FI118344B - Cell structure and method of assembly - Google Patents

Cell structure and method of assembly Download PDF

Info

Publication number
FI118344B
FI118344B FI20020020A FI20020020A FI118344B FI 118344 B FI118344 B FI 118344B FI 20020020 A FI20020020 A FI 20020020A FI 20020020 A FI20020020 A FI 20020020A FI 118344 B FI118344 B FI 118344B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
electrolyte
channel
channels
cell
plate
Prior art date
Application number
FI20020020A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20020020A (en
FI20020020A0 (en
Inventor
Reijo Varila
Jussi Pukki
Original Assignee
Reijo Varila
Jussi Pukki
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reijo Varila, Jussi Pukki filed Critical Reijo Varila
Priority to FI20020020A priority Critical patent/FI118344B/en
Publication of FI20020020A0 publication Critical patent/FI20020020A0/en
Publication of FI20020020A publication Critical patent/FI20020020A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI118344B publication Critical patent/FI118344B/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

1 1183441, 118344

KENNORAKENNE JA MENETELMÄ SEN KOKOAMISEKSICELL STRUCTURE AND METHOD FOR ASSEMBLY IT

TEKNIIKAN ALAENGINEERING

55

Keksinnön kohteena on kennorakenne, jossa on elektrolyyttinä toimiva polymeerikalvo, polymeerikalvon aktiivisten pintojen päälle asetetut elektrodilevyt sekä kanavalevyt, joissa on kanavia ja harjakohtia sekä menetelmä tällaisen kennorakenteen valmistamiseksi.The present invention relates to a cellular structure having an electrolyte polymeric film, electrode plates placed on the active surfaces of the polymeric film, and channel plates having channels and ridges, and a method for making such a cellular structure.

1010

TEKNINEN TAUSTATECHNICAL BACKGROUND

Elektrolyysi on prosessi, jossa joko muutetaan kemiallisessa reaktiossa vapautuvaa energiaa sähkövirraksi tai suoritetaan kemiallinen reaktio sähkövirran energian avulla. 15 Elektrolyysikenno on laite, jossa elektrolyysi suoritetaan. Se koostuu periaatteessa astiasta, joka on täytetty elektrolyytillä, ja elektrolyyttiin upotetuista kahdesta elektrodista. Elektrolyytti on liuos, joka on osittain dissosioitunut ioneiksi, ja siten sähköä johtava. Vesi on eräs elektrolyyttimateriaaleista. Myös eräät polymeerit voivat toimia elektrolyytteinä.Electrolysis is the process of either converting the energy released in a chemical reaction into an electric current or performing a chemical reaction using the energy of an electric current. 15 An electrolytic cell is a device in which electrolysis is performed. It consists essentially of a vessel filled with an electrolyte and two electrodes immersed in an electrolyte. An electrolyte is a solution which is partially dissociated into ions and thus conductive. Water is one of the electrolyte materials. Some polymers may also act as electrolytes.

20 :[[[: Elektrodi on johtavaa materiaalia, joka koskettaa elektrolyyttiin siten, että sen ja elektrolyytin ionien välillä voi tapahtua varauksen siirto. Elektrolyysikenno yhdistetään ulkoiseen virtapiiriin elektrodien kautta. Elektrodeja kutsutaan anodiksi ja katodiksi,20: [[[: The electrode is a conductive material that contacts the electrolyte so that charge can be transferred between it and the electrolyte ions. The electrolytic cell is connected to an external circuit via electrodes. Electrodes are called anodes and cathodes,

• M• M

joista toinen on negatiivinen ja toinen positiivinen riippuen siitä, käytetäänkö kennoa • · :. i 25 kemiallisten aineiden tai sähköenergian tuottoon. Viimeksi mainitussa käytössä kennoa • « « kutsutaan poittokennoksi. Elektrodit ja väliaine muodostavat siten virtapiirin, kun elektrodit kytketään toisiinsa.one of which is negative and the other positive depending on whether the cell is used • ·:. i 25 for the production of chemicals or electricity. In the latter case, the cell • «« is called the pickup cell. The electrodes and the medium thus form a circuit when the electrodes are connected to each other.

