JP6733913B2 - 分離板、及びこれを含む燃料電池スタック - Google Patents

分離板、及びこれを含む燃料電池スタック Download PDF

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Description

本発明は、分離板及びこれを含む燃料電池スタックに関する。
本出願は、2015年7月31日付け韓国特許出願第10−2015−0108800号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
一般的に、燃料電池(Fuel Cell)は、燃料と酸化剤の電気化学反応を通じて電気エネルギーを発生させるエネルギー変換装置であり、燃料が継続的に供給される限り持続的に発電が可能な長所がある。
水素イオンを透過させることができる高分子膜を電解質として使用する高分子電解質燃料電池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell、PEMFC)は、他の形態の燃料電池に比べて低い、約100℃以下の作動温度を有し、エネルギー転換効率と出力密度が高く、応答特性が速 いという長所がある。それだけではなく、小型化が可能であるために、携帯用、車両用及び家庭用電源装置として提供され得る。
高分子電解質燃料電池スタックは、高分子物質で構成された電解質膜を中心にアノード(Anode)とカソード(Cathode)がそれぞれ塗布されて形成された電極層を備える膜−電極接合体(Membrane Electrode Assembly、MEA)、反応気体を反応領域の全体にわたって均等に分布させ、アノード電極の酸化反応に応じて発生した電子をカソード電極側に伝達する役割のガス拡散層(Gas Diffusion Layer、GDL)、反応気体をガス拡散層に供給し、電気化学反応に応じて発生した水を外部に排出させる分離板(Bipolar Plate)、分離板または膜−電極接合体の反応領域の外周に配置されて反応気体及び冷却水の漏れを防止する、弾性を有するゴム素材のガスケット(Gasket)を含み得る。
従来の燃料電池スタック用分離板は、反応気体と生成された水の流れが2次元のチャネルを介して同じ方向に沿って進行するように構成されるか、交差する3次元の立体形状を介して分配及び排出されるように構成される。しかし、様々な運転条件の下で可変的な量の水を効率的に排出させるには不適切な構造を有し、これによって、燃料電池スタックの性能を低下させる問題を有する。
特に、高出力領域で、燃料電池内の水伝達(供給/生成/排出)の不均衡が発生し、反応面内の反応ガスの高い物質伝達抵抗(通常拡散抵抗)が発生する技術的な問題がある。
また、従来の分離板、例えば、Metal Mesh、Expanded Metalなどを適用した分離板の場合、反応ガス及び生成水の移動通路の区分が明確ではないため、微細流路内の凝縮水の閉塞による反応ガス供給効率の低下及び性能の不安定さの問題が発生する。
本発明は、乱流の流動及び渦流の形成によって熱及び物質伝達特性を向上させ得る分離板及びこれを含む燃料電池スタックを提供することを、解決しようとする課題とする。
また、本発明は、凝縮水を効果的に排出させることができる分離板及びこれを含む燃料電池スタックを提供することを、解決しようとする課題とする。
また、本発明は、効率的な水分管理を通じて反応ガスの供給効率を向上させ得、性能の不安定さを防止できる分離板及びこれを含む燃料電池スタックを提供することを、解決しようとする課題とする。
前述の課題を解決するために、本発明の一側面によると、所定の間隔で離隔配列された複数のリブレット要素と、隣接する2つのリブレット要素を連結する、複数の連結バーを含む分離板が提供される。
ここで、それぞれのリブレット要素は、所定の面積を有する接触部と、前記接触部の両側からそれぞれ延長された第1隔壁及び第2隔壁を含む。また、第1隔壁と接触部及び第2隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放される。また、少なくとも2つのリブレット要素は、それぞれの接触部が互いに異なる面積を有するように設けられる。
また、本発明の他の側面によると、所定の間隔で離隔配列された複数のリブレット要素と、隣接する2つのリブレット要素を連結する、複数の連結バーを含む分離板が提供される。
