JP2006156398A - バイポーラプレートおよび直接液体燃料電池スタック - Google Patents

バイポーラプレートおよび直接液体燃料電池スタック Download PDF

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Abstract

【課題】流体の圧力損失および流体の濃度勾配を減少させたバイポーラプレートおよび直接液体燃料電池スタックを提供する。
【解決手段】燃料を供給または排出する通路としてプレート面に対して垂直に貫通された複数の燃料通路ホール130a,130b,132a,132bが形成され,それぞれ上記燃料通路ホールと連通し,上記燃料が流動する流路チャンネル110が両面に形成された直接液体燃料電池用のバイポーラプレート100において,上記燃料通路ホールと連結されたマニホールド112と,上記マニホールドに連結された複数の流路チャンネルと,を備え,上記流路チャンネルは,均等に複数のグループに分けられており,上記各グループの流路チャンネルは,蛇行形状の流路を形成し,各流路チャンネルの経路長は,それぞれ実質的に同一であることを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は,バイポーラプレートおよび直接液体燃料電池スタックに関する。
直接液体燃料電池は,メタノール,エタノールなどの有機化合物燃料と酸化剤である酸素との電気化学反応によって電気を生成する発電装置であって,エネルギー密度および電力密度が非常に高く,メタノールなどの液体燃料を直接使用するため,燃料改質器などの周辺装置が不要であり,燃料の保存および供給が容易であるという長所がある。
直接液体燃料電池の単位セルは,図1に示したように,アノード電極2とカソード電極3との間に電解質膜1が介在されて,メンブレイン電極アセンブリ(Membrane Electrode Assembly:MEA)構造を形成する。アノード電極2およびカソード電極3それぞれの構造は,燃料の供給および拡散のための燃料拡散層22,32と燃料の酸化/還元反応が起こる触媒層21,31,そして電極支持体23,33を備える。電極反応のための触媒層21,31は,低温でも優れた特性を有する白金のような貴金属触媒を使用することができる。また,反応副生成物である一酸化炭素による触媒被毒現象を防止するために,ルテニウム,ロジウム,オスミウム,ニッケルのような遷移金属を含む合金を使用することができる。電極支持体23,33は,炭素紙,炭素織物などが使用され,燃料の供給と反応生成物の排出とが容易になるように撥水処理して使用される。電解質膜1は,厚さが50〜200μmである高分子膜であって,水分を含有し,イオン伝導性を有する水素イオン交換膜が使用される。
メタノールおよび水を混合燃料として使用する直接メタノール燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell:DMFC)の電極反応は,燃料が酸化するアノード反応と水素イオンおよび酸素の還元によるカソード反応とで構成され,反応式は,次の通りである。
CHOH+HO→CO+6H+6e(Anode reaction)・・・反応式1
3/2 O+6H+6e→3HO(Cathode reaction)・・・反応式2
CHOH+3/2 O→2HO+CO(Overall reaction)・・・反応式3
酸化反応(反応式1)が起こるアノード電極2では,メタノールと水との反応によって,二酸化炭素,6個の水素イオンおよび電子が生成され,生成された水素イオンは,水素イオン交換膜1を経てカソード電極3に伝えられる。還元反応(反応式2)が起こるカソード電極3では,水素イオンと外部回路(図示せず)を通じて伝えられた電子,そして酸素間の反応によって水が生成される。したがって,DMFCにおける総括反応(反応式3)は,メタノールと酸素とが反応して,水と二酸化炭素とを生成する反応となる。
DMFCの単位セルの発生電圧は,理論的には,1.2Vほどであるが,常温,常圧条件で開回路電圧は,1V以下となり,実際作動電圧は,活性化過電圧および抵抗過電圧による電圧降下が起こるため,0.4〜0.6Vほどとなる。したがって,所望の容量の電圧を得るためには,数枚の単位セルを直列に連結せねばならない。
スタック電池は,数枚の単位セルが積層されたものであり,積層された単位セルは,電気的に直列連結されたものである。単位セルの間には,導電性プレートであるバイポーラプレート4が介在されて電気的に隣接した単位セルを電気的に相互連結する。
バイポーラプレート4としては,電気伝導性および機械的強度に優れ,かつ加工性の良好な黒鉛ブロックが主に適用され,メタルまたは伝導性高分子が含まれている複合材料によるブロックも適用される。バイポーラプレート4の両面には,接触されるアノード2とカソード3とにそれぞれ燃料(メタノール)と空気とを独立的に供給するための流路チャンネル41,42が形成されている。スタックの中間に位置するバイポーラプレート4の両面に空気チャンネル42および燃料チャンネル41がそれぞれ形成されており,スタックの終端には,それぞれ接触される電極2,3に燃料または酸素を供給するモノポラープレートのエンドプレート(図示せず)が配置される。エンドプレートには,接触される単位セルに空気または燃料を供給するチャンネル(図1の41,42参照)が形成されている。