• m • · • ·« (M • «• m • · • · «(M •«

*”·' Elektrolyysiä käytetään siis mm. kemiallisissa prosesseissa kaasujen ja kemikaalien 30 tuottoon. Tarvittava elektrolyytti voi olla joko nestekylpy tai kiinteä polymeeri, ns. PEM* ”· 'Thus electrolysis is used e.g. chemical processes for the production of gases and chemicals. The electrolyte required may be either a liquid bath or a solid polymer, so called. PEM

ΦΙ» -kalvo (PEM - Polymer Electrolyte Membrane tai Proton Exchange Membrane). PEM - :*·.· kalvoa käytetään esim. vedyn ja hapen tuottoon (veden elektrolyysissä) sekä sähkön • · ja lämmön tuottoon polttokennoilla. Veden elektrolyysillä tuotettua vetyä käytetään joko polttoaineena käyttökohteessa tai energian varastointiin kaasuna.ΦΙ »membrane (PEM - Polymer Electrolyte Membrane or Proton Exchange Membrane). PEM -: * ·. · Membrane is used, for example, to produce hydrogen and oxygen (in water electrolysis) and to generate electricity and heat by fuel cells. Hydrogen produced by water electrolysis is used either as a fuel in the field or as a gas for energy storage.

2 1183442 118344

Elektrolyytin pinnat on tehty aktiivisiksi sekä anodi- että katodipuolella katalyyttipinnoitteella, tavallisimmin platinalla tai sen seoksilla. Elektrolyysin raaka-ainetta, vettä tai kaasua, johdetaan anodille tai vast, katodille (ja elektrolyysituotetta niiltä pois). Raaka-aine kulkeutuu sen jälkeen aktiiviselle elektrolyytille kanavalevyn 5 kautta diffuusiolevyn läpi, jonka tehtävänä on tukea elektrolyyttikalvoa, kostuttaa se sekä johtaa siihen sähköä. Kanava- sekä diffuusiolevyltä vaaditaan siten aineen siirtokyvyn lisäksi mahdollisimman hyvää sähkönjohtavuutta niin, että koko kennorakenteen läpi kulkevalla sähkövirralla on mahdollisimman pieni sähkövastus voitettavanaan. Siltä vaaditaan myös hyvää korroosionkestävyyttä, sillä olosuhteet 10 kennossa ovat erittäin syövyttävät. Lisävaatimuksena on hyvä lämmönjohtavuus, sillä elektrolyysissä syntyvä lämpö on siirrettävä pois kennosta.The surfaces of the electrolyte are made active on both the anode and cathode sides by a catalyst coating, most commonly platinum or alloys thereof. The electrolysis feedstock, water or gas, is conducted to the anode or the cathode (and the electrolysis product out there). The raw material is then transported to the active electrolyte through a channel plate 5 through a diffusion plate which serves to support, moisten and conduct electricity to the electrolyte film. Thus, in addition to the material carrying capacity, the duct and diffusion plate are required to have the highest possible electrical conductivity so that the electrical current through the entire cell structure has the smallest electrical resistance to overcome. It is also required for good corrosion resistance, since the conditions in the 10 cells are highly corrosive. An additional requirement is good thermal conductivity, since the heat generated by electrolysis must be removed from the cell.

Ainetta siirtävät levyt, eli kanavalevy (käytetään myös nimitystä bipolaarilevy) ja diffuusiolevy on valmistettu sähköä johtavasta aineesta. Kanavalevyyn kaiverretaan 15 urat, joita pitkin aine siirtyy elektrolyytillle ja sieltä pois, samalla kun urien harjanteet ovat, metalliverkon tai hiilipaperin muodostaman diffuusiolevyn välityksellä, kosketuksessa katodipuolen tai anodipuolen pinnan kanssa. Diffuusiolevyä tarvitaan tukemaan joustavaa ja mekaanisesti heikkoa elektrolyyttikalvoa niin ettei se taivu uriin ja vahingoitu. Elektrolysoitavan aineen on voitava kulkea vapaasti diffuusiolevyn läpi ja 20 se on tehtävä metallista tai hiiltä sisältävästä aineesta sähkönjohtavuuden aikaansaamiseksi.The material transfer plates, i.e. the channel plate (also called bipolar plate) and the diffusion plate, are made of an electrically conductive material. The channel plate is engraved grooves 15, along which the material moves into and out of elektrolyytillle, while the grooves of the ridges are formed through a metal net or carbon paper diffusion plate, in contact with the anode side or the cathode side surface. A diffusion plate is required to support the flexible and mechanically weak electrolyte film so that it does not bend into the grooves and is not damaged. The electrolyzable substance must be able to pass freely through the diffusion plate and be made of a metal or carbonaceous material to provide electrical conductivity.

