CS208387B1 - Kolektor palivových článků - Google Patents

Description

(54) Kolektor palivových článků

Vynález se týká kolektoru palivových článků vhodného pro elektrody určené ke kontinuální chemicko-elektrické konverzi energie.

Dosud známá řešení elektrod palivových článků používají kolektorů z porézních práškových kovů nebo kolektorů tvořených zalisovanou síťovinou z vhodného kovu.

Nevýhodou dosavadních kolektorů je obtížnost těsnění soustavy palivových článků proti nežádoucímu vytékání elektrolytu i ztrátám reakčních plynů a velké ztráty vyrobené elektrické energie v důsledku nesnadného přizpůsobení struktury kolektoru celkového režimu a řešení elektrod z hlediska minimálního odporu proti průtoku elektrického proudu.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny kolektorem palivových článků podle vynálezu, jehož podstatou je plechový kolektor ve tvaru čtverce, obdélníku nebo kruhu v jehož centrální oblasti je vytvořena soustava mikropásků s mřížovou strukturou, jejíž volný průřez je větší než 75 % plochy centrální oblasti (2), zatímco zbylá okrajová oblast (3) je tvořena souvislými obvodovými pásy (31) o šířce větší než 5 mm.

Použitím plechu je možno vytvořit v obvodové jeho části podmínky pro dokonalé těsnění pracovních medií a přitom centrální oblast je možno vcelku nezávisle podle potřeb řešit tak, aby bylo dosaženo minimálních ztrát vyrobené elektrické energie. Navíc se celá soustava kolektoru vyznačuje dobrou mechanickou tuhostí, což je význačné zejména u velkoplošných elektrod, kde i malé pracovní přetlaky značně namáhají elektrody.

Na připojených výkresech jsou znázorněny tři příklady provedení kolektoru podle vynálezu, kde na obr. 1 je znázorněn pohled na kolektor s jednosměrným odvodem elektrického proudu a jedním výztužným páskem, na obr. 2 je znázorněn pohled na kolektor s dvojsměmým odvodem elektrického proudu, třemi výztužnými pásky a otvory pro ztahovací svorníky, průtok elektrolytu a reakčních plynů, na obr. 3 je znázorněn řez části kolektoru s mikropásky umístěnými ve dvou úrovních, s centrálně umístěnou děrovanou podstrukturou a těsnící hmotou umístěnou na obvodovém pásu.

V centrální oblasti 2 (obr. 1) plechu 1 jsou např. chemickým proleptáním vytvořeny mikropásky 4 takže tvoří mřížovou strukturu jejíž volný průřez je větší než 75 % plochy centrální oblasti 2 a které umožňují svedení elektrického proudu, generovaného ve volném průřezu mezi pásky do obvodových pásů 31 jejichž šířka je větší než 5 mm, ze kterých je dále odváděn ke spotřebičům. Zbylá okrajová oblast 3 tvořená souvislými obvodovými pásy 31 o šířce alespoň 5 mm umožňují dokonalé . utěsnění celé soustavy palivových článků. Pomoc208387 ný pásek 5 umístěný ve středu mikropásků 4 celou soustavu zpevňuje. Je-li použito (obr. 2) křížících se hlavních mikropásků 41 s vedlejšími mikropásky 42, potom je vhodné, aby součtový průřez hlavních mikropásků 41, tj. kratších mikropásků, byl alespoň dvojnásobný než součtový průřez vedlejších mikropásků 42, protože odvod elektrického proudu je efektivnější vést vždy nejkratší cestou. Pro mechanické zpevnění je vhodné v centrální oblasti 2 opět umístit např. tři pomocné pásky 5.

V obvodových pásech 31 okrajové oblasti 3 je možno vytvořit otvory pro ztahovací svorníky 6, otvory 7 pro průtok elektrolytu a otvory 8 pro průtok reakčních plynů.

