JP6676143B2 - 燃料電池用バイポーラプレートを製造するための方法 - Google Patents

燃料電池用バイポーラプレートを製造するための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6676143B2
JP6676143B2 JP2018504827A JP2018504827A JP6676143B2 JP 6676143 B2 JP6676143 B2 JP 6676143B2 JP 2018504827 A JP2018504827 A JP 2018504827A JP 2018504827 A JP2018504827 A JP 2018504827A JP 6676143 B2 JP6676143 B2 JP 6676143B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plate
intermediate plate
stack
slots
bipolar
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2018504827A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018526773A (ja
Inventor
クロード ブラン
クロード ブラン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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 Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Publication of JP2018526773A publication Critical patent/JP2018526773A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6676143B2 publication Critical patent/JP6676143B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223—Composites
    • H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H01M8/0254—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、燃料電池の分野、特に自動車での使用に適した燃料電池の分野に関する。
例えば固体電解質プロトン交換膜型（ＰＥＭＦＣ）の燃料電池は、通常、発電機を形成する要素セルのスタックを含み、セルの各々は、隣接するセルからバイポーラプレートによって分離されている。例えば、燃料電池は、特許文献１に記載されている。
米国特許出願公開第２００８／０２９２９１６号明細書
本発明は、より具体的には、かかるバイポーラプレートの製造の分野に関する。
１つの実施形態によれば、燃料電池用バイポーラプレートの製造のためのスタックが提示され、各バイポーラプレートは、間に充填材料が挿入された２つの重ね合わされたシートを含み、スタックは、バイポーラプレートと中間プレートとを交互に含む。
少なくとも１つの中間プレートは、その厚さ方向に貫通した複数のスロットを有する。
それゆえ中間プレートの変形を防止することができる。
スロットの少なくともいくつかは、中間プレートの縁部から延びて、中間プレートの外方突出部分を形成するようになっている。
中間プレートのスロットは、中間プレートの中心に関して対称の形状配置で形成することができる。
中間プレートの少なくともいくつかは、異なる形状配置で形成されたスロットを有することができる。
バイポーラプレートのいくつかに隣接して配置された中間プレートの少なくともいくつかはそれぞれ、異なる形状配置で形成されたスロットを有することができる。
バイポーラプレートのシートは、対向する溝を有することができ、それらの底部は隣接しており、充填材料の層がそれら底部の間に挿入されている。
本発明は、実施形態の一例として記載された、図面で示されたバイポーラプレートの製造方法からより容易に理解される。
バイポーラプレート及び中間プレートを含むスタック組立体を示す。 バイポーラプレートの部分断面図を示す。 中間プレートの正面図を示す。 別の中間プレートの正面図を示す。
図１に示すように、スタック組立体１は、上から下に、重ね合わされた、厚い下部支持プレート２、熱分離管の層３、下部中間プレート４、スタック５、上部中間プレート６、熱分離管の層７、及び厚い上部プレート８を含む。
スタック５は、中間プレート１０によって分離された、製造されるバイポーラプレート９を交互に含む。バイポーラプレート９及び中間プレート１０は矩形であり、中間プレート１０は、バイポーラプレート９より大きく、中間プレート１０がバイポーラプレート９の周辺縁部から突出するようになっている。
図２に示すように、バイポーラプレート９は、例えば、２つの重ね合わされたプレス加工されたシート１１及び１２によって形成される。
