DE102016109423B4

DE102016109423B4 - Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102016109423B4
Application number: DE102016109423.4A
Authority: DE
Inventors: Sang Mun Jin; Yoo Chang Yang
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2016-01-06
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2022-08-25
Anticipated expiration: 2036-05-24
Also published as: KR101714295B1; US20170194658A1; CN106953107A; DE102016109423A1; CN106953107B; US9960434B2

Abstract

Brennstoffzelle, aufweisend:eine Trennplatte (100), die aufweist Verteileröffnungen (110), welche an entgegengesetzten Seiten davon ausgebildet sind, eine Mehrzahl von Fließpfadstegen (310), welche zwischen den Verteileröffnungen (110) vorstehen,eine Mehrzahl von Fließpfadkanälen (320) zwischen den Fließpfadstegen (310) und eine Mehrzahl von Kommunikationsöffnungen (140), welche zwischen den Enden der Fließpfadkanäle (320) und den Verteileröffnungen (110) ausgebildet sind, sodass sie um eine bestimmte Distanz im Abstand voneinander sind, undeine an der Trennplatte (100) angebrachte Dichtung (120; 130), wobei die Dichtung einen Blockierabschnitt (121; 131), der zwischen den Verteileröffnungen (110) und den Kommunikationsöffnungen (140) angeordnet ist, um einen Spalt zwischen den Verteileröffnungen (110) und den Kommunikationsöffnungen (140) zu blockieren, und eine Mehrzahl von Trennabschnitten (122; 132) aufweist, welche von dem Blockierabschnitt (121; 131) aus in Spalte zwischen den benachbarten Kommunikationsöffnungen (140) hinein vorstehen, um die Kommunikationsöffnungen (140) voneinander zu trennen,dadurch gekennzeichnet, dass sich Enden der Fließpfadstege (310), die den Trennabschnitten (122; 132) nicht gegenüberliegen, in Richtung zu den Kommunikationsöffnungen (140) weiter erstrecken, als es die Enden der Fließpfadstege (310) tun, die den Trennabschnitten (122; 132) gegenüberliegen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Brennstoffzellen, und insbesondere Brennstoffzellen, die imstande sind, kondensiertes Wasser daran zu hindern, sich am Tiefpunkt/Boden stehend zu sammeln.
Hintergrund der Erfindung
Wie in 1 und 2 dargestellt sind im Allgemeinen Trennplatten 100, an welchen dünne Reaktionsmembranen 200 einer Brennstoffzelle befestigt sind, an entgegengesetzten Seiten davon mit Verteileröffnungen 110 ausgestattet.
Von diesen Verteileröffnungen dient ein Luftzuführungsverteiler 111, welcher an einer Seite angebracht ist, zum Zuführen von Sauerstoff und Wasserstoff, welche als Brennstoffe für die Brennstoffzelle dienen, und dient ein Luftabführungsverteiler 112, welcher an der anderen Seite angebracht ist, zur Abführung von Luft und Wasser, das nach einer Reaktion übrig bleibt.
Die dünne Reaktionsmembran 200 besteht aus einer Gasdiffusionslage (GDL) und einer Membran-Elektroden-Baugruppe (MEB). Die Trennplatten 100 dienen zum Befestigen der dünnen Reaktionsmembranen 200 und sind konfiguriert, um Fließpfadkanäle 320 auszubilden, durch welche Brennstoff und Kühlwasser hindurch fließen. Die Trennplatten 100 bilden einen Stapel von wechselweise übereinander gestapelten Anodentrennplatten 100b und Kathodentrennplatten 100a.
Die Fließpfadkanäle 320 sind Räume, die zwischen Fließpfadstegen 310 definiert sind, welche auf der Fläche der Trennplatte 100 ausgebildet sind. Die Fließpfadstege 310 bilden Vorsprünge und dienen nicht nur als eine Passage, durch welche sich Elektrizität bewegt, die mittels einer chemischen Reaktion erzeugt wurde, sondern auch dazu, die äußeren Ränder der Fließpfadkanäle 320 zu bilden.