* m « * * · · • · • · ·* m «* * · · · · • · ·

Tekniikan tason mukaisissa kennorakenteissa on ilmaantunut vaikeuksia sitä #·· koottaessa esim. tiivistyksessä sekä elektrolyytin ja elektrodien välisen yhteyden • · 25 rakentamisessa, jota ei saatu riittävän hyväksi. Huonot pintayhteydet johtavat kennon 4 4 « tehon laskuun.Prior art cell structures have encountered difficulties in assembling it, for example in sealing, and in the construction of an electrolyte / electrode • · 25 connection, which was not sufficiently developed. Poor surface connections lead to a decrease in the power of the cell 4 4 «.

• · •• · •

Elektrodilevyjen mittatarkka valmistus tiukkoihin toleransseihin parantaa ongelmaa, • « *·“* mutta riittävän tiiveyden saaminen on kallista. Suuritehoisissa kennoissa parannetusta 30 mittatarkkuudesta muodostuu huomattava kustannuslisä, mikä vaikeuttaa • · · polymeerielektrolyyttikennojen kaupallistamista (eikä tarkkuus ole kuitenkaan yleensä riittävä). Käytäntö on kuitenkin osoittanut, että varsinkin suurempiin elektrodipintoihin mentäessä pienetkin poikkeamat mittatarkkuudesta johtavat huonoihin pintayhteyksiin.Dimensionally manufacturing the electrode plates to tight tolerances will improve the problem, but it is expensive to obtain sufficient sealing. For high power cells, the improved 30 dimensional accuracy provides a significant cost advantage, which complicates the commercialization of polymeric electrolyte cells (though generally not accurate enough). However, practice has shown that even with larger electrode surfaces, even small deviations in dimensional accuracy lead to poor surface connections.

3 1183443, 118344

Keksinnön kohteena on kennorakenne, jossa on riittävän hyvä kontakti elektrolyytin ja elektrodien välillä.The invention relates to a cell structure having a sufficiently good contact between the electrolyte and the electrodes.

5 KEKSINNÖN LYHYT KUVAUSBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Keksinnön mukaisessa kennorakenteessa on elektrolyyttinä toimiva polymeerikalvo, polymeerikalvon aktiivisten pintojen päälle asetetut elektrodilevyt sekä kanavalevyt, joissa on kanavia ja harjakohtia. Keksintö on pääasiassa tunnettu siitä, että kootussa 10 rakenteessa toisen kanavalevyn kanavien väliset harjakohdat osuvat toisen levyn kanavien kohdalle elektrolyyttikalvon ja elektrodilevyjen välisen yhteyden parantamiseksi, joka kennorakenne on puristettu kasaan tiivisteisiin asti siten, että rakenne on tiivisteiden kohdalla aukoton ja rakenteeseen on muodostunut joustokohta kanavaharjojen kohdalle sen ansiosta, että harjakohdat ovat kooltaan kanavakohtia 15 kapeammat.The cellular structure according to the invention comprises an electrolyte polymer film, electrode plates placed on the active surfaces of the polymer film, and channel plates with channels and ridges. The invention is mainly characterized in that, in the assembled structure 10, the brush points between the channels of the second plate contact the channels of the second plate to improve the connection between the electrolyte film and the electrode plates. The cell structure is compressed up to the gaskets so that the structure thanks to the fact that the brush points are 15 mm narrower than the channel points.

Kennorakenne on siis puristettu kasaan niin tiiviisti, että tiivisteiden kohdalla rakenteeseen ei jää aukkoja.The cellular structure is thus compressed so tightly that no gaps remain in the structure at the seals.

20 Keksinnön mukaisessa menetelmässä kennorakenteen komponentit kootaan niin, että '·["/· kootussa rakenteessa toisen kanavalevyn kanavien välinen harjakohta osuu toisen • · levyn kanavien kohdalle elektrolyyttikalvon ja elektrodilevyjen välisen yhteyden ··* parantamiseksi ja joka kenno puristetaan kasaan tiivisteisiin asti siten, että rakenne on ··· tiivisteiden kohdalla aukoton ja rakenteeseen muodostuu joustokohta kanavaharjojen • · 25 kohdalle.In the method of the invention, the components of the honeycomb structure are assembled such that in the assembled structure, the bristle between the channels of the second channel plate aligns with the channels of the other channel to improve the connection between the electrolyte film and electrode plates. is ··· sealed at the seals and has a flexible point at the duct brushes • · 25.