S výhodou je možno soustavu hlavních mikropásků 41 i soustavu vedlejších mikropásků 42 střídavě vytvořit (obr. 3 a 4) vždy z poloviny na každé z obou stran plechu 1, takže vznikne struktura sestávající z prvního a druhého souboru hlavních mikropásků 411 a 412 a z prvního a druhého souboru vedlejších mikropásků 421 a 422, která se vyznačuje v podstatě dvojnásobným volným průřezem vůči zásobování reakčním plynem z jedné strany a elektrolytem z druhé strany, případně je možno dále snížit ztráty elektrické energie umístěním porézní nebo děrované podstruktury 413 například do středu plechu 1. Povrch obvodových pásů 31 je vhodné (obr. 3) opatřit vrstvou těsnícího materiálu 9.

Claims (11)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Kolektor palivových článků pro sběr a vyvedení elektrického proudu z elektrod vyznačený tím, že je tvořen plechem (1) ve tvaru čtverce, obdélníku nebo kruhu, v jehož centrální oblasti (2) je vytvořena soustava (4) mikropásků s mřížovou strukturou, jejíž volný průřez je větší než 75 % plochy centrální oblasti (2), zatímco zbylá okrajová oblast (3) je tvořena souvislými obvodovými pásy (31) o šířce větší než 5 mm.
2. 2. Kolektor palivových článků podle bodu 1, vyznačený tím, že soustava vzájemně se křížících mikropásků (4), obsahuje hlavní mikropásky (41), které jsou přibližně kolmé k delší straně obdélníkového kolektoru nebo kolmé k obvodu kruhového kolektoru, a které mají součtový průřez nejméně dvojnásobný ve srovnání se součtovým průřezem příčně orientovaných vedlejších mikropásků (42).
3. 3. Kolektor palivových článků podle bodu 1, a 2 vyznačený tím, že v centrální oblasti (2) je pro mechanické zpevnění soustavy vytvořen jeden nebo více pomocných pásků (5) s nejméně dvojnásobným průřezem ve srovnání s průřezem hlavních nebo vedlejších mikropásků (41, 42).
4. 4. Kolektor palivových článků podle bodu 1 až 3 vyznačený tím, že soustava vzájemně se křížících mikropásků (4) sestává z hlavních mikropásků (41), které přiléhají k jedné straně plechu (1), zatímco k druhé straně plechu (1) přiléhá soustava vedlejších mikropásků (42), přičemž tloušťka hlavních mikropásků (41) i vedlejších mikropásků (42) je rovna nejvýše 50 % tlouštky plechu (1).
5. 5. Kolektor palivových článků podle bodu 1 až 3 vyznačený tím, že hlavní mikropásky'(41) jsou z poloviny umístěny na jedné straně plechu (1) a tvoří první soubor hlavních mikropásků (411), z poloviny jsou umístěny na opačné straně plechu (1) a tvoří druhý soubor hlavních mikropásků (412) a obdobně vedlejší mikropásky (42) jsou z poloviny umístěny na jedné straně plechu (1) a tvoří první soubor vedlejších mikropásků (421), z poloviny jsou umístěny na opačné straně plechu (1) a tvoří druhý soubor vedlejších mikropásků (422).
6. 6. Kolektor palivových článků podle bodů 1 až

   5 vyznačený tím, že na jedné straně plechu (1) nebo v jeho středu je ve volném průřezu mezi mikropásky (4) vytvořena porézní nebo děrovaná podstruktura (413) o síle menší než 10 % síly plechu (1), jejíž volný průřez je větší než 50 %.
7. 7. Kolektor palivových článků podle bodů 1 až

   6 vyznačený tím, že v obvodových pásech (31) jsou vytvořeny otvory nebo vybrání (6) pro průchod stahovacích svorníků.
8. 8. Kolektor palivových článků podle bodů 1 až

   7 vyznačený tím, že v obvodových pásek (31) jsou vytvořeny otvory (7) pro průtok elektrolytu.
9. 9. Kolektor palivových článků podle bodů 1 až

   8 vyznačený tím, že v obvodových pásech (31) jsou vytvořeny otvory pro zásobování reakčními plyny (8).
10. 10. Kolektor palivových článků podle bodů 1 až

    9 vyznačený tím, že plech (1) sestává z niklu, železa nebo poniklovaného železa.
11. 11. Kolektor palivových článků podle bodů 1 až

    10 vyznačený tím, že alespoň část povrchu obvodových pásů (31) je opatřen nejméně na jedné straně vrstvou těsnícího materiálu (9).