Wie in 4A und 4B in einem größeren Ausschnitt dargestellt, ist eine Eingang/Ausgang-Struktur zwischen den Verteileröffnungen 110 und den Fließpfadkanälen 320 angeordnet, um Kommunikation der beiden miteinander zu ermöglichen. Der durch die Verteileröffnungen 110 hindurch bereitgestellte Brennstoff ist/wird durch eine Mehrzahl von Kommunikationsöffnungen 140 hindurch eingeleitet in die Fließpfadkanäle 320, welche in der Trennplatte 100 ausgebildet sind.
Duale Dichtungen 120 und 130 weisen zugehörige Blockierabschnitte 121 und 131 auf, welche zwischen den Verteileröffnungen 110 und den Kommunikationsöffnungen 140, die in der Trennplatte 100 ausgebildet sind, angebracht sind, und weisen zugehörige Trennabschnitte 122 und 132 auf, welche zwischen den Kommunikationsöffnungen 140 angebracht sind. Die Dichtungen 120 und 130 dienen als ein Stützkörper zwischen den übereinander gestapelten Trennplatten 100.
Um das Verständnis der oben beschriebenen Eingang/Ausgang-Struktur zu unterstützen, stellt 2 eine geschnittene Draufsicht (eines Teils) der Brennstoffzelle dar. Die Anodentrennplatte 100b und die Kathodentrennplatte 100a sind nahe zueinander angeordnet, wobei die dünne Reaktionsmembran (200) zwischen ihnen angeordnet ist. Der durch den Luftzuführungsverteiler 111 hindurch eingeleitete Brennstoff, strömt durch die Passage hindurch, welche durch die Dichtungen 120 und 130 und Stützelemente 150 gestützt wird, und (durch) die Kommunikationsöffnungen 140 (hindurch), und ist/wird dann in die Fließpfadkanäle 320 eingeleitet. Umgekehrt strömen Luft und Wasser, abgeführt von den Fließpfadkanälen 320, durch die Kommunikationsöffnungen 140 hindurch, und sind/werden dann durch den Luftabführungsverteiler 112 hindurch abgeführt.
Bei der Eingang/Ausgang-Struktur sind parallele Randabschnitte zwischen den Dichtungen 120 und 130 und den Fließpfadkanälen 320 vorhanden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Trennplatte 100 Platz für die Anbringung von Gussformen benötigt, um die aus einem Metall geformte Trennplatte 100 mit den Dichtungen mittels eines einzigen (gemeinsamen) Spritzgießens bereitzustellen. Zu diesem Zweck müssen flache Abschnitte, welche eine Länge von etwa 1 mm oder mehr haben, zwischen den Fließpfadkanälen 320 und den Enden der Trennabschnitte 122 und 132 der Dichtungen 120 und 130 ausgebildet werden.
3 stellt ein Bild von Neutronen innerhalb der sich in Betrieb befindlichen Brennstoffzelle dar. Die Neutronen erscheinen heller, wenn die Konzentration von Wassermolekülen ansteigt, und erscheinen dunkler, wenn die Konzentration von Wassermolekülen abnimmt.
Wie in 3 dargestellt ist der Grund, warum die durch eine chemische Reaktion gebildete Menge von Wasser mit abnehmender Entfernung von der linken Seite (dem Eingang) zur rechten Seite (dem Ausgang) ansteigt, dass die durch die Reaktion des Brennstoffes gebildete Menge von Wasser ansteigt. Außerdem ist/wird Wasser aufgrund der Gravitation in das untere Ende gesammelt und schließt sich dort zusammen. Wie aus der Zeichnung einer Ausgangsöffnung, dargestellt durch die helle Farbe in der unteren rechten Ecke von 3, verstanden werden kann, kann sich Wasser übermäßig ansammeln und kann nicht ordnungsgemäß durch die Ausgangsöffnung hindurch abgeführt werden, und folglich kann Luft aufgrund des angesammelten Wassers nicht ordnungsgemäß abgeführt werden, und somit ist eine problematische Erzeugung von Elektrizität die Folge.
Wenn das Wasser nicht ordnungsgemäß abgeführt ist/wird, kann die Versorgung mit elektrischer Energie problematisch werden, und die dünne Reaktionsmembran kann für eine lange Zeit Wasser ausgesetzt sein, was zu einer möglichen Verschlechterung der Leistung führt.
