ES2337876T3 - Placa, ensamblaje de placas y pila de celulas electroquimicas. - Google Patents
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Abstract
Placa (1, 2) provista de un canal de fluido diseñado como una ranura (3), dicha placa siendo adecuada para formar parte de una pila de células electroquímicas, dicha placa estando provista de una entrada (4, 8) y/o salida (5, 9) adyacente a dicho canal de fluido, comprendiendo dicha entrada/salida una abertura continua que se extiende perpendicular a la superficie de dicha placa, siendo provisto dicho canal en la proximidad de dicha abertura, de una cobertura (10) que es diseñada como una superficie de sellado, caracterizada por el hecho de que dicha cobertura comprende una cobertura (10) que es integral con dicho material de la placa y comprende material reducido para delimitar una oquedad (14) en dicho material de la placa.
Description
Placa, ensamblaje de placas y pila de células
electroquímicas.
La presente invención se refiere a una placa
provista de un canal de fluido diseñado como una ranura, dicha placa
siendo adecuada para formar parte de una pila de células
electroquímicas, dicha placa estando provista de una entrada y/o
salida que adyacente a dicho canal de fluido, comprendiendo dicha
entrada/salida una abertura continua que se extiende perpendicular a
la superficie de dicha placa, siendo provisto dicho canal, en la
proximidad de dicha entrada/salida, de una cobertura que se diseña
como una superficie de sellado. Una placa de este tipo es más
particularmente una placa separadora en una pila de células
energéticas. Varios canales que se extienden paralelos entre sí, por
ejemplo en forma de un zigzag de un lado de la placa separadora al
otro lado de la placa separadora, cubriendo así la máxima área
posible, se forman en una placa separadora de este tipo por
laminación o de alguna otra manera. Los canales de este tipo se
pueden usar para el gas ánodo o gas cátodo y pueden ser de cualquier
forma concebible, por ejemplo pueden ser en forma de U o en forma de
"V" o en forma de trapecio.
Durante el ensamblaje para formar una célula
electroquímica, se coloca una placa adicional sobre una placa de
este tipo y es preciso sellar los varios componentes de la célula
uno con respecto a otros. En particular, es importante sellar la
región electro-químicamente activa y la abertura de
entrada de gas que se forma en las placas con respecto a otras y con
respecto al exterior de la pila de células. Este sellado se produce
al instalar un anillo tórico o similar, a cuyo efecto es preciso
tener zonas que son planas unas con respecto a otras y se encuentren
alrededor de regiones a sellar. Si se usa un anillo tórico o
similar, sin medidas adicionales, y un anillo tórico de este tipo se
extiende sobre la ranura o ranuras, en el caso de deformación, este
anillo tórico se presionará en las ranuras y en la ubicación de las
ranuras ya no es posible asegurar un sellado completo y flujo
completamente sin impedimento de gases o similares.
Por lo tanto, se propone en la técnica anterior,
por ejemplo patente US 5,108,849 el posicionar una parte separada
del puente donde las ranuras se despliegan en la entrada/salida.
Esta parte del puente es una pequeña lámina metálica que se coloca
en una parte ligeramente entrante de la placa separadora. Como
consecuencia la sección transversal de las ranuras no está afectada
o está escasamente afectada, y hay suficiente área de apoyo para
funcionar como una superficie de sellado para, a modo de ejemplo, un
anillo tórico o similar.
El ajuste de dicha parte auxiliar conduce a un
problema de sellado entre la parte auxiliar y la placa separadora.
Además, se imponen altas exigencias sobre placas tan pequeñas o
partes del puente, ya que éstas deben ser finas. Por consiguiente,
serán generalmente hechas de material metálico, que puede causar
problemas de corrosión. Además, esto tiene el inconveniente, cuando
se producen placas separadoras a gran escala, que las placas
pequeñas o partes de puente de este tipo se deben posicionar por
separado.
WO 96/34421 a nombre de Stichting
Energieonderzoek Centrum Nederland, divulga una estructura en capas
que delimita los canales de fluido. Un número de placas con agujeros
continuos con diferentes modelos se extienden una sobre otra para de
ésta manera delimitar los canales. No obstante, se requieren al
menos tres placas para combinar una entrada/salida para fluido y un
sello. Como consecuencia, los costes de una estructura armada de
esta manera se aumentan considerablemente.
El objetivo de la presente invención es evitar
este inconveniente.