図2は,従来のバイポーラプレートの一面,例えば,燃料チャンネル41が形成された面を示す平面図である。
図2を参照すると,従来のバイポーラプレート4には,MEAが配置される電極領域47に複数の燃料チャンネル41が,蛇行形状で上部が開放されて形成されている。電極領域47の外側には,燃料チャンネル41の入口または出口と連結されるマニホールド46と,マニホールド46に連通されて液体燃料または酸化剤燃料を供給または排出する通路であり,バイポーラプレート4を貫通する燃料通路ホール43a,43b,44a,44bが形成されている。燃料通路ホール43a,43b,44a,44bは,それぞれ液体燃料の入口43a,出口43bおよび酸化剤の入口44a,出口44bを形成する。
また,従来から,バイポーラプレートに設ける流路チャンネルが蛇行形状で形成される技術が提案されている(たとえば,特許文献1を参照)。
米国特許第6309773号明細書
しかし,図2に示された蛇行形状の燃料チャンネル41では,燃料が流入される燃料通路ホール43aから,燃料および反応生成物が排出される燃料通路ホール43bまでの間での燃料チャンネル41内の燃料の燃料濃度勾配が大きい。すなわち,燃料電池に使用される燃料は,水とメタノールの混合水溶液であり,燃料通路ホール43aから供給された燃料は,燃料チャンネル41を通りながら,触媒層21,31によって徐々に消耗されるため,燃料の濃度は,入口側に比べて薄くなっていく。したがって,燃料通路ホール43aと燃料通路ホール43bとの間に燃料濃度勾配(濃度差)が生じる。
また,燃料電池の反応速度は,燃料の濃度に比例する。したがって,バイポーラプレート4で,燃料の濃度が高い部分は反応速度が速く,電極反応が活発に行われる反面,濃度が低い部分は反応速度が遅いため,電極反応が相対的に遅い。そのため,一般的に,燃料濃度が高い燃料チャンネル41の入口側で電極反応が活発に行われ,燃料濃度が低い出口側で電極反応が遅くなる。このような電極反応の不均衡は,電極全体の性能を低下させ,電極(MEA)の寿命にも悪影響を及ぼす。以上の点から,バイポーラプレートの流路チャンネルにおいて,燃料の濃度勾配が生じることを防止することはできないが,濃度勾配の差を減少させ,バイポーラプレート全体として燃料の濃度を相対的に均一化させる必要がある。
さらに,燃料通路ホール43aおよび燃料通路ホール43bが同じ側面に形成された場合,複数の流路で構成された燃料チャンネル41は,各流路間の経路長に差が発生するため,流速に差が発生しうる。また,図2に示された蛇行形状の燃料チャンネルでは,流路の長さが長いので,圧力損失が大きいという問題があった。
そこで,本発明は,上記問題に鑑みてなされたものであり,本発明の目的とするところは,流体の圧力損失および流体の濃度勾配を減少させたバイポーラプレートおよび直接液体燃料電池スタックを提供することにある。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,燃料を供給または排出する通路としてプレート面に対して垂直に貫通された複数の燃料通路ホールが形成され,それぞれ上記燃料通路ホールと連通し,上記燃料が流動する流路チャンネルが両面に形成された直接液体燃料電池用のバイポーラプレートにおいて:上記燃料通路ホールと連結されたマニホールドと;上記マニホールドに連結された複数の流路チャンネルと;を備え,上記流路チャンネルは,均等に複数のグループに分けられており,上記各グループの流路チャンネルは,蛇行形状の流路を形成し,各流路チャンネルの経路長は,それぞれ実質的に同一であることを特徴とする,バイポーラプレートが提供される。
上記各グループの流路チャンネルは,直線部と;上記流路の方向を変える転向部と;
からなり,上記転向部で,相互に平行な複数の上記直線部が合わせられ,さらに相互に平行な複数の上記直線部に分けられてもよい。
上記バイポーラプレートにおいて,上記燃料が供給または排出する一対の上記燃料通路ホールは,対角線位置に配置されてもよい。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,燃料を供給または排出する通路としてプレート面に対して垂直に貫通された複数の燃料通路ホールが形成され,それぞれ上記燃料通路ホールと連通し,上記燃料が流動する流路チャンネルが両面に形成された直接液体燃料電池用のバイポーラプレートにおいて:上記燃料通路ホールと連結されたマニホールドと;上記各マニホールドに連結された複数の分岐路と;上記各分岐路と連結された入口部または出口部と;相互に対応する一対の上記入口部と上記出口部との間に連結された複数の相互に平行な流路チャンネルと;を備えることを特徴とする,バイポーラプレートが提供される。
上記バイポーラプレートにおいて,上記燃料が供給または排出する一対の上記燃料通路ホールは,対角線位置に配置されてもよい。
上記分岐路は,相互独立的に形成されてもよい。