In der bezogenen Technik sind die oben beschriebenen flachen Abschnitte übereinander in der Form einer geraden Linie angeordnet, was zur Folge hat, dass Wasser einfach niederfällt und sich an der am unteren Ende der Struktur befindlichen Ausgangsöffnung sammelt.
Dieses Problem tritt sowohl bei dem Eingangsabschnitt als auch bei dem Ausgangs-Abschnitt der oben beschriebenen Brennstoffzelle auf. Im Allgemeinen ist/wird mit Wasser angereicherter Brennstoff eingespeist, um die Leistung der Brennstoffzelle zu verbessern. Derzeit kann kondensiertes Wasser in die Reaktionsfläche eingeleitet werden, und das durch den Verteiler hindurch eingeleitete kondensierte Wasser kann in einem unteren Fließpfad durch die flachen Abschnitte hindurch zwischen den Fließpfadkanälen und den Dichtungen gesammelt werden bzw. sich sammeln.
Deshalb gibt es einen Bedarf für eine Brennstoffzelle, die eine Eingang/Ausgang-Struktur aufweist, welche in der Lage ist, Wasser daran zu hindern, sich an einer Ausgangsöffnung, welche an einem unteren Ende der Struktur angeordnet ist, zu sammeln.
Aus den US 2011 / 0 033 781 A1 und US 2012 / 0 270 137 A1 sind verschiedene Brennstoffzellen bekannt.
Erläuterung der Erfindung
Somit wurde in Hinblick auf die obigen Probleme die vorliegende Offenbarung/Erfindung ausgeführt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, eine Brennstoffzelle bereitzustellen, die eine Ausgang/Eingang-Struktur aufweist, welche in der Lage ist, in der Brennstoffzelle fließendes Wasser daran zu hindern, sich am untersten/tiefsten Ende zu sammeln. Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung/Erfindung können die obigen und andere Ziele erreicht werden, durch die Bereitstellung einer Brennstoffzelle, die aufweist:

eine Trennplatte, welche aufweist Verteileröffnungen, die an entgegengesetzten Seiten davon ausgebildet sind, eine Mehrzahl von Fließpfadstegen, welche zwischen den Verteileröffnungen herausragen, eine Mehrzahl von Fließpfadkanälen zwischen den Fließpfadstegen, und eine Mehrzahl von Kommunikationsöffnungen, welche zwischen den Enden der Fließpfadkanäle und den Verteileröffnungen ausgebildet sind, um durch eine bestimmte Distanz im Abstand voneinander angeordnet zu sein, und eine mit der Trennplatte verbundene Dichtung, wobei die Dichtung einen Blockierabschnitt, der zwischen den Verteileröffnungen und den Kommunikationsöffnungen angeordnet ist, um einen Spalt zwischen den Verteileröffnungen und den Kommunikationsöffnungen zu blockieren, und eine Mehrzahl von Trennabschnitten aufweist, welche von dem Blockierabschnitt aus in Spalte zwischen den benachbarten Kommunikationsöffnungen hinein vorstehen, um die Kommunikationsöffnungen voneinander zu trennen, wobei sich Enden der Fließpfadstege, die den Trennabschnitten nicht gegenüberliegen/zugewandt sind, in Richtung zu den Kommunikationsöffnungen weiter erstrecken, als die Enden der Fließpfadstege, die den Trennabschnitten gegenüberliegen/zugewandt sind.

Die an einer Seite angeordnete Verteileröffnung kann ein Luftzuführungsverteiler sein, und die an einer verbleibenden Seite angeordnete Verteileröffnung kann ein Luftabführungsverteiler sein.
Die Enden der Fließpfadstege, die den Trennabschnitten nicht gegenüberliegen/zugewandt sind, können sich in Richtung zu den Kommunikationsöffnungen im Luftabführungsverteiler von dem Luftzuführungsverteiler und dem Luftabführungsverteiler weiter erstrecken, als die Enden der Fließpfadstege, die den Trennabschnitten gegenüberliegen/zugewandt sind.
Die Trennplatte kann senkrecht zu einer Grundfläche orientiert sein, und der Luftabführungsverteiler kann an einem unteren Ende der Trennplatte ausgebildet sein.