··· • · • · ······ • · · · ···

Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa on kanavalevyjen kanavat tehty • · symmetrisiksi, jolloin asetettaessa ne vastakkain osuvat levyjen harjakohdat • · **:** vastakkain. Tämä rakenne ei jousta.In prior art solutions, the channels in the channel plates are made · · symmetrical, so that when they are aligned, the ends of the plates are • · **: ** opposite. This structure is not flexible.

30 • · • ·*·30 • · • · * ·

PIIRUSTUSTEN LYHYT KUVAUSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

• φ *·* • · • · *··• φ * · * • · • · * ··

Kuviossa 1 on esitetty esimerkinomaisesti yleiskuva yksikkökennorakenteesta, jossa 35 yksittäiset komponentit erottuvat.Figure 1 shows, by way of example, a general view of a unit cell structure in which the individual components 35 are distinguished.

, 118344 4, 118344 4

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen kennorakenne koottuna.Fig. 2 shows an assembled honeycomb structure according to the invention.

Kuviossa 3 on esitetty vertailun vuoksi tekniikan tason mukainen kennorakenne koottuna.Figure 3 shows, for comparison, a prior art honeycomb assembly.

55

YKSITYISKOHTAINEN KUVAUSDETAILED DESCRIPTION

Kaupallisesti on ollut saatavilla jo useita vuosia laitteita, joissa elektrolyyttinä on 10 käytetty polymeerikalvoa. Sekä kuvion 1 mukaisessa että kuvion 2 mukaisessa esittelyssä kennorakenteen elektrolyyttikalvona käytetään kiinteää polymeerikalvoa. Tarkoitukseen sopivaa polymeerikalvoa valmistaa esim. DuPont kauppanimellä Nation. Kuviossa 1 on esitetty hakijan kehittämä Fl-patenttihakemuksessa 20011044 esitetty yksikkökennoratkaisu.Devices having 10 polymer films as electrolyte have been commercially available for several years. In both the embodiment of Figure 1 and Figure 2, a solid polymeric film is used as the electrolyte membrane of the honeycomb structure. A suitable polymer film is manufactured, for example, by DuPont under the trade name Nation. Figure 1 illustrates the unit cell solution shown in F1 patent application 20011044 developed by the applicant.

1515

Kuviossa 1 esitetty elektrolyyttikenno 1 on tarkoitettu veden elektrolysointiin. Kenno on esitetty komponentit erillään rakenteen havainnollistamista varten. Elektrolyyttinä toimii polymeerikalvo 2, jonka pinnat tehdään aktiivisiksi päällystämällä kalvo molemmin puolin sopivalla jalometalliseoksella. Jalometalliseoksena käytetään esim. 20 platinametallia ja sen seoksia. Aktiivisten pintojen päälle asetetaan sähköä johtavat • · · diffuusio/elektrodilevyt (3, 4), joista anodidiffuusiolevy on merkitty viitenumerolla 3 ja • · :.’*i katodidiffuusiolevy on merkitty viitenumerolla 4. Diffuusio/elektrodilevyt (3, 4) on • ♦ · kytketty ulkoiseen sähköiseen jännitelähteeseen 13, 14. Elektrodi/diffuusiolevyt (3, 4) • ·· :·*·: koostuvat kennon ulkopuolisista alueista, ns. kytkentäalueista 11 ja 12, kaasua ja/tai • · · " 25 nestettä läpäisevistä diffuusioalueista 5 ja 6 sekä diffuusiotilan rajaavista • · *···* tiivistepinnoista 15 ja 16. Elektrodi/diffuusiolevyt 3,4 on valmistettu sähköä johtavasta aineesta.The electrolyte cell 1 shown in Figure 1 is for electrolysis of water. The cell is shown with components separately for illustrative purposes. The electrolyte is a polymer film 2 whose surfaces are made active by coating the film on both sides with a suitable noble metal alloy. For example, 20 platinum metals and their alloys are used as precious metal alloys. On the active surfaces, electrically conductive • · · diffusion / electrode plates (3,4), of which the anode diffusion plate is designated by reference numeral 3 and • ·:. *, The cathode diffusion plate (3, 4) are • ♦ · connected to an external electrical voltage source 13, 14. Electrode / diffusion plates (3, 4) • ··: · * ·: consist of areas outside the cell, so-called. switching areas 11 and 12, gas and / or • · · 25 fluid-permeable diffusion zones 5 and 6, and diffusion space boundary sealing surfaces 15 and 16. Electrode / diffusion plates 3,4 are made of a conductive material.