上記流路チャンネルは,均等に複数のグループに分けられ,上記各グループに連結された上記分岐路の総長さは,ほぼ同一であるとしてもよい。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,電解質膜の両面にそれぞれ設けられたアノード電極およびカソード電極を備えるメンブレイン電極アセンブリが積層された複数のバイポーラプレートの間に介在された直接液体燃料電池スタックにおいて:上記バイポーラプレートは,上記アノード電極および上記カソード電極に燃料を供給または排出する通路であって,プレート面に対して垂直に貫通された複数の燃料通路ホールと;上記燃料通路ホールと連結されたマニホールドと;上記マニホールドに連結された複数の流路チャンネルと;を備え,上記流路チャンネルは,均等に複数のグループに分けられており,上記各グループの上記流路チャンネルは,蛇行形状の流路を形成し,上記各流路チャンネルの経路長は,実質的に同一であることを特徴とする,直接液体燃料電池スタックが提供される。
上記各グループの流路チャンネルは,直線部と;上記流路の方向を変える転向部と;
からなり,上記転向部で相互に平行な複数の上記直線部が合わせられ,さらに相互に平行な複数の上記直線部に分けられるとしてもよい。
上記バイポーラプレートにおいて,上記燃料が供給または排出する一対の上記燃料通路ホールは,対角線位置に配置されてもよい。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,電解質膜の両面にそれぞれ設けられたアノード電極およびカソード電極を備えるメンブレイン電極アセンブリが積層された複数のバイポーラプレートの間に介在された直接液体燃料電池スタックにおいて:上記バイポーラプレートは,上記アノード電極および上記カソード電極に燃料を供給または排出する通路であって,プレート面に対して垂直に貫通された複数の燃料通路ホールと;上記燃料通路ホールと連結されたマニホールドと;上記各マニホールドに連結された複数の分岐路と;上記各分岐路と連結された入口部または出口部と;相互に対応する一対の上記入口部と上記出口部との間に連結された複数の相互に平行な流路チャンネルと;を備えることを特徴とする,直接液体燃料電池スタックが提供される。
上記バイポーラプレートにおいて,上記燃料が供給または排出する一対の上記燃料通路ホールは,対角線位置に配置されてもよい。
上記分岐路は,相互独立的に形成されてもよい。
以上説明したように,本発明によれば,流体の圧力損失および流体の濃度勾配を減少させることができる。
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書および図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1の実施形態)
まず,本発明の第1の実施形態にかかるバイポーラプレートについて説明する。図3は,本実施形態にかかるバイポーラプレートの一面,例えば,液体燃料の流路が形成された面を示す平面図であり,図4は,図3のIV−IV線の断面図である。
図3および図4を参照すると,バイポーラプレート100の表面上である一面には,液体燃料が流動する流路チャンネル110が形成されており,その他面には,酸化剤が流動する流路チャンネル110が形成されている。流路チャンネル110は,MEA(図1の1参照)が配置される電極領域102内に形成されている。
流路チャンネル110の入口および出口は,マニホールド112と連通されている。マニホールド112は,液体燃料または酸化剤燃料を供給または排出する通路であって,バイポーラプレート100を貫通する燃料通路ホール130a,130b,132a,132bに連通されている。燃料通路ホール130a,130b,132a,132bは,それぞれ液体燃料の入口130a,出口130bと,酸化剤の入口132a,出口132bとを形成する。燃料通路ホール130a,130b,132a,132bは,プレート面に垂直に貫通する。ここで,プレート面とは,バイポーラプレート100の表面であり,流路チャンネル110が形成される面である。
マニホールド112に連結される流路チャンネル110は,複数のグループ,例えば,2つのグループに分けられ,各グループに属する流路チャンネル110は,電極領域102内でそれぞれ同じ広さの中で形成される。すなわち,2つのグループに分けられる場合,電極領域102を均等に2つの領域に分け,それぞれの領域内に,流路チャンネル110がグループごとに形成される。各グループに属する流路チャンネル110は,蛇行形状の流路であって,直線部114と,転向部116とで構成されている。複数の直線部114を通過した流路は,転向部116で合流し,再び複数の直線部114に分割されることを反復する。このような流路の分割と合流とを反復する構造は,各グループ内で流路チャンネル110間の燃料濃度勾配を減少させる効果がある。
また,本発明の第1実施形態によるバイポーラプレート100は,全体を一つの蛇行形状の流路に形成することと比較して,流路の経路長が約1/2に減少する。すなわち,マニホールド112部分で分けられたグループの数に対応して経路長が減少する。したがって,一側のマニホールド112から他側のマニホールド112までの経路長が短くなるので,それに応じて電極領域での濃度勾配は減少する。
相互対応する燃料通路ホール130aおよび130b,132aおよび132bは,対角線位置に配置される,すなわちバイポーラプレート100の対角線方向に形成されるので,各流路チャンネルの経路長は,それぞれほぼ同一長さになる。