Ein Ende eines jeden Trennabschnitts kann zwischen einem Ende des Fließpfadsteges, der dem Trennabschnitt nicht gegenüberliegt/zugewandt ist, und einem Ende des Fließpfadsteges, der dem Trennabschnitt gegenüberliegt/zugewandt ist, angeordnet sein.
Ein Ende eines jeden Trennabschnitts kann sich so erstrecken, dass es nahe bei einem Ende des Fließpfadsteges ist, der dem Trennabschnitt gegenüberliegt/zugewandt ist.
Jeder Trennabschnitt kann (genau) einem Fließpfadsteg gegenüberliegen/zugewandt sein, und jede Kommunikationsöffnung kann mit den Fließpfadkanälen zwischen den benachbarten Trennabschnitten verbunden sein.
Die Dichtung kann drei Seiten einer jeden Kommunikationsöffnung umgeben mittels des Blockierabschnitts und der an entgegengesetzten Seiten der Kommunikationsöffnung angeordneten Trennabschnitte.
Ein Ende eines jeden Trennabschnitts kann nahe bei einem Ende des Fließpfadsteges angeordnet sein, der dem Trennabschnitt gegenüberliegt/zugewandt ist, wobei entweder das Ende des Trennabschnitts oder das Ende des Fließpfadsteges eine konvexe Form aufweist, und das verbleibende Ende davon eine zu der konvexen Form korrespondierende konkave Form aufweist.
Ein Ende eines jeden Trennabschnitts kann nahe bei einem Ende des Fließpfadstegs angeordnet sein, der dem Trennabschnitt gegenüberliegt/zugewandt ist, wobei das Ende des Trennabschnitts eine konvexe Form aufweist, und das Ende des Fließpfadsteges eine zu der konvexen Form korrespondierende konkave Form aufweist.
Figurenliste
Die obigen und anderen Ziele, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung/Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung besser verstanden, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen herangezogen wird, wobei

1 eine Ansicht ist, die eine konventionelle Brennstoffzelle darstellt,
2 eine geschnittene Draufsicht (eines Teils) der konventionellen Brennstoffzelle ist,
3 ein Bild von Neutronen in einer sich in Betrieb befindlichen konventionellen Brennstoffzelle ist,
4A und 4B vergrößerte Ansichten sind, die einen Eingangsabschnitt und einen Ausgangsabschnitt einer konventionellen Brennstoffzelle darstellen,
5A und 5B vergrößerte Ansichten sind, die einen Eingangsabschnitt und einen Ausgangsabschnitt einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung darstellen, und
6A und 6B vergrößerte Ansichten sind, die einen ersten Steg und einen Trennabschnitt nahe beieinander in einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung darstellen.

Detaillierte Beschreibung
Hierin genutzte technische Begriffe sind lediglich dazu bestimmt, spezifische Ausführungsformen anzuführen, und sind nicht vorgesehen, die vorliegende Offenbarung/Erfindung zu beschränken. Wie hierin verwendet sind die Singularformen dazu vorgesehen, die Pluralformen ebenfalls zu umfassen, außer es geht aus dem Kontext eindeutig anders hervor. Weiterhin ist zu verstehen, dass, wenn in dieser Beschreibung verwendet, der Begriff „weist auf“/„aufweisen“ das Vorhandensein von ausgewiesenen Merkmalen, Bereichen, ganzen Zahlen, Schritten, Prozessen, Elementen und/oder Komponenten definiert, nicht aber das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Prozessen, Elementen und/oder Komponenten ausschließt.
Sofern nicht anders festgelegt, haben alle hierin verwendeten Begriffe (einschließlich technische und wissenschaftliche Begriffe), die gleiche Bedeutung, wie im Allgemeinen von jemandem verstanden, der Fachmann ist auf dem Gebiet der Technik, zu welchem beispielhafte Ausführungsformen gehören. Es ist weiterhin zu verstehen, dass Begriffe, wie jene, welche in gemeinhin genutzten Wörterbüchern definiert sind, interpretiert werden sollen als eine Bedeutung habend, welche konsistent ist mit ihrer Bedeutung im Kontext der relevanten Technik, und nicht auf eine idealisierte oder übermäßig formale Weise interpretiert werden sollten, soweit hierin nicht ausdrücklich so festgelegt.