·· • · • Φ9 • · · • ♦ • · *:* Kuvion 1 mukaisessa keksinnön suoritusmuodossa suoritetaan elektrolyysi 30 prosessissa, jossa tuotetaan vetykaasua. Vesi johdetaan kennoon 1 sisääntulon 9 läpi «·« '···* kanavalevyssä 8 olevien kanavien 7 kautta. Kanavalevyn kanavista 7 vesi siirtyy :/.j diffuusiolevyn 3 diffuusioalueen 5 reikien läpi polymeerikalvon 2 pinnalle. Sen jälkeen • · · elektrodi/diffuusiolevyjen 3 ja 4 kytkentäalueet 11 ja 12 kytketään sähköiseen jännitelähteeseen 13, 14, jolloin elektrolyytin yli muodostuu sähköinen potentiaali. Kun 35 vesimolekyyli joutuu kosketuksiin aktiiviseksi tehdyn anodipuolen (sisääntulopuolen) 5 118344 pinnan kanssa, se hajaantuu happi- ja vetyioneiksi O2' ja H*. Kukin happi-ioni luovuttaa elektrolyytin anodipuolen pinnalle elektronin ja kaksi happiatomia yhtyy happimolekyyliksi 02, joka johdetaan ulos kennosta diffuusiolevyn 3 läpi kanavalevyjen kanavien kautta ulostuloon 19. Vetyioni kulkeutuu protonina kalvon 2 läpi katodille 4, 5 mistä se saa elektronin. Kaksi vetyatomia muodostaa katodilla vetymolekyylin H2, joka johdetaan diffuusiolevyn 4 läpi kanavalevyssä 10 olevien kanavien (ei näytetty) sekä ulostulon 17 kautta pois kennosta. Kanavalevyn 10 tehtävänä on sekä tukea elektrodia että toimia tilana, johon vety johdetaan. Eräissä suoritusmuodoissa tiivisteet 20 on integroitu kanavalevyjen kanssa tai elektrodien kanssa samaan rakenteeseen.In the embodiment of the invention according to Fig. 1, electrolysis 30 is carried out in the process of producing hydrogen gas. The water is led to the cell 1 through the inlet 9 through the channels 7 in the channel plate 8. From the channels 7 of the channel plate, water passes through the holes in the diffusion region 5 of the diffusion plate 3 to the surface of the polymer film 2. Thereafter, the switching regions 11 and 12 of the electrode / diffusion plates 3 and 4 are coupled to an electrical voltage source 13, 14, whereby an electric potential is formed across the electrolyte. After 35 water molecule comes into contact on the active anode side (the input side) with surface 5 118 344, it disperses the oxygen and hydrogen ions, O 2 'and H *. Each of the oxygen-ion electrolyte to the anode side surface of the transferred electrons and two oxygen atoms agrees with the oxygen molecule 02, which is led out of the cell via diffusion through channels in the channel plates 3 to the output 19. The hydrogen ion migrates prototype Nina membrane 2 through the cathode 4, 5 where it receives an electron. The two hydrogen atoms on the cathode form the hydrogen molecule H2, which is passed through the diffusion plate 4 through the channels (not shown) in the channel plate 10 and the outlet 17 out of the cell. The function of the channel plate 10 is to support both the electrode and to act as a space into which hydrogen is introduced. In some embodiments, the seals 20 are integrated with the channel plates or in the same structure as the electrodes.