En una placa como se ha descrito anteriormente,
este objeto es realizado de modo que dicha cobertura comprende una
cobertura que es integral con dicho material de la placa. Según la
invención, la parte del puente se diseña de forma integral con la
placa correspondiente. Esto elimina los problemas de corrosión
mientras, además, no es necesario que la parte del puente se
posicione con precisión, ya que forma un componente de la placa
correspondiente. Es posible que las ranuras se extiendan como
agujeros taladrados a través del material de la placa. No obstante,
esto es relativamente complicado, y es preferible que la parte del
puente se diseñe como un hueco del otro lado de la misma. Esto
significa que la parte del puente tiene un espesor limitado que
corresponde, por ejemplo, a la mitad del espesor del material de la
placa. En este caso, el hueco puede ser provisto de partes espesadas
que funcionan como puntos de apoyo, de modo que las fuerzas
ejercidas por el sello no causan que la parte del puente se pliegue
o rompa.
De esta manera, en primer lugar se imparte
suficiente resistencia para que funcione como una superficie de
sellado, y en segundo lugar se asegura que hay suficiente área
transversal libre para permitir el flujo sin impedimento del
correspondiente fluido.
La producción se puede simplificar
adicionalmente si hay una abertura adicional, que se extiende a
través de toda la pertinente placa, entre la parte del puente y
extremo de la ranura o ranuras.
La placa anteriormente descrita se puede
producir de forma particularmente eficaz a gran escala utilizando,
por ejemplo, moldeo por inyección de material electro conductor
plástico. Esto se aplica, en particular, si la placa se utiliza para
una célula de combustible que funciona a una temperatura
relativamente baja. Naturalmente, se tiene que seleccionar un
plástico adecuado para el moldeo por inyección de placas de este
tipo.
Las placas se pueden unir entre sí por
soldadura, pero también es posible utilizar tipos de adhesivo para
este propósito y más particularmente utilizar tipos de adhesivo que
conducen calor y corriente.
La invención también se refiere a un ensamblaje
que comprende dos placas como se han descrito anteriormente, estas
placas fijadas entre sí, con las ranuras de espaldas una de la otra.
Se pueden incorporar canales de refrigeración en el espacio entre
las placas.
Se entenderá que un ensamblaje de este tipo se
puede combinar particularmente eficazmente con un ensamblaje
electrodo-membrana(MEA). De esta manera, el
número de componentes de una pila de células electroquímicas es
restringido considerablemente.
La invención se explicará en más detalle a
continuación, con referencia a una forma de realización ejemplar que
se ilustra en el dibujo, en el que:
La Fig. 1 muestra una vista en planta de una
primera placa según la invención;
La Fig. 2 muestra una vista desde abajo de una
segunda placa según la invención;
La Fig. 3 muestra una vista en perspectiva del
detalle III de la Fig. 2; y
La Fig. 4 muestra una perspectiva, vista parcial
de un corte transversal de un ensamblaje de la placa según la
invención.
En la Fig. 1, una primera placa separadora según
la invención es indicada en la totalidad con el 1. Puede ser una
placa que consiste en una mezcla de plástico y grafito y se produce,
por ejemplo, por moldeo por inyección. Hay aberturas en el borde de
esta placa separadora. El 4 indica una abertura de entrada para gas
de ánodo, mientras el 5 indica la abertura de salida para este gas.
Las aberturas 6-9 también están presentes pero, no
se muestra como que están conectadas en más detalle. Un número de
ranuras o canales 13 se extienden entre las aberturas 4 y 5. Estas
ranuras o canales tienen diseño en forma de U y están abiertas en la
parte superior en el plano del dibujo que se muestra en la Fig. 1.
La 11 indica una abertura auxiliar continua. La 10 indica una parte
del puente que comprende material reducido, como se puede observar
en la Fig. 3. Se puede observar en esta figura que esta parte del
puente 10 se extiende sobre sólo aproximadamente la mitad del
espesor de la placa 1. La parte restante crea una oquedad 14. Como
consiguiente, el gas que emana de las ranuras 3 puede fluir sin
obstáculo a o desde la abertura 5.