ここで、それぞれのリブレット要素は、所定の面積を有する接触部と前記接触部の両側からそれぞれ延長された第1隔壁及び第2隔壁を含む。また、第1隔壁と接触部及び第2隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放される。また、接触部に対する第1隔壁の傾斜度と接触部に対する第2隔壁の傾斜度は、互いに異なるように設定される。
また、本発明のまた他の側面によると、膜−電極接合体と、膜−電極接合体の一面に設けられたガス拡散層と、所定の間隔で離隔配列され、それぞれガス拡散層と接触する複数のリブレット要素及び隣接する2つのリブレット要素を連結する複数の連結バーを含む分離板と、複数の連結バーと接触した状態で分離板を囲むように設けられたプレートと、を含む燃料電池スタックが提供される。
ここで、それぞれのリブレット要素は、所定の面積でガス拡散層と接触する接触部と前記接触部の両側からそれぞれプレートに向かって延長された第1隔壁及び第2隔壁を含む。少なくとも2つのリブレット要素は、それぞれの接触部が互いに異なる面積を有するように設けられる。
また、本発明のまた他の側面によると、膜−電極接合体と、膜−電極接合体の一面に設けられたガス拡散層と、所定の間隔で離隔配列され、それぞれガス拡散層と接触する複数のリブレット要素及び隣接する2つのリブレット要素を連結する複数の連結バーを含む分離板と、複数の連結バーと接触した状態で分離板を囲むように設けられたプレートを含む燃料電池スタックが提供される。
ここで、それぞれのリブレット要素は、ガス拡散層と接触する接触部と前記接触部の両側からそれぞれプレートに向かって延長された第1隔壁及び第2隔壁を含む。また、第1隔壁と接触部及び第2隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放される。また、接触部に対する第1隔壁の傾斜度と接触部に対する第2隔壁の傾斜度は、互いに異なるように設定される。
以上で示したように、本発明の一実施例と関連した分離板及びこれを含む燃料電池スタックは、次のような効果を有する。
交差衝突による乱流の流動、渦流の形成による熱熱及び物質伝達特性を向上させ得る。
分離板内の気体の流れと液体(例えば、水)の流れを効率的に分配することができ、分離板内の気体の流れと液体(例えば、水)の流れを最適化することができる。また、凝縮水が分離板内に蓄積されることを防止できる。特に、ガス拡散層/膜−電極接合体と隣接する3次元の不連続リブレット要素の上端部内に傾斜面が形成されることに応じて、乱流混合対流による酸化剤の伝達が促進され、ガス拡散層の平面/厚さ方向への平均流速が増加することにより、凝縮水の排出が向上する。
また、酸化ガスの過量流入による乾燥現象を防止するために、反応ガスが流入する流路の前半部区間(全体反応ガス流動長さの約30ないし40%以下の区間)には、不連続の水の移動通路を形成し、流路の後半部区間には、フラッディング(Flooding)防止のために連続的水の移動通路を形成することにより、効率的な水分管理が可能であり、その結果、効率的に水分を管理でき、反応ガスの供給効率を向上させ、性能の不安定さを防止できる。
また、メタルラス(Metal Lath Cutting)、エッチング、マイクロパンチング、スタンピングなどを通じて、分離板の製造費用及び製造時間を削減することができる。
本発明の一実施例と関連した分離板の斜視図である。 図1に図示された分離板の正面図である。 図1に図示された分離板の背面図である。 燃料電池スタックを構成する分離板で、生成水とガスの流動を説明するための正面図である。 本発明の一実施例と関連した燃料電池スタックの断面図である。 リブレット要素の第1隔壁及び第2隔壁の傾斜角度を説明するための概念図である。 それぞれ図3に図示されたA部分とC部分の拡大斜視図である。 それぞれ図3に図示されたA部分とC部分の拡大斜視図である。
以下、本発明の一実施例による分離板及びこれを含む燃料電池スタックを添付された図面を参考して具体的に説明する。
また、図面符号にかかわらず、同一または対応する構成要素は、同一または、類似の参照番号を付与し、これについての重複説明は、省略することとし、説明の便宜のために図示された各構成部材の大きさ及び形状は、拡大されたり、縮小され得る。
図1は、本発明の一実施例と関連した分離板100の斜視図であり、図2は、図1に図示された分離板100の正面図であり、図3は、図1に図示された分離板100の背面図である。
また、図4は、燃料電池スタックを構成する分離板で、生成水とガスの流動を説明するための正面図であり、図5は、本発明の一実施例と関連した燃料電池スタック1の断面図であり、図6は、リブレット要素の第1隔壁及び第2隔壁の傾斜角度を説明するための概念図である。
