩散肋到所述入口侧下部扩散肋的方向逐渐减小。
6.根据权利要求4所述的隔板，其中，所述入口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的相邻扩散肋之间的间隙被设置为使得所述入口侧上部扩散肋的间隙小于所述入口侧下部扩散肋的间隙。
7.根据权利要求6所述的隔板，其中，所述入口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的相邻扩散肋之间的间隙沿着从所述入口侧上部扩散肋到所述入口侧下部扩散肋的方向逐渐增大。
8.根据权利要求4所述的隔板，其中，所述入口侧扩散区域中的扩散肋的厚度以及所述入口侧扩散区域中的相邻扩散肋之间的间隙沿从所述歧管区域侧区部的端部到所述反应区域侧区部的端部的方向逐渐变化。
9.根据权利要求2所述的隔板，其中：
所述反应区域在相对于重力方向从上侧到下侧的方向上被分为上部反应区域、中部反应区域和下部反应区域；
所述入口侧扩散区域和所述出口侧扩散区域中的每一个被分为与所述入口侧歧管区域和所述出口侧歧管区域中的相应一个相邻的歧管区域侧区部以及与所述反应区域相邻的反应区域侧区部；
设置在所述出口侧扩散区域中的扩散肋被分为从所述上部反应区域延伸的出口侧上部扩散肋、从所述中部反应区域延伸的出口侧中部扩散肋和从所述下部反应区域延伸的出口侧下部扩散肋；并且
所述多个扩散肋的出口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的扩散肋的厚度被设置为使得所述出口侧上部扩散肋的厚度大于所述出口侧下部扩散肋的厚度。
10.根据权利要求9所述的隔板，其中，所述出口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的扩散肋的厚度沿着从所述出口侧上部扩散肋到所述出口侧下部扩散肋的方向逐渐减小。
11.根据权利要求9所述的隔板，其中，所述出口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的相邻扩散肋之间的间隙被设置为使得所述出口侧上部扩散肋的间隙小于所述出口侧下部扩散肋的间隙。
12.根据权利要求11所述的隔板，其中，所述出口侧扩散区域的歧管区域侧区部中的相邻扩散肋之间的间隙沿着从所述出口侧上部扩散肋到所述出口侧下部扩散肋的方向逐渐增大。
13.根据权利要求9所述的隔板，其中，设置在所述出口侧扩散区域中的扩散肋的厚度以及设置在所述出口侧扩散区域中的相邻扩散肋的间隙沿从所述反应区域侧区部的端部到所述歧管区域侧区部的端部的方向逐渐变化。
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