1010

Jotta syntynyt vety voidaan paineistaa ja kerätä talteen, kenno on tehtävä mahdollisimman kaasutiiviiksi. Tiivisteet 20 estävät kaasun tai veden vuotoa. Tiivistys on tehtävä erittäin huolellisesti, sillä pienimolekyylisenä vety tunkeutuu pienistäkin vuotokohdista tehden kennon käyttökelvottomaksi tai aikaansaaden joka tapauksessa 15 turvallisuusriskin. Mitä useammasta osasta kennorunko koostuu, sen useampi tiiviste ja tarkasti koneistettu tiivistyspinta tarvitaan.In order to pressurize and recover the hydrogen produced, the cell must be made as gas-tight as possible. Seals 20 prevent gas or water leakage. The sealing must be done very carefully, since small molecules of hydrogen penetrate even the smallest leakage points, rendering the cell unusable or, in any case, creating 15 security risks. The more parts the cell body consists of, the more gaskets and a precisely machined sealing surface are required.

Lämpö johdetaan kennon ulkopuolelle elektrodi/diffuusiolevyjen 3 ja 4 kautta.Heat is supplied to the outside of the cell via electrode / diffusion plates 3 and 4.

20 Kuvion 1 mukaisessa ratkaisussa kennoa käytetään kaasun tuottamiseen. Polttokennon käytössä energian tuottoa varten vetykaasua johdetaan anodille (+), • · V·: missä se hajoaa atomeiksi ja luovuttaa elektroneja.In the solution of Figure 1, the cell is used to produce gas. When using a fuel cell for energy production, hydrogen gas is conducted to the anode (+), where it decomposes into atoms and releases electrons.

··« • · • · • ·· * ·#·· «• · • · • ·· * · #

Anodireaktio: \*·: 25 ·*· : 2 H2 - 4 e' -> 4 H+ • · ♦ 9Anode Reaction: \ * ·: 25 · * ·: 2 H2 - 4 e '-> 4 H + • · ♦ 9

Protonit (H*) kulkevat elektrolyyttikalvon läpi katodille. Elektronit kulkevat ulkopuolisen • · ’*:** virtapiirin kautta katodilta anodille.Protons (H *) pass through an electrolytic membrane to the cathode. Electrons pass through an external · · '*: ** circuit from the cathode to the anode.

30 Katodireaktio: *·· • · 9 9 999 930 Cathode Reaction: * ·· • · 9 9,999 9

Happea johdetaan katodille, missä se yhdistyy vedyn kanssa vedeksi.Oxygen is supplied to the cathode where it is combined with hydrogen into water.

··· 9 9 9 9 999 02 + 4 e + 4 H+ -► 2 H20 35 118344 6··· 9 9 9 9 999 02 + 4 e + 4 H + -► 2 H20 35 118344 6

Kuviossa 2 esitettyä keksinnön mukaista kennorakennetta voidaan käyttää joko kuvion 1 mukaisessa yksikkökennoratkaisussa tai jossain muussa yksikkökennossa, jossa on kanavalevyt. Koko kennosto kootaan peräkkäin asetettavista yksikkökennoista ja puristetaan päätylevyjen väliin pinnapulteilla. Polymeerielektrolyytin ja elektrodien 5 väliset kontaktit on saatava mahdollisimman hyväksi, sillä pienikin välimatka niiden välillä aiheuttaa sen, että sähkövirta ei pääse kulkemaan niiden läpi.The cellular structure of the invention shown in Figure 2 can be used either in the unit cell solution of Figure 1 or in another unit cell having duct plates. The entire honeycomb assembly is assembled from successive unit cells and pressed between the end-plates by means of surface bolts. The contacts between the polymer electrolyte and the electrodes 5 must be made as good as possible, since even a small distance between them causes the electric current to pass through them.

Kuvion 2 mukaisessa ratkaisussa elektrodilevyjen (3, 4) taakse on asennettu kanavalevyt (8, 10) niin, että ensimmäisen levyn (8) kanavien väliset harjakohdat (25) 10 osuvat toisen levyn (10) kanavien (7’) kohdalle kuvan 2 mukaisesti ja vastaavasti toisen levyn (10) harjakohdat (25’) osuvat ensimmäisen levyn (8) kanavien (7) kohdalle. Koska eletrodilevyt 3 ja 4 sekä elektrolyyttikalvo 2 ovat joustavia, muodostuu rakenteeseen joustokohta kanavaharjojen 25, 25’ kohdalle. Tästä johtuen koko rakenne joustaa niin, että kenno voidaan puristaa tiivisteisiin 20 asti niin pitkälle, että 15 tiivistys varmistuu samalla kun yhteys elektrolyyttikalvon ja elektrodilevyjen välillä muodostuu mahdollisimman hyväksi koko pinnan alalta.In the solution of Figure 2, duct plates (8, 10) are mounted behind the electrode plates (3,4) so that the brush points (25) 10 between the channels of the first plate (8) are aligned with the channels (7 ') of the second plate (10) respectively, the ridges (25 ') of the second plate (10) coincide with the channels (7) of the first plate (8). Since the electrode plates 3 and 4 and the electrolyte film 2 are flexible, a flexible point is formed in the structure at the channel ridges 25, 25 '. As a result, the entire structure is resilient so that the cell can be pressed down to the seals 20 so that the seal 15 is secured while the connection between the electrolyte film and the electrode plates is maximized over the entire surface area.