また、図7及び図8は、それぞれ図3に図示されたA部分とC部分の拡大斜視図である。
本発明の一実施例と関連した燃料電池スタック1は、膜−電極接合体10と膜−電極接合体10の一面に設けられたガス拡散層20及び分離板100を含む。また、前記分離板100は、一部領域でガス拡散層20と接触するように配置される。
添付された図面を参照して分離板100の構造を説明する。
前記分離板100は、所定の間隔で離隔配置された複数のリブレット要素110、120及び隣接する2つのリブレット要素110、120を連結する、複数の連結バー130を含む。複数のリブレット要素110、120は、第1方向(x軸方向)に沿って所定の間隔で離隔配列され、複数のリブレット要素110、120は、第1方向(x軸方向)に直交する第2方向(y軸方向)に沿って所定の間隔で離隔配列される。複数のリブレット要素110、120は、それぞれガス拡散層20と接触する。
ここで、それぞれのリブレット要素110、120は、所定の面積を有する接触部111、121と前記接触部の両側からそれぞれ延長された第1隔壁112、122及び第2隔壁113、123を含む。このとき、少なくとも2つのリブレット要素110、120は、それぞれの接触部111、121が互いに異なる面積を有するように設けられる。前記のような構造を通じて、接触抵抗による性能の損失を防止でき、例えば、反応領域の20ないし40%水準の接触面積を確保し得る。
具体的に、複数のリブレット要素は、複数の第1リブレット要素110及び複数の第2リブレット要素120を含む。第1及び第2リブレット要素110、120は、同じ構造を有し、ただし、接触部111、121の面積にのみ差がある。例えば、第1リブレット要素110の接触部111の面積は、第2リブレット要素120の接触部121の面積よりも小さい。
また、第1リブレット要素110と第2リブレット要素120は、連結バー130を介して連結される。連結バー130は、隣接する2つの第1隔壁112、122または、隣接する2つの第2隔壁113、123を連結するように設けられ得る。
例えば、第1リブレット要素110と第2リブレット要素120は、連結バー130が第1隔壁112、122を連結することにより連結され得、第1リブレット要素110と第2リブレット要素120は、連結バー130が第2隔壁113、123を連結することにより連結され得る。
また、第1隔壁112と第2隔壁113は、それぞれ連結バー130に対する傾斜角度が互いに異なるように形成され得る。また、第1隔壁112と第2隔壁113は、それぞれ接触部111に対する傾斜角度が互いに異なるように形成され得る。特に、接触部111に対する第1隔壁112の傾斜度と接触部111に対する第2隔壁113の傾斜度は、互いに異なるように設定される。これらの特徴は、図6に図示されたように、熱及び物質伝達特性と関連があるものであって、燃料または、反応ガス(以下、'ガス'ともいう)の流動と併せて後述する。
一方、第1隔壁112と接触部112及び第2隔壁113で形成された空間は、連結バー130の連結方向に沿って開放される。また、隣接する2つのリブレット要素110、120の間には、ガスまたは水が流動できる第1空間部140が形成される。
以下、リブレット要素110、120の配列を具体的に説明する。
複数のリブレット要素110、120は、第1方向(x軸方向)に沿って同軸上に位置するように配列されることができる。また、複数のリブレット要素110、120は、第1方向に沿って接触部111、121が互いに異なる面積を交互に有するように配列されることができる。例えば、第1方向に沿って第1リブレット要素110と第2リブレット要素120は、交互に配列されることができる。図4及び図5を参照すると、リブレット要素(例えば、110)は、第1方向(x軸方向)と直交する第2方向(y軸方向)に沿って第1隔壁112と第2隔壁113の中心が一致しないように配列されることができる。また、複数のリブレット要素110、120は、第1方向と直交する第2方向(y軸方向)に沿って接触部が互いに異なる面積を交互に有するように配列されることができる。
一方、図7を参照すると、複数の連結バー130は、第1方向に沿って隣接するリブレット要素110、120を連結し、隣接する連結バー130は、連続的に第1方向に沿ってすべて連結されることができる(A部分参照)。
これとは異なり、図8を参照すると、複数の連結バー130は、第1方向に沿って隣接するリブレット要素110、120を連結し、隣接する連結バー130は、断続的に第1方向に沿って一部連結されることができる(C部分参照)。