プレス加工されたシート１１及び１２は、例えば末広がりの対称ブランチを備えたＵ字形断面を有する、複数の対向する溝１３及び１４をもたらすように形成され、これらは溝を分離する対向する平面領域１５及び１６から離して置かれており、これら平面領域１５及び１６は、バイポーラプレート９の平行な対向面１７及び１８を形成する。
溝１１及び１２の隣接する底部１３ａ及び１４ａは、対向面１７及び１８に対して平行な接合面１９を形成する。この接合面１９において、平らな底部１３ａと１４ａとの間にそれぞれ、充填材料の層２０が設けられる。この層２０は、カットシートで形成することができる。
図３は、厚さ方向に貫通した複数のスロット２１を有する中間プレート１０Ａを示し、これらスロットはカッティングによって形成される。
スロット２１は、中間プレート１０Ａの縁部２２から縁部に対して垂直にプレートの中央領域内へ延びており、その結果、プレート１０Ａが、スロット２１によって分離されかつ外方に突出したより小さい矩形部分２３に分割されるようになっており、これらの部分２３は、プレート１０Ａの中央領域に接合している。スロット２１は、これらの部分２３が例えばほぼ等しい表面積を有するように分散配置することができる。
スロット２１ａは、プレート１０Ａの縁部に対して４５°でプレート１０Ａのコーナー部に設けることができ、三角形の外方突出部分２４を画定するようになっている。スロット２１及び／又は２１ａの内端部は、穴２５に開口することもでき、スロットのいくつかと交差する中間穴２６をこれらスロットの端部から距離をおいて設けることができる。
好ましくは、スロット２１及び２１Ａは、中間プレート１０Ａの中心に関して対称の形状配置で形成される。
図４は、厚さ方向に貫通した複数のスロット２７を有する中間プレート１０Ｂを示し、これらスロットはカッティングによって形成される。
中間プレート１０Ｂのスロット２７の組と中間プレート１０Ａのスロット２１及び２１ａの組とは、異なる形状配置で形成されて分散配置されており、その結果、プレート１０Ａと１０Ｂとを重ね合わせたとき、中間プレート１０Ｂのスロットが中間プレート１０Ａのスロットと重ならないようになっている。しかしながら、プレート１０Ａと１０Ｂとが重ね合わされたとき、中間プレート１０Ｂのスロットのいくつかは、中間プレート１０Ａのスロットのいくつかと交差することができる。
例えば、図４に示すように、中間プレート１０Ｂのスロット２７のいくつかは、このプレート１０Ｂの縁部に対して傾斜しており、その一方で他のスロットは中間プレート１０Ｂの縁部に対して垂直である。同様に、中間プレート１０Ａにおいて、スロット２７は、中間プレート１０Ｂの中央部分に接合した外方突出部分２８を画定する。
ここでもまた、好ましくは、スロット２７は、中間プレート１０Ｂの中心に関して対称の形状配置で形成される。
図１のスタック５において、いくつかの中間プレート１０が図３の中間プレート１０Ａによって形成され、その他のいくつかが図４の中間プレート１０Ｂによって形成されることが有利である。好ましくは、スタック５の中間プレート１０は、中間プレート１０Ａと中間プレート１０Ｂとで交互に形成される。
スタック組立体１が形成されると、これを炉の中に置いて、シート１１と１２との間に設けた充填材料の層２０を加熱し、次いでスタック組立体１を冷却してバイポーラプレート９のシート１１及び１２を固定させる。
中間プレート１０は、特に以下の利点をもたらす。
中間プレート１０内に配置された、スタック５内で１つの中間プレートから次の中間プレートでオフセットすることが好ましい、上述のスロットの存在により、炉内での処理において、変形、特に中間プレート１０の屈曲及び／又は座屈に起因する変形がかなり低減される。
従って、隣接する中間プレート１０によって各バイポーラプレート９のシート１１及び１２の面１７及び１８にかかる圧力は、それらの全面にわたって均一又は実質的に均一のままである。
従って、充填材料の層２０を含む接合面１９内で、シート１１及び１２の隣接する平らな底部１３ａと１４ａとの間で生成される圧力は、それらの全面にわたって均一又は実質的に均一のままである。
従って、ろう付け作業中に、各バイポーラプレート９のシート１１及び１２の面１７及び１８が平行に保たれる。
次いでスタック組立体１を分解して、その面１７と１８とが平行な製造されたバイポーラプレート９を得る。
製造されたバイポーラプレート９は、電気化学的発電機を形成する要素セル４の間に挿入することが意図され、燃料電池用スタックが形成される。
スロット付きの中間プレート１０を取り付けることによりバイポーラプレート９の対向面１７と１８とが平行になるので、かかる燃料電池用スタックの緊密性及び電気的接触を保証することができる。
１：スタック組立体
２：厚い下部支持プレート
３、７：熱分離管の層
４：下部中間プレート
５：スタック
６：上部中間プレート
８：厚い上部プレート
９：バイポーラプレート
１０、１０Ａ、１０Ｂ：中間プレート
１１、１２：シート
１３、１４：溝
１３ａ、１４ａ：底部
１５、１６：平面領域
１７、１８：対向面
２０：充填材料の層
２１、２１ａ、２７：スロット
２２：縁部
２３、２４、２８：外方突出部分
２５：穴
２６：中間穴