Kuvion 3 mukaisessa tekniikan tason ratkaisussa kanavalevyt (8, 10) on asennettu niin, että ensimmäisen levyn (8) kanavien väliset harjakohdat (25) osuvat toisen levyn 20 (10) harjakohtien (25’) kohdalle ja vastaavasti toisen levyn (10) kanavakohdat (7’) ensimmäisen levyn (8) kanavien (7) kohdalle.In the prior art solution of Fig. 3, the duct plates (8, 10) are mounted such that the ridges (25) between the channels of the first plate (8) coincide with the ridges (25 ') of the second plate 20 (10) 7 ') at the channels (7) of the first plate (8).

• · • · · • ·· • 9 Tällöin rakenne ei pääse joustamaan ja elektrolyytin ja elektrodien välinen kontakti ♦ ·· saattaa jäädä paikoitellen syntymättä levyjen paksuuseroista johtuen.9 In this case, the structure will not be resilient and the contact between the electrolyte and the electrodes ♦ ·· may not occur at times due to differences in plate thickness.

:N 25 • · ·: N 25 • · ·

Edellä selostettuja keksinnön mukaisia kuvioiden 1 ja 2 suoritusmuotoja ei ole tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan yksityiskohdat voivat vaihdella ·· • *" patenttivaatimuksessa esitetyn keksinnön ja alan ammatti-ihmisen osaamisen • · 9 9 9 *···* puitteissa. Siten esimerkiksi kanavien ja harjakohtien reunat voivat olla pyöristettyjä 30 ym.The above-described embodiments of Figures 1 and 2 according to the invention are not intended to limit the invention, but the details may vary within the scope of the invention and the skill of the person skilled in the art. edges can be rounded to 30 etc.

#99 9 9 9 9 999 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 • 99 9 · 9 9 999# 99 9 9 9 9 999 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 • 99 9 · 9 9 999

Claims (2)