一方、燃料電池スタック1は、複数の連結バー130と接触した状態で分離板100を囲むように設けられたプレート30を含む。分離板100を介してガスと水の流動が分離されることができ、特に、水(生成水)は、連結バー130の間の間隔及びプレート30の表面を介して流動できる。例えば、図4を参照すると、ガス(G)の流動方向と生成水Wの流動方向は、互いに反対方向であり得る。
図4を参照すると、複数のリブレット要素110、120は、第1方向に沿って同軸上に位置するように配列されることができる。また、それぞれのリブレット要素110、120は、第1方向と直交する第2方向に沿って第1隔壁112と第2隔壁113の中心が一致しないように配列されることができる。また、反応ガスGは、前記第2方向に沿って流動するように第1隔壁112側に供給され得る。
このような構造で、酸化ガスGの混合衝突交差流動、リブレット要素の傾斜面(例えば、第1隔壁)に沿う酸化ガスの乱流混合対流流動によって、反応電極面内の酸化ガス伝達及び電気化学反応による生成水の排出が促進され得る。特に、ガス拡散層20、膜−電極接合体10内部の混合拡散−対流流動による反応面内の空冷効果を誘導し得る。したがって、反応面内の局所的熱負荷が集中されることを防止できる。
前記分離板100は、第2方向(y軸方向または、流動方向)に沿って、特定位置Bで反応ガスGが流動する前半流路B1及び後半流路B2に区分され得る。ここで、後半流路B2は、反応ガスの流動方向の反対方向に生成水Wが連結バー130の間の空間(図8のC部分参照)を介して連続的に流動可能に設けられ得る。このために、後半流路B2で、隣接する連結バー130は、生成水Wの流動通路を提供するように断続的に第1方向に沿って一部連結され得る。
これとは異なり、前半流路B1で、隣接する連結バー130は、連続的に第1方向に沿ってすべて連結され得る(図7のA部分参照)。また、第2方向による後半流路B2の長さは、第2方向による前半流路B1の長さよりも長く形成され得る。
一方、前半流路B1で、複数のリブレット要素の接触部は、第2方向に沿って同じ面積を有するように配列されることができる。例えば、複数の第1リブレット要素が順に配列されることができる。これとは異なり、後半流路B2で、複数のリブレット要素は、第2方向に沿って接触部が互いに異なる面積を交互に有するように配列されることができる。このように、前半流路及び後半流路がリブレット要素の配列を通じて互いに異なる流動特性を有するように調節できる。
整理すると、アノード/カソード間の相互水伝達による電解質膜内の水均衡を維持するために、分離板100内の微細成形流路の区間を分離させることができる。特に、前記前半流路区間B1で、不連続的な水の移動通路を配置し、自重によって下端部に流入した凝縮水の電極面内の滞留時間を増加させることができる。したがって、カソード入口側からアノード出口側への水の逆拡散を促進することができ、過量の酸化ガス流入によるカソード入口側の膜−電極接合体の乾燥を防止できる効果がある。また、後半流路区間B2で、連続的な水の移動通路を配置し、水伝達経路の物質伝達抵抗を減少させることにより、カソード出口側のフラッディングを防止できる。
一方、接触部(例えば、111)に対する第1隔壁112の傾斜度と接触部に対する第2隔壁113の傾斜度は、互いに異なるように設定される。前述したように、反応ガスGは、第1隔壁111側に供給されるように設けられる。図4及び図6を参照すると、第1隔壁111は、反応ガスGの流動に、ガス拡散層20に向かう速度成分を付与するように傾斜する。また、第1隔壁112は、第2隔壁113よりも緩やかな傾斜を有するように設けられ得る。
前記のような分離板100は、様々な方法で製造でき、例えば、薄板金属素材とスタンピング工程を通じて製造できる。
以上で説明した本発明の好ましい実施例は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明についての通常の知識を有する当業者であれば、本発明の思想と範囲内で様々な修正、変更、付加が可能であり、これらの修正、変更及び付加は、下記の特許請求範囲に属するものと理解すべきである。
本発明の一実施例と関連した分離板及びこれを含む燃料電池スタックは、交差衝突による乱流の流動、渦流の形成による熱及び物質伝達特性を向上させ得る。

Claims (18)

  1. ガス拡散層を有する燃料電池スタック用の分離板であって、
    所定の間隔で離隔配列された複数のリブレット要素と、