なお,本実施形態では,各グループに属する流路チャンネルが,反復して合流され,かつ分割される過程を有するが,必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち,各グループに属する流路チャンネルが,図2に示された流路チャンネルのように相互独立的に形成されうる。すなわち,蛇行形状の流路チャンネルとして形成されてもよい。
バイポーラプレート100において,各流路チャンネルでの流体の流速をシミュレーションした結果,その流速はほぼ一定であることが分かっている。
図5は,図3に示した本発明の第1の実施形態にかかるバイポーラプレートが適用された直接液体燃料電池スタックの断面図であり,該実施形態と実質的に同じ構成要素には,同じ参照番号を使用し,ここでは,詳細な説明は省略する。
図5を参照すると,燃料電池スタックには,複数のMEAが積層されており,MEA間には,導電性プレートであるバイポーラプレート100が配置されている。各MEAは,メンブレイン140を中央として,その両側にアノード電極142およびカソード電極144が配置されている。スタックの上下には,終端導電性プレート160a,160bが配置されている。この終端導電性プレート160a,160bは,その一面のみがMEAと接触するので,バイポーラプレート100の一面の形状,すなわち片側面のみの形状を有する。その作用は,バイポーラプレート100と同じである。終端導電性プレート160a,160bの外側面に電流集電板170a,170bが配置される。MEA,それらの間に配置されたバイポーラプレート100,スタック上下に配置された終端導電性プレート160a,160bおよび電流集電板170a,170bは,固定用エンドプレート180a,180bの両方によって挟まれ,互いに螺合固定される。
符号150は,シーリング剤,例えば,ガスケットであり,燃料通過ホール130a,130b,132a,132bからの液体燃料または酸化剤(空気)がアノード電極142またはカソード電極144と連通されることを防止する。
(第2の実施形態)
図6は,本発明の第2の実施形態にかかるバイポーラプレートの一面,例えば,液体燃料の流路が形成された面の平面図である。
図6を参照すると,バイポーラプレート200の表面上には,液体燃料が流動する流路チャンネル210が形成されている。流路チャンネル210は,MEAが配置される電極領域202内に形成されている。
流路チャンネル210は,相互平行に配置されており,複数のグループ,例えば,4つのグループに分けられている。各グループの流路チャンネル210の入口および出口は,入口部214および出口部216に連結されており,入口部214および出口部216は,それぞれ分岐路218を経由してマニホールド212に連通されている。マニホールド212は,液体燃料または酸化剤燃料を供給または排出する通路であって,バイポーラプレート200を貫通する燃料通路ホール230a,230b,232a,232bに連通されている。燃料通路ホール230a,230b,232a,232bは,それぞれ液体燃料の入口230a,出口230bと,酸化剤の入口232a,出口232bとを形成する。
分岐路218は,相互に連通されないように独立的に形成され,相互対応する燃料通過ホール230aおよび230bは,対角線方向に形成される。各グループに連結された分岐管の総長さ,すなわちそれぞれのグループの燃料通過ホール230aと入口部214間の長さおよび燃料通過ホール230bと出口部216間の長さの総和である分岐路218の長さは,それぞれ実質的に同一長さである。
本発明の第2の実施形態にかかるバイポーラプレート200は,全体を一つの蛇行形状の流路に形成することと比較して,燃料の流れる流路チャンネルの長さが短いので,電極領域での濃度勾配が減少する。また,流路チャンネルでの圧力損失が減少する。
以上説明したように,本発明によれば,電極領域を複数の区域に分けて流路チャンネルが形成されており,燃料を流す流路の長さが短く,各流路チャンネルの流路長さがほぼ同じである。その結果,流体の流路チャンネル間での濃度勾配が減少し,また,流路チャンネルでの圧力損失が減少する。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は,バイポーラプレートおよび直接液体燃料電池スタックに適用可能である。
一般的な直接液体燃料電池の単位セル構造を示す断面図である。 従来のバイポーラプレートの一面を示す平面図である。 本発明の第1の実施形態にかかるバイポーラプレートの平面図である。 図3のIV−IV線の断面図である。 本発明の第1の実施形態にかかるバイポーラプレートが適用された直接液体燃料電池スタックの断面図である。 本発明の第2の実施形態にかかるバイポーラプレートの平面図である。
符号の説明
100 バイポーラプレート
102 電極領域
110 流路チャンネル
112 マニホールド
114 直線部
116 転向部
130a,130b,132a,132b 燃料通路ホール

Claims (14)

  1. 燃料を供給または排出する通路としてプレート面に対して垂直に貫通された複数の燃料通路ホールが形成され,それぞれ前記燃料通路ホールと連通し,前記燃料が流動する流路チャンネルが両面に形成された直接液体燃料電池用のバイポーラプレートにおいて:
    前記燃料通路ホールと連結されたマニホールドと;
    前記マニホールドに連結された複数の流路チャンネルと;
    を備え,
    前記流路チャンネルは,均等に複数のグループに分けられており,
    前記各グループの流路チャンネルは,蛇行形状の流路を形成し,
    各流路チャンネルの経路長は,それぞれ実質的に同一であることを特徴とする,バイポーラプレート。
  2. 前記各グループの流路チャンネルは,
    直線部と;
    前記流路の方向を変える転向部と;
    からなり,
    前記転向部で,相互に平行な複数の前記直線部が合わせられ,さらに相互に平行な複数の前記直線部に分けられることを特徴とする,請求項1に記載のバイポーラプレート。
  3. 前記バイポーラプレートにおいて,前記燃料が供給または排出する一対の前記燃料通路ホールは,対角線位置に配置されたことを特徴とする,請求項1または2に記載のバイポーラプレート。
  4. 燃料を供給または排出する通路としてプレート面に対して垂直に貫通された複数の燃料通路ホールが形成され,それぞれ前記燃料通路ホールと連通し,前記燃料が流動する流路チャンネルが両面に形成された直接液体燃料電池用のバイポーラプレートにおいて:
    前記燃料通路ホールと連結されたマニホールドと;
    前記各マニホールドに連結された複数の分岐路と;
    前記各分岐路と連結された入口部または出口部と;
    相互に対応する一対の前記入口部と前記出口部との間に連結された複数の相互に平行な流路チャンネルと;
    を備えることを特徴とする,バイポーラプレート。
  5. 前記バイポーラプレートにおいて,前記燃料が供給または排出する一対の前記燃料通路ホールは,対角線位置に配置されたことを特徴とする,請求項4に記載のバイポーラプレート。
  6. 前記分岐路は,相互独立的に形成されたことを特徴とする,請求項4または5に記載のバイポーラプレート。
  7. 前記流路チャンネルは,均等に複数のグループに分けられ,
    前記各グループに連結された前記分岐路の総長さは,ほぼ同一であることを特徴とする,請求項6に記載のバイポーラプレート。
  8. 電解質膜の両面にそれぞれ設けられたアノード電極およびカソード電極を備えるメンブレイン電極アセンブリが積層された複数のバイポーラプレートの間に介在された直接液体燃料電池スタックにおいて:
    前記バイポーラプレートは,
    前記アノード電極および前記カソード電極に燃料を供給または排出する通路であって,プレート面に対して垂直に貫通された複数の燃料通路ホールと;
    前記燃料通路ホールと連結されたマニホールドと;
    前記マニホールドに連結された複数の流路チャンネルと;
    を備え,
    前記流路チャンネルは,均等に複数のグループに分けられており,
    前記各グループの前記流路チャンネルは,蛇行形状の流路を形成し,
    前記各流路チャンネルの経路長は,実質的に同一であることを特徴とする,直接液体燃料電池スタック。
  9. 前記各グループの流路チャンネルは,
    直線部と;
    前記流路の方向を変える転向部と;
    からなり,
    前記転向部で相互に平行な複数の前記直線部が合わせられ,さらに相互に平行な複数の前記直線部に分けられることを特徴とする,請求項8に記載の直接液体燃料電池スタック。
  10. 前記バイポーラプレートにおいて,前記燃料が供給または排出する一対の前記燃料通路ホールは,対角線位置に配置されたことを特徴とする,請求項8または9に記載の直接液体燃料電池スタック。
  11. 電解質膜の両面にそれぞれ設けられたアノード電極およびカソード電極を備えるメンブレイン電極アセンブリが積層された複数のバイポーラプレートの間に介在された直接液体燃料電池スタックにおいて:
    前記バイポーラプレートは,
    前記アノード電極および前記カソード電極に燃料を供給または排出する通路であって,プレート面に対して垂直に貫通された複数の燃料通路ホールと;
    前記燃料通路ホールと連結されたマニホールドと;
    前記各マニホールドに連結された複数の分岐路と;
    前記各分岐路と連結された入口部または出口部と;
    相互に対応する一対の前記入口部と前記出口部との間に連結された複数の相互に平行な流路チャンネルと;
    を備えることを特徴とする,直接液体燃料電池スタック。
  12. 前記バイポーラプレートにおいて,前記燃料が供給または排出する一対の前記燃料通路ホールは,対角線位置に配置されたことを特徴とする,請求項11に記載の直接液体燃料電池スタック。
  13. 前記分岐路は,相互独立的に形成されたことを特徴とする,請求項11または12に記載の直接液体燃料電池スタック。
  14. 前記流路チャンネルは,均等に複数のグループに分けられ,
    前記各グループに連結された前記分岐路の総長さは,ほぼ同一であることを特徴とする,請求項13に記載の直接液体燃料電池スタック。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009123678A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池用スタック