Claims (6)

  1. 燃料電池用バイポーラプレート（９）を製造するためのスタックであって、各バイポーラプレート（９）は、間に充填材料（２０）が挿入された２つの重ね合わされたシート（１１、１２）を含み、前記スタックは、交互に、バイポーラプレート（９）と中間プレート（１０）とを含み、少なくとも１つの中間プレートは、その厚さ方向に貫通した複数のスロット（２１）を有することを特徴とする、スタック。
  2. 前記スロットの少なくともいくつかは、前記中間プレートの縁部から延びて、前記中間プレートの外方突出部分を形成するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のスタック。
  3. 前記中間プレートの前記スロット（２１、２７）は、前記中間プレートの中心に関して対称の形状配置で形成することができることを特徴とする、請求項１又は２に記載のスタック。
  4. 前記中間プレート（１０Ａ、１０Ｂ）の少なくともいくつかは、異なる形状配置で形成されたスロット（２１、２７）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のスタック。
  5. 前記バイポーラプレートのいくつかに隣接して配置された前記中間プレート（１０Ａ、１０Ｂ）の少なくともいくつかはそれぞれ、異なる形状配置で形成されたスロット（２１、２７）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のスタック。
  6. 前記バイポーラプレート（９）の前記シート（１１、１２）は、対向する溝（１３、１４）を有し、それらの底部（１３ａ、１４ａ）は隣接しており、充填材料の層（２０）がそれら底部の間に挿入されたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のスタック。
JP2018504827A 2015-08-07 2016-07-28 燃料電池用バイポーラプレートを製造するための方法 Expired - Fee Related JP6676143B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1557597A FR3039931B1 (fr) 2015-08-07 2015-08-07 Empilement pour la fabrication de plaques bipolaires pour piles a combustibles
FR1557597 2015-08-07
PCT/EP2016/068093 WO2017025347A1 (fr) 2015-08-07 2016-07-28 Empilement pour la fabrication de plaques bipolaires pour piles a combustibles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018526773A JP2018526773A (ja) 2018-09-13
JP6676143B2 true JP6676143B2 (ja) 2020-04-08

Family

ID=54207573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018504827A Expired - Fee Related JP6676143B2 (ja) 2015-08-07 2016-07-28 燃料電池用バイポーラプレートを製造するための方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10693150B2 (ja)
EP (1) EP3332440B1 (ja)
JP (1) JP6676143B2 (ja)
CN (1) CN107851827B (ja)
FR (1) FR3039931B1 (ja)
WO (1) WO2017025347A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3060210A1 (fr) 2016-12-12 2018-06-15 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Procede de fabrication d'assemblage membrane-electrode pour pile a combustible
FR3060209A1 (fr) 2016-12-12 2018-06-15 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Procede de fabrication d'assemblage membrane-electrode pour pile a combustible