Nachstehend wird eine Brennstoffzelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung/Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen 1 und 5A und 5B, welche die ungefähre Gestalt der Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung darstellen, kann die Brennstoffzelle eine Trennplatte 100 aufweisen, die an ihren entgegengesetzten Seiten mit Verteileröffnungen 110 und mit an der Trennplatte 100 angebrachten Dichtungen 120 und 130 ausgestattet ist.
Obwohl eine Mehrzahl von Trennplatten 100 übereinander gestapelt ist, ist nur eine Trennplatte 100 in den Zeichnungen dargestellt. Dünne Reaktionsmembranen 200 können zwischen den Trennplatten 100 angebracht sein und dienen zum Erzeugen von Elektrizität unter Verwendung von Sauerstoff und Wasserstoff.
Die Trennplatte 100 kann eine konvexe/konkave Form haben, sodass konkave Fließpfadkanäle 320 zwischen konvexen Fließpfadstegen 310 ausgebildet sind. Zusätzlich können Kommunikationsöffnungen 140 an entgegengesetzten Enden der Fließpfadkanäle 320 ausgebildet sein. Die Kommunikationsöffnungen 140 können eingeteilt werden in Eingangsöffnungen 141, in welche hinein Brennstoff von einem Luftzuführungsverteiler 111 bereitgestellt ist/wird, und Ausgangsöffnungen 142, von welchen heraus Luft und Wasser zu einem Luftabführungsverteiler 112 abgeführt ist/wird.
Der durch die Eingangsöffnungen 141 hindurch bereitgestellte Brennstoff reagiert mit den dünnen Reaktionsmembranen 200, wobei er durch die Fließpfadkanäle 320 hindurch fließt, sodass Elektrizität und Wasser erzeugt werden. Hiernach ist/wird das Wasser durch die Ausgangsöffnungen 142 hindurch abgeführt.
Die jeweiligen Dichtungen 120 und 130 können in Blockierabschnitte 121 und 131 und in Trennabschnitte 122 und 132 aufgeteilt sein/werden. Die Blockierabschnitte 121 und 131 können einen Eingangs-Blockierabschnitt 121 aufweisen, der angebracht ist, um den Spalt zwischen dem Luftzuführungsverteiler 111 und den Eingangsöffnungen 141 zu blockieren, und einen Ausgangs-Blockierabschnitt 131, der angebracht ist, um den Spalt zwischen dem Luftabführungsverteiler 112 und den Ausgangsöffnungen 142 zu blockieren. Die Trennabschnitte 122 und 132 können Eingangs-Trennabschnitte 122 aufweisen, die zwischen den benachbarten Eingangsöffnungen 141 angebracht sind, und Ausgangs-Trennabschnitte 132, die zwischen den benachbarten Ausgangsöffnungen 142 angebracht sind. In diesem Fall können die Blockierabschnitte 121 und 131 und die Trennabschnitte 122 und 132 in einem Stück gemeinsam (in einem einzigen Arbeitsgang) aus demselben Material ausgebildet sein/werden. Das kann dazu dienen, Schaden zu verhindern, der auf Unterschiede in z.B. Festigkeit, Haftvermögen und thermischer Ausdehnungsrate zwischen den Dichtungen 120 und 130 zurückzuführen ist/wäre.
Die Eingangsdichtung 120, welche den Eingangs-Blockierabschnitt 121 und die Eingangs-Trennabschnitte 122 aufweisen kann, und die Ausgangsdichtung 130, welche den Ausgangs-Blockierabschnitt 131 und die Ausgangs-Trennabschnitte 132 aufweisen kann, können separate Dichtungen sein oder können in einem Stück gemeinsam (in einem Arbeitsgang) ausgebildet sein/werden.