JP2009289727A (ja) * 2008-05-26 2009-12-10 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池用セパレータ及びこれを用いた燃料電池スタック
US7781121B2 (en) 2006-12-27 2010-08-24 Panasonic Corporation Fuel cell
JP2017511581A (ja) * 2014-04-07 2017-04-20 フオルクスワーゲン・アクチエンゲゼルシヤフトVolkswagen Aktiengesellschaft バイポーラプレート及び燃料電池

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100745742B1 (ko) * 2006-08-22 2007-08-02 삼성에스디아이 주식회사 바이폴라 플레이트 및 그것이 적층된 스택을 구비한연료전지
KR101420682B1 (ko) * 2007-12-28 2014-07-21 삼성전자주식회사 바이폴라 플레이트 및 그를 구비한 연료전지 스택
WO2013021037A1 (de) * 2011-08-11 2013-02-14 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur temperierung eines energiespeichers insbesondere für ein fahrzeug und verfahren zum herstellen derselben
KR101291753B1 (ko) 2012-08-28 2013-07-31 한국에너지기술연구원 션트전류 저감을 위한 레독스 흐름전지용 매니폴드 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지
KR101975972B1 (ko) * 2017-04-28 2019-09-11 전자부품연구원 유로 모듈을 포함하는 바이폴라 플레이트 및 이를 이용한 레독스 흐름 전지

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000182636A (ja) * 1998-12-14 2000-06-30 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池用セパレータ及び燃料電池
JP2001118588A (ja) * 1999-10-15 2001-04-27 Fuji Electric Co Ltd 固体高分子電解質型燃料電池
JP2003282099A (ja) * 2002-03-26 2003-10-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子電解質型燃料電池
WO2003083979A2 (en) * 2002-03-29 2003-10-09 Hydrogenics Corporation Fuel cell flow field plate
WO2004047210A2 (en) * 2002-11-18 2004-06-03 Protonex Technology Corporation Membrane based electrochemical cell stacks
JP2004281072A (ja) * 2003-03-12 2004-10-07 Toshiba Corp 燃料電池発電装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5686199A (en) 1996-05-07 1997-11-11 Alliedsignal Inc. Flow field plate for use in a proton exchange membrane fuel cell
US6146780A (en) * 1997-01-24 2000-11-14 Lynntech, Inc. Bipolar separator plates for electrochemical cell stacks
US6132895A (en) * 1998-03-09 2000-10-17 Motorola, Inc. Fuel cell
US5945232A (en) * 1998-04-03 1999-08-31 Plug Power, L.L.C. PEM-type fuel cell assembly having multiple parallel fuel cell sub-stacks employing shared fluid plate assemblies and shared membrane electrode assemblies
JP4542640B2 (ja) 1999-02-23 2010-09-15 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