    隣接する2つのリブレット要素を連結する、複数の連結バーを含み、
    それぞれの前記リブレット要素は、所定の面積を有し前記ガス拡散層と接触する接触部と、
    前記接触部の両側からそれぞれ延長された第1隔壁及び第2隔壁を含み、
    前記連結バーは、隣接する2つの前記第1隔壁または隣接する2つの前記第2隔壁を連結し、
    前記第1隔壁と前記接触部及び前記第2隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放され、
    少なくとも2つの前記リブレット要素は、
    それぞれの前記接触部が互いに異なる面積を有するように設けられ
    複数の前記リブレット要素は、第1方向に沿って同軸上に位置するように配列され、かつ前記第1方向と直交する第2方向に沿って配列され、
    前記分離板は、前記第2方向に沿った特定位置で、反応ガスが流動する前半流路及び後半流路に区分され、後半流路は、反応ガスの流動方向の反対方向に、生成水が前記連結バーの間の空間を介して連続的に流動可能に設けられた
    分離板。
  2. 複数の前記リブレット要素は、
    前記第1方向に沿って前記接触部が互いに異なる面積を交互に有するように配列された
    請求項に記載の分離板。
  3. 複数の前記リブレット要素は、
    前記第1方向と直交する前記第2方向に沿って前記接触部が互いに異なる面積を交互に有するように配列された
    請求項に記載の分離板。
  4. 複数の前記連結バーは、前記第1方向に沿って隣接する前記リブレット要素を連結し、
    隣接する前記連結バーは、連続的に前記第1方向に沿ってすべて連結された
    請求項2または3に記載の分離板。
  5. 複数の前記連結バーは、前記第1方向に沿って隣接する前記リブレット要素を連結し、
    隣接する前記連結バーは、断続的に前記第1方向に沿って一部連結された
    請求項2または3に記載の分離板。
  6. ガス拡散層を有する燃料電池スタック用の分離板であって、
    所定の間隔で離隔配列された複数のリブレット要素と、
    隣接する2つのリブレット要素を連結する、複数の連結バーを含み、
    それぞれの前記リブレット要素は、所定の面積を有し前記ガス拡散層と接触する接触部と前記接触部の両側からそれぞれ延長された第1隔壁及び第2隔壁を含み、
    前記連結バーは、隣接する2つの前記第1隔壁または隣接する2つの前記第2隔壁を連結し、
    前記第1隔壁と前記接触部及び前記第2隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放され、
    前記接触部に対する前記第1隔壁の傾斜度と前記接触部に対する前記第2隔壁の傾斜度は、互いに異なるように設定され
    複数の前記リブレット要素は、第1方向に沿って同軸上に位置するように配列され、かつ前記第1方向と直交する第2方向に沿って配列され、
    前記分離板は、前記第2方向に沿った特定位置で、反応ガスが流動する前半流路及び後半流路に区分され、後半流路は、反応ガスの流動方向の反対方向に、生成水が前記連結バーの間の空間を介して連続的に流動可能に設けられた
    分離板。
  7. 膜−電極接合体と、
    前記膜−電極接合体の一面に設けられたガス拡散層と、
    所定の間隔で離隔配列され、それぞれ前記ガス拡散層と接触する複数のリブレット要素及び隣接する2つのリブレット要素を連結する複数の連結バーを含む分離板と、
    複数の連結バーと接触した状態で設けられたプレートと、
    を含み、
    前記分離板は、前記ガス拡散層と前記プレートとに囲まれ、
    それぞれの前記リブレット要素は、所定の面積で前記ガス拡散層と接触する接触部と前記接触部の両側からそれぞれ前記プレートに向かって延長された第1隔壁及び第2隔壁を含み、
    少なくとも2つの前記リブレット要素は、それぞれの前記接触部が互いに異なる面積を有するように設けられ
    複数の前記リブレット要素は、第1方向に沿って同軸上に位置するように配列され、かつ前記第1方向と直交する第2方向に沿って配列され、
    前記分離板は、前記第2方向に沿った特定位置で、反応ガスが流動する前半流路及び後半流路に区分され、後半流路は、反応ガスの流動方向の反対方向に、生成水が前記連結バーの間の空間を介して連続的に流動可能に設けられた
    燃料電池スタック。
  8. 複数の前記リブレット要素は、
    前記第1方向に沿って同軸上に位置するように配列され、