Ein möglicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung/Erfindung ist, dass die Fließpfadstege 310, die den Trennabschnitten 122 und 132 nicht gegenüberliegen/zugewandt sind, länger sind, als die Fließpfadstege 310, die den Trennabschnitten 122 und 132 gegenüberliegen/zugewandt sind. Das heißt, dadurch, dass die Enden der durch die längeren Fließpfadstege 310 ausgebildeten Fließpfadkanäle 320 näher an den Kommunikationsöffnungen 140 liegen, verhindern die Trennabschnitte 122 und 132 den Niederfall von Wasser, sogar wenn von den Fließpfadkanälen 320 abgeführtes Wasser aufgrund von Gravitation niederfällt (bzw. niederfallen würde), was dazu führt bzw. wodurch bewirkt wird, dass das Wasser durch die Ausgangsöffnungen 142 hindurch abgeführt ist/wird.
Da der Niederfall von Wasser besonders gut in der Nähe des Luftabführungsverteilers 112 entsteht, kann die Konfiguration gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung, bei der einige Fließpfadstege 310 länger sind als andere, auf die Fließpfadstege 310 angewendet werden, die den Ausgangs-Trennabschnitten 132 gegenüberliegen/zugewandt sind, welche in der Nähe der Ausgangsöffnungen 142 angebracht sind. Natürlich ist die vorliegende Offenbarung/Erfindung nicht darauf beschränkt, und die oben beschriebene Konfiguration gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung kann auf die Fließpfadstege 310 angewendet werden, die den Eingangs-Trennabschnitten 122 gegenüberliegen/zugewandt sind, welche in der Nähe der Eingangsöffnungen 141 angebracht sind.
Bei genauerer Betrachtung der oben beschriebenen Konfiguration, können wie in 5A und 5B dargestellt der zweite Steg 312 und der dritte Steg 313 länger als der erste Steg 311 sein, wobei vorausgesetzt ist, dass der Fließpfadsteg 310, der so angebracht ist, dass er dem Eingangs-Trennabschnitt 122 oder dem Ausgangs-Trennabschnitt 132 auf der gleichen Höhe gegenüberliegt/zugewandt ist, bezeichnet wird als ein erster Steg 311, und dass ein zweiter Steg 312 und ein dritter Steg 313 sequentiell oberhalb des/über dem ersten Steg/es 311 ausgebildet sind. Zusätzlich kann ein anderer erster Steg 311 oberhalb des/über dem dritten Steg/es 313 ausgebildet sein, sodass er einem anderen Trennabschnitt 122 oder 132 gegenüberliegt/zugewandt ist, welcher oberhalb der/über den vorgenannten Trennabschnitten 122 und 132 ausgebildet ist.
Zusätzlich kann der Fließpfadkanal 320, der zwischen dem ersten Steg 311 und dem zweiten Steg 312 ausgebildet ist, bezeichnet werden als ein erster Kanal 321, der Fließpfadkanal 320, der zwischen dem zweiten Steg 312 und dem dritten Steg 313 ausgebildet ist, kann bezeichnet werden als ein zweiter Kanal 322, und der Fließpfadkanal 320, der zwischen dem dritten Steg 313 und dem ersten Steg 311 ausgebildet ist, kann bezeichnet werden als ein dritter Kanal 323.
In diesem Fall kann das Ende des zweiten Kanals 322 eher als das Ende des ersten Kanals 321 und das Ende des dritten Kanals 323 näher bei der zugehörigen Kommunikationsöffnung 140 sein, und der zweite Kanal 322 kann auf der gleichen Höhe ausgebildet sein wie die Kommunikationsöffnung 140.
Wie in 6A und 6B dargestellt kann der dritte Kanal 323 als ein Raum zwischen der oberen Fläche des dritten Steges 313 und der unteren Fläche des ersten Steges 311 ausgebildet sein, und der erste Kanal 321 kann als Raum zwischen der oberen Fläche des ersten Steges 311 und der unteren Fläche des zweiten Steges 312 ausgebildet sein.