US6309773B1 (en) 1999-12-13 2001-10-30 General Motors Corporation Serially-linked serpentine flow channels for PEM fuel cell
CN2429919Y (zh) * 2000-06-05 2001-05-09 信息产业部电子第十八研究所 质子交换膜燃料电池镶嵌结构双极板
US6503653B2 (en) * 2001-02-23 2003-01-07 General Motors Corporation Stamped bipolar plate for PEM fuel cell stack
GB2382455B (en) * 2001-11-07 2004-10-13 Intelligent Energy Ltd Fuel cell fluid flow field plates
DE10230395A1 (de) * 2002-07-05 2004-01-15 General Motors Corp., Detroit Leitfähiges Bauteil für elektrochemische Zellen sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils
CN2580609Y (zh) * 2002-10-24 2003-10-15 江苏隆源双登电源有限公司 直接甲醇燃料电池塑料双极板
JP4625627B2 (ja) 2002-11-28 2011-02-02 株式会社東芝 直接型燃料電池発電装置
KR100488723B1 (ko) * 2002-11-28 2005-05-11 현대자동차주식회사 요철구조의 기체유로를 갖는 연료 전지용 분리판
WO2005028709A1 (en) * 2003-09-22 2005-03-31 Hydrogenics Corporation Flow field plate arrangement
KR100563226B1 (ko) * 2004-08-10 2006-03-21 한국생산기술연구원 연료전지용 분리판

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000182636A (ja) * 1998-12-14 2000-06-30 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池用セパレータ及び燃料電池
JP2001118588A (ja) * 1999-10-15 2001-04-27 Fuji Electric Co Ltd 固体高分子電解質型燃料電池
JP2003282099A (ja) * 2002-03-26 2003-10-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子電解質型燃料電池
WO2003083979A2 (en) * 2002-03-29 2003-10-09 Hydrogenics Corporation Fuel cell flow field plate
WO2004047210A2 (en) * 2002-11-18 2004-06-03 Protonex Technology Corporation Membrane based electrochemical cell stacks
JP2004281072A (ja) * 2003-03-12 2004-10-07 Toshiba Corp 燃料電池発電装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7781121B2 (en) 2006-12-27 2010-08-24 Panasonic Corporation Fuel cell
JP2009123678A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池用スタック
US8481223B2 (en) 2007-11-14 2013-07-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Stack for fuel cell
JP2009289727A (ja) * 2008-05-26 2009-12-10 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池用セパレータ及びこれを用いた燃料電池スタック
US8318371B2 (en) 2008-05-26 2012-11-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for fuel cell and fuel cell stack using the same
JP2017511581A (ja) * 2014-04-07 2017-04-20 フオルクスワーゲン・アクチエンゲゼルシヤフトVolkswagen Aktiengesellschaft バイポーラプレート及び燃料電池
US11108058B2 (en) 2014-04-07 2021-08-31 Audi Ag Bipolar plate and fuel cell

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