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002305005A (ja) * 2001-04-03 2002-10-18 Araco Corp ガスセパレータおよびその製造方法
US20050095492A1 (en) * 2001-05-15 2005-05-05 Hydrogenics Corporation Fuel cell stack
JP3842109B2 (ja) * 2001-11-09 2006-11-08 本田技研工業株式会社 燃料電池
US20060166053A1 (en) * 2001-11-21 2006-07-27 Badding Michael E Solid oxide fuel cell assembly with replaceable stack and packet modules
JP4047265B2 (ja) * 2003-11-19 2008-02-13 株式会社日立製作所 燃料電池及びそれに用いられる冷却用セパレータ
KR100551031B1 (ko) * 2004-01-26 2006-02-13 삼성에스디아이 주식회사 스택 및 이를 포함하는 연료 전지 장치
FR2896623A1 (fr) * 2006-01-23 2007-07-27 Renault Sas Pile a combustible comportant des plaques bipolaires metalliques embouties
JP5076359B2 (ja) * 2006-05-16 2012-11-21 日産自動車株式会社 燃料電池スタックおよび燃料電池セパレータ並びにその製造方法
KR100821039B1 (ko) * 2007-04-24 2008-04-08 삼성에스디아이 주식회사 연료전지 스택 및 그 제조방법
US8568940B2 (en) * 2007-05-24 2013-10-29 GM Global Technology Operations LLC Joining bipolar plates using localized electrical nodes
DE102007034967A1 (de) * 2007-07-26 2009-01-29 Plansee Se Brennstoffzelle und Verfahren zu deren Herstellung
US7935453B2 (en) * 2008-01-10 2011-05-03 GM Global Technology Operations LLC Membrane with optimized dimensions for a fuel cell
CN101872867A (zh) * 2009-04-24 2010-10-27 财团法人工业技术研究院 使用金属分隔板的燃料电池组及其单电池结构、组装方法
US8802326B2 (en) * 2010-11-23 2014-08-12 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell separator plate
FR2976128B1 (fr) 2011-05-30 2014-06-06 Commissariat Energie Atomique Pile a combustible limitant le phenomene de corrosion
CN102306813B (zh) * 2011-08-12 2013-12-11 上海交通大学 一种金属薄板冲压成型的燃料电池双极板及其应用
DE102011116997A1 (de) * 2011-10-25 2013-04-25 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte
DK2987194T3 (da) * 2013-04-16 2019-09-09 Basf Se Fremgangsmåde til fremstilling af membranelektrodeenheder
EP3001488B1 (en) * 2013-05-23 2017-10-04 Nissan Motor Co., Ltd. Method and apparatus for manufacturing separator for fuel cell
FR3036539A1 (fr) 2015-05-22 2016-11-25 Michelin & Cie Procede de traitement d'une plaque bipolaire pour pile a combustible

Also Published As

Publication number Publication date
FR3039931A1 (fr) 2017-02-10
EP3332440A1 (fr) 2018-06-13
CN107851827B (zh) 2021-05-28
WO2017025347A1 (fr) 2017-02-16
US20190013526A1 (en) 2019-01-10
CN107851827A (zh) 2018-03-27
FR3039931B1 (fr) 2017-08-25
EP3332440B1 (fr) 2019-06-19
JP2018526773A (ja) 2018-09-13
US10693150B2 (en) 2020-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5862681B2 (ja) バッテリの固定構造
JP6722574B2 (ja) 樹脂枠付き電解質膜・電極構造体及びその製造方法
JP5865685B2 (ja) サンドイッチインサートを有する燃料電池用エンドプレート
JP6659020B2 (ja) 中空積層板及びその端部処理方法
JP2021507477A (ja) 電気化学システム
JP6676143B2 (ja) 燃料電池用バイポーラプレートを製造するための方法
WO2015049864A1 (ja) セパレータおよび燃料電池
KR102020165B1 (ko) 연료 전지 스택
EP3410056B1 (en) Stacked plate heat exchanger
WO2013164932A1 (ja) 電池装置
JP5927839B2 (ja) 燃料電池スタック
JP6208900B2 (ja) 燃料電池のバイポーラプレートの改善された構造及び製造方法
JP6066279B2 (ja) 燃料電池スタック
JP6913176B2 (ja) 燃料電池スタックおよびバイポーラプレートアセンブリ
JP6091630B2 (ja) 低コストの燃料セルコンポーネント
JP2015191801A (ja) 燃料電池
JP6572499B2 (ja) 分離板およびこれを含む燃料電池スタック
JP7361437B1 (ja) 真空断熱パネル
KR101748468B1 (ko) 전극조립체 제조방법
JP2015125941A (ja) 蓄電池およびその製造方法
JP2019186052A (ja) 燃料電池用セパレータ
JP2014032822A (ja) 多孔体流路板、燃料電池、多孔体流路板の製造方法、及び燃料電池の製造方法
JP4258561B2 (ja) 燃料電池、およびその膜−電極接合体の位置合わせ方法
JP2017111985A (ja) 燃料電池用セパレータ
JP6656596B2 (ja) 燃料電池の単セル構造

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190523

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200210

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200311

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6676143

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees