ES2337876T3 - Placa, ensamblaje de placas y pila de celulas electroquimicas. - Google Patents

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.

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Referencias citadas en la descripción

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.

Documentos de patente citados en la descripción

\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.