La Fig. 2 muestra otra placa separadora 2, que
está provista de las mismas aberturas 4-9. Esta
placa se ve desde la parte trasera, que significa que las ranuras
con forma de U o canales 12 dispuestos en ella se muestran por
lineas discontinuas, ya que están abiertas hacia la parte inferior
del plano del dibujo. La abertura 8 es un canal de entrada para gas
de cátodo, mientras que la abertura 9 es un canal de salida. En esta
placa también, hay una parte del puente 10 y una abertura auxiliar
11. La oquedad 14 mira hacia el lado superior.
Ensamblaje de la placa separadora se muestra en
la Fig. 4. En este ensamblaje, las placas 1 y 2 ilustradas en Fig. 1
y 2 están dispuestas una contra la otra, y más particularmente están
unidas entre sí por soldadura, de manera que las ranuras o canales
3, 12 siempre se encuentran en el lado exterior. La parte activa de
la célula, es decir el ensamblaje del electrodo, se puede disponer
sobre las ranuras 3 o 12, con el resultado de que el gas ánodo o
cátodo se puede poner en comunicación activa con el electrodo en
cuestión.
Se puede ver por la Fig. 4 que las aberturas 6 y
7 están conectadas a un canal adicional, es decir un canal de
refrigeración 13, que se extiende entre las placas. Las placas que
se muestran en esta figura se pueden producir de manera simple por
moldeo por inyección, por ejemplo. Entonces puede tener lugar el
ensamblaje. No es necesario añadir componentes adicionales durante
el ensamblaje. Después del ensamblaje, es posible la combinación con
ensamblajes adicionales electrodo-membrana. El sello
entre las aberturas 4-8 y ensamblajes de
electrodo-membrana de esta naturaleza no se muestran
pero pueden comprender cualquier sello que es conocido en la técnica
anterior. Las partes del puente aseguran que la superficie de
sellado sea suficientemente estable, para así prevenir el escape de
gases de los ensamblajes de placas separadoras.
Se entenderá que la idea de la invención arriba
citada se puede aplicar a todo tipo de estructuras de placa en la
técnica anterior en la que hasta ahora se han utilizado partes de
puente por separado. La integración permite que la producción de
conexiones de ranuras o canales a aberturas de entrada/salida se
simplifique de forma considerable. Naturalmente, pueden estar
presentes varias ranuras.
Las variantes que se encuentran dentro del
ámbito de las reivindicaciones anexas serán obvias de inmediato al
experto en la materia de la técnica al leer la descripción
anterior.
\newpage
Esta lista de referencias citada por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la comodidad del
lector. No forma parte del documento de Patente Europea. A pesar de
que se ha confeccionado con la mayor diligencia; la OEP no asume
responsabilidad alguna por eventuales errores u omisiones.
\bullet US 5108849 A [0003]
\bullet WO 9634421 A [0005]
Claims (9)
1. Placa (1, 2) provista de un canal de fluido
diseñado como una ranura (3), dicha placa siendo adecuada para
formar parte de una pila de células electroquímicas, dicha placa
estando provista de una entrada (4, 8) y/o salida (5, 9) adyacente a
dicho canal de fluido, comprendiendo dicha entrada/salida una
abertura continua que se extiende perpendicular a la superficie de
dicha placa, siendo provisto dicho canal en la proximidad de dicha
abertura, de una cobertura (10) que es diseñada como una superficie
de sellado, caracterizada por el hecho de que dicha cobertura
comprende una cobertura (10) que es integral con dicho material de
la placa y comprende material reducido para delimitar una oquedad
(14) en dicho material de la placa.
2. Placa según la reivindicación 1, donde dicha
abertura comprende al menos dos partes, extendiéndose una primera
parte a través del plano de la placa y una segunda parte que
comprende dicha oquedad (14) con cobertura (10), estando provista la
parte de la placa que se encuentra frente a dicha cobertura de
ranuras (3, 12) que se abren hacia dicha oquedad.
3. Placa según la reivindicación 2, donde dicha
abertura comprende una tercera parte, adyacente a dicha oquedad y
alejada de dicha parte, comprendiendo dicha tercera parte una
abertura que se extiende a través de dicha placa y en la que dicha
ranura se abre.
4. Placa según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, siendo moldeada por inyección.
5. Ensamblaje (21) que comprende dos placas (1,
2) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que se
soportan una contra otra, siendo dispuestas dichas ranuras (3, 12)
en los laterales de las placas que se dan la espalda entre sí.
6. Ensamblaje según la reivindicación 5, donde
canales (13) son dispuestos para un medio adicional entre las
placas.
7. Ensamblaje según la reivindicación 5 o 6,
donde dichas placas se unen por soldadura.
8. Ensamblaje según una de las reivindicaciones
5-7, donde dichas placas se unen por unión
adhesiva.
9. Pila de células electroquímicas, que
comprende ensamblajes de electrodo-membrana y
ensamblajes de placa según una de las reivindicaciones
5-8.
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