1. Cellkonstruktion (1), där en polymermembran (2) fungerar som en elektrolyt, elektrodskivor (3,4) som placerats ovanpä de aktiva ytorna av polymermembranen 5 (2) samt kanalskivor (8, 10) med kanaler (7, 7’) och asar (25, 25’), känneteck n a d därav, att i den hopsatta konstruktionen är äsarna (25, 25’) mellan kanalerna (7, 7’) av den ena kanalskivan (8, 10) mittemot kanalerna av den andra skivan för att förbättra förbindelsen mellan elektrolytmembranen (2) och elektrodskivorna (3, 4), vilken cellkonstruktion är pressad ända fram till tätningarna (20) pä sädant sätt, 10 att konstruktionen är utan öppningar vid tätningarna och att ett flexibelt ställe har uppstätt vid kanaläsarna (25, 25’) tack väre att storleken pä äsställena (25, 25’) är smalare än kanalställena (7, 7’).A cell structure (1), wherein a polymer membrane (2) acts as an electrolyte, electrode discs (3,4) placed on top of the active surfaces of polymeric membranes 5 (2) and channel discs (8, 10) with channels (7, 7 '). ) and axes (25, 25 '), characterized in that in the assembled construction, the axes (25, 25') between the channels (7, 7 ') of one channel disk (8, 10) are opposite the channels of the other disk. to improve the connection between the electrolyte membranes (2) and the electrode discs (3, 4), which cell structure is pressed all the way up to the seals (20) in such a manner that the structure is without openings at the seals and that a flexible position has been established at the channel readers ( 25, 25 ') due to the size of the ridge sites (25, 25') being narrower than the channel sites (7, 7 '). 2. Förfarande för att sätta ihop en cellkonstruktion (1), där en polymermembran (2) 15 fungerar som en elektrolyt, elektrodskivor (3, 4) som placerats ovanpä de aktiva ytorna av polymermembranen (2) samt kanalskivor (8, 10) med kanaler (7, 7’) och äsar (25, 25’), kännetecknat därav, att nämnda komponenter sätts ihop sä att i den hopsatta konstruktionen kommer ässtället (25, 25’) att träffa stället för kanalerna (7, 7') av den ena kanalskivan (8, 10) för att förbättra förbindelsen 20 mellan elektrolytmembranen (2) och elektrodskivorna (3, 4), och vilken cellkonstruktion pressas ända fram tili tätningarna (20) pä sädant sätt, att konstruktionen är utan öppningar vid tätningarna och att ett flexibelt ställe uppstär *·”,’· vid kanaläsarna (25, 25’). « · • • · ··· • · * · · • »· • · ««· • · • · ♦ ·· ·« • M ··· • t • · • m · • · *·· • · • · M» 1 · • · · • ·« I » • · · • · · »··A method of assembling a cell structure (1), wherein a polymer membrane (2) acts as an electrolyte, electrode discs (3, 4) placed on top of the active surfaces of the polymeric membranes (2), and channel discs (8, 10) with channels (7, 7 ') and axes (25, 25'), characterized in that said components are assembled such that in the assembled structure the yoke site (25, 25 ') will hit the location of the channels (7, 7') by one channel plate (8, 10) for improving the connection 20 between the electrolyte membranes (2) and the electrode discs (3, 4), and which cell structure is pressed all the way to the seals (20) in such a way that the structure is without openings at the seals and that a flexible position is raised by the channel readers (25, 25 '). «· • • · ··· · · · · · · · · · · · · · · · · ♦ ·· ·« • M ··· • t • · • m · • · * ·· • · • M · 1 · · · · · · · · · · · · ·
FI20020020A 2002-01-08 2002-01-08 Cell structure and method of assembly FI118344B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20020020A FI118344B (en) 2002-01-08 2002-01-08 Cell structure and method of assembly

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20020020A FI118344B (en) 2002-01-08 2002-01-08 Cell structure and method of assembly
FI20020020 2002-01-08

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20020020A0 FI20020020A0 (en) 2002-01-08
FI20020020A FI20020020A (en) 2003-07-09
FI118344B true FI118344B (en) 2007-10-15

Family

ID=8562699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20020020A FI118344B (en) 2002-01-08 2002-01-08 Cell structure and method of assembly

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI118344B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI20020020A (en) 2003-07-09
FI20020020A0 (en) 2002-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3556201B2 (en) Single electrode type cell pack for direct methanol fuel cell
JP2994914B2 (en) Fuel cell
US20080096075A1 (en) Electrochemical Device
JPH10510390A (en) PEM fuel cell
US20060228619A1 (en) Electrochemical cell structure
JP3242736B2 (en) Electrochemical device
KR100571821B1 (en) Direct methanol fuel cell and portable computer having the same
KR20100006221A (en) Stack and fuel cell power generation system having the same
CN101331632B (en) Fuel cell and gasket
JP2001297779A (en) Fuel cell system
US20230145019A1 (en) Device and method for carbon dioxide electrolysis or carbon monoxide electrolysis
CN100492735C (en) Solid electrolyte fuel cell unit
JPH11162478A (en) Separator for fuel cell
US20080138695A1 (en) Fuel Cell
JP6117745B2 (en) Fuel cell stack
JP2003331905A (en) Fuel cell with polymer electrolyte
KR101327432B1 (en) Bipolar plate and fuel cell stack or water electrolysis cell stack having the same
US20060216558A1 (en) Monitor connection of fuel cell stack
FI118344B (en) Cell structure and method of assembly
KR100387244B1 (en) Monopolar cell pack of direct methanol fuel cell
US20220320532A1 (en) Fuel cell unit
JP2013171653A (en) Fuel cell
US20070207368A1 (en) Method and apparatus for electrochemical flow field member
US20060099480A1 (en) Electrochemical cell bipolar plate with sealing feature
RU2444095C1 (en) Electrochemical device

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 118344

Country of ref document: FI

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: ISLANDSVETNI EHF

Free format text: ISLANDSVETNI EHF

MM Patent lapsed