Der erste Steg 311 kann nahe bei dem Trennabschnitt 122 oder 132 angeordnet sein, wobei er ihm so gegenüberliegt/zugewandt ist, dass der Raum zwischen dem ersten Steg 311 und dem Trennabschnitt 122 oder 132 minimiert ist/wird, was Wasser davon abhalten kann, sich abwärts durch diesen Raum hindurch zu bewegen. Zusätzlich können der Trennabschnitt 122 oder 132 und der erste Steg 311 so geformt sein, dass sie zueinander korrespondieren, wobei einer eine konvexe Gestalt aufweist und der andere eine konkave Gestalt aufweist. Bei dieser Konfiguration können Luft und Wasser nicht durch den Fließpfadkanal 320 hindurch abwärts fließen, es sein denn sie bewegen sich entgegen ihres Flusses. Auf diese Weise ist es möglich, die Konzentration von Wasser an der unteren Seite der Brennstoffzelle zu minimieren. Die gegenüberliegenden/einander zugewandten Flächen der beiden können glatt/eben sein oder können geformt sein, um einen Zickzack-Pfad zu beschreiben, wodurch der Fluss des Wassers schwieriger wird.
Demgemäß, da der Brennstoff oder das Wasser sich nicht zu anderen Kanälen bewegen kann, außer sie bewegen sich über eine längere Distanz in eine Richtung, die ihrem ursprünglichen Fluss entgegengesetzt ist, ist es möglich, den Brennstoff und (das) Wasser daran zu hindern, sich zu anderen, z.B. zu niedriger gelegenen Kanälen zu bewegen.
Obwohl der erste Steg 311 kürzer sein kann als der zweite Steg 312 und der dritte Steg 313, können die obere Fläche des dritten Kanals 323 und die untere Fläche des ersten Kanals 321 von dem Trennabschnitt 122 oder 132 verlängert sein, welcher dem ersten Steg 311 gegenüberliegend/zugewandt angebracht ist, wodurch bewirkt wird, dass das Fluid, das durch den Fließpfadkanal 320 hindurch fließt, zu den jeweiligen Kommunikationsöffnungen 140 verteilt wird.
Auf diese Weise sind jeder Kommunikationsöffnung 140 drei Fließpfadkanäle 320 zugeordnet, sodass die gleiche Menge an Fluid durch die jeweiligen Kommunikationsöffnungen 140 hindurch strömt, wodurch die Konzentration von Wasser effektiver verhindert werden kann wie oben beschrieben.
Alle der oben angeführten Konfigurationen können erforderlich sein, da die Trennplatte 100 senkrecht zu der Grundplatte orientiert ist. Das heißt, das ist darauf zurückzuführen, weil sich das Wasser abwärts durch den Raum zwischen den Trennabschnitten 122 und 132 und den Fließpfadstegen 310 der vertikal orientierten Trennplatte 100 hindurch bewegt. Außerdem ist es durch das Anordnen des Luftabführungsverteilers 112 an der unteren Seite möglich, die einfachere Abführung von Wasser zu gewährleisten und das Wasser daran zu hindern, sich am untersten/tiefsten Ende zu sammeln.
Wie es aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, hat eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Offenbarung/Erfindung folgende Effekte.
Erstens ist es möglich, kondensiertes Wasser im Inneren der Brennstoffzelle daran zu hindern, sich in dem unteren Bereich der Brennstoffzelle zu sammeln, wodurch die Effizienz gesteigert werden kann, bei der die Brennstoffzelle Elektrizität erzeugt, und wodurch auch die Lebensdauer der Brennstoffzelle gesteigert werden kann.
Zweitens ist es möglich, die Positionen von entfernten Endflächen von Kanälen, die in den Enden der Trennplatten ausgebildet sind, zu verteilen, wodurch sich eine verbesserte Verarbeitungsfähigkeit (z.B. bei der Herstellung der Brennstoffzelle) ergeben kann.
Folglich sollte zu verstehen sein, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen in allen Aspekten als Beispiel bestimmt sind, und nicht dafür vorgesehen sind, die vorliegende Offenbarung/Erfindung zu beschränken. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung/Erfindung sollte eher durch die Ansprüche definiert sein, als durch die detaillierte Beschreibung.

Claims

Brennstoffzelle, aufweisend: eine Trennplatte (100), die aufweist Verteileröffnungen (110), welche an entgegengesetzten Seiten davon ausgebildet sind, eine Mehrzahl von Fließpfadstegen (310), welche zwischen den Verteileröffnungen (110) vorstehen, eine Mehrzahl von Fließpfadkanälen (320) zwischen den Fließpfadstegen (310) und eine Mehrzahl von Kommunikationsöffnungen (140), welche zwischen den Enden der Fließpfadkanäle (320) und den Verteileröffnungen (110) ausgebildet sind, sodass sie um eine bestimmte Distanz im Abstand voneinander sind, und eine an der Trennplatte (100) angebrachte Dichtung (120; 130), wobei die Dichtung einen Blockierabschnitt (121; 131), der zwischen den Verteileröffnungen (110) und den Kommunikationsöffnungen (140) angeordnet ist, um einen Spalt zwischen den Verteileröffnungen (110) und den Kommunikationsöffnungen (140) zu blockieren, und eine Mehrzahl von Trennabschnitten (122; 132) aufweist, welche von dem Blockierabschnitt (121; 131) aus in Spalte zwischen den benachbarten Kommunikationsöffnungen (140) hinein vorstehen, um die Kommunikationsöffnungen (140) voneinander zu trennen, dadurch gekennzeichnet, dass sich Enden der Fließpfadstege (310), die den Trennabschnitten (122; 132) nicht gegenüberliegen, in Richtung zu den Kommunikationsöffnungen (140) weiter erstrecken, als es die Enden der Fließpfadstege (310) tun, die den Trennabschnitten (122; 132) gegenüberliegen.
Brennstoffzelle gemäß Anspruch 1, wobei die an einer Seite angeordnete Verteileröffnung (110) ein Luftzuführungsverteiler (111) ist und die an einer verbleibenden Seite angeordnete Verteileröffnung ein Luftabführungsverteiler (112) ist.
Brennstoffzelle gemäß Anspruch 2, wobei sich die Enden der Fließpfadstege (310), die den Trennabschnitten (122; 132) nicht gegenüberliegen, in Richtung zu den Kommunikationsöffnungen (140) im Luftabführungsverteiler (112) von dem Luftzuführungsverteiler (111) und dem Luftabführungsverteiler (112) weiter erstrecken, als es die Enden der Fließpfadstege (310) tun, die den Trennabschnitten (122; 132) gegenüberliegen.
Brennstoffzelle gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Trennplatte (100) senkrecht zu einer Grundfläche orientiert ist und der Luftabführungsverteiler (112) in einem unteren Ende der Trennplatte (100) ausgebildet ist.
Brennstoffzelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Ende eines jeden Trennabschnitts (122; 132) zwischen einem Ende des Fließpfadsteges (310), der dem Trennabschnitt (122; 132) nicht gegenüberliegt, und einem Ende des Fließpfadsteges (310), der dem Trennabschnitt (122; 132) gegenüberliegt, angeordnet ist.
Brennstoffzelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich ein Ende eines jeden Trennabschnitts (122; 132) so erstreckt, dass es nahe bei einem Ende des Fließpfadsteges (310) ist, der dem Trennabschnitt (122; 132) gegenüberliegt.
Brennstoffzelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jeder Trennabschnitt (122; 132) einem Fließpfadsteg (310) gegenüberliegt und jede Kommunikationsöffnung (140) mit den Fließpfadkanälen (310) zwischen den benachbarten Trennabschnitten (122; 132) verbunden ist.
Brennstoffzelle, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Dichtung (120; 130) drei Seiten einer jeden Kommunikationsöffnung (140) umgibt mittels des Blockierabschnitts (121; 131) und der an entgegengesetzten Seiten der Kommunikationsöffnung (140) angeordneten Trennabschnitte (122; 132).
Brennstoffzelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Ende eines jeden Trennabschnitts (122; 132) nahe bei einem Ende des Fließpfadsteges (310) angeordnet ist, der dem Trennabschnitt (122; 132) gegenüberliegt, wobei das Ende des Trennabschnitts (122; 132) oder das Ende des Fließpfadsteges (310) eine konvexe Form aufweist und das verbleibende Ende davon eine zu der konvexen Form korrespondierende konkave Form aufweist.
Brennstoffzelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Ende eines jeden Trennabschnitts (122; 132) nahe bei einem Ende des Fließpfadstegs (310) angeordnet ist, der dem Trennabschnitt (122; 132) gegenüberliegt, wobei das Ende des Trennabschnitts (122; 132) eine konvexe Form aufweist und das Ende des Fließpfadsteges (310) eine zu der konvexen Form korrespondierende konkave Form aufweist.