    連結バーは、隣接する2つの前記第1隔壁または、
    隣接する2つの前記第2隔壁を、
    前記第1方向に沿って連結するように設けられる
    請求項に記載の燃料電池スタック。
  9. それぞれの前記リブレット要素は、前記第1方向と直交する前記2方向に沿って前記第1隔壁と前記第2隔壁の中心が一致しないように配列され、
    反応ガスは、前記第2方向に沿って流動するように第1隔壁側に供給される
    請求項に記載の燃料電池スタック。
  10. 後半流路で、隣接する前記連結バーは、
    生成水の流動通路を提供するように、
    断続的に前記第1方向に沿って一部連結された
    請求項7から9のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。
  11. 前半流路で、隣接する前記連結バーは、
    連続的に前記第1方向に沿ってすべて連結された
    請求項10に記載の燃料電池スタック。
  12. 前記第2方向による後半流路の長さは、
    前記第2方向による前半流路の長さよりも長く形成された
    請求項7から11のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。
  13. 前半流路で、複数の前記リブレット要素の前記接触部は、
    前記第2方向に沿って同じ面積を有するように配列された
    請求項7から11のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。
  14. 後半流路で、複数の前記リブレット要素は、
    前記第2方向に沿って前記接触部が互いに異なる面積を交互に有するように配列された
    請求項11から13のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。
  15. 膜−電極接合体と、
    前記膜−電極接合体の一面に設けられたガス拡散層と、
    所定の間隔で離隔配列され、それぞれ前記ガス拡散層と接触する複数のリブレット要素及び隣接する2つのリブレット要素を連結する複数の連結バーを含む分離板と、
    複数の連結バーと接触した状態で設けられたプレートと、
    を含み、
    前記分離板は、前記ガス拡散層と前記プレートとに囲まれ、
    それぞれの前記リブレット要素は、前記ガス拡散層と接触する接触部と前記接触部の両側からそれぞれ前記プレートに向かって延長された第1隔壁及び第2隔壁を含み、
    前記第1隔壁と前記接触部及び前記第2隔壁で形成された空間は、連結バーの連結方向に沿って開放され、
    前記接触部に対する前記第1隔壁の傾斜度と前記接触部に対する前記第2隔壁の傾斜度は、互いに異なるように設定され、
    複数の前記リブレット要素は、第1方向に沿って同軸上に位置するように配列され、かつ前記第1方向と直交する第2方向に沿って配列され、
    前記分離板は、前記第2方向に沿った特定位置で、反応ガスが流動する前半流路及び後半流路に区分され、後半流路は、反応ガスの流動方向の反対方向に、生成水が前記連結バーの間の空間を介して連続的に流動可能に設けられた
    燃料電池スタック。
  16. 反応ガスは、
    第1隔壁側に供給されるように設けられた
    請求項15に記載の燃料電池スタック。
  17. 前記第1隔壁は、反応ガスの流動に、前記ガス拡散層に向かう速度成分を付与するように傾斜する
    請求項16に記載の燃料電池スタック。
  18. 前記第1隔壁は、前記第2隔壁よりも緩やかな傾斜を有するように設けられた
    請求項16に記載の燃料電池スタック。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102138129B1 (ko) * 2018-09-11 2020-07-27 한국자동차연구원 연료전지용 분리판
JP7310681B2 (ja) * 2020-03-30 2023-07-19 トヨタ車体株式会社 燃料電池用セパレータ
JP7234986B2 (ja) * 2020-03-30 2023-03-08 トヨタ車体株式会社 燃料電池用セパレータ
DE102020128279A1 (de) * 2020-10-28 2022-04-28 Audi Aktiengesellschaft Bipolarplatte und Brennstoffzellenstapel
CN113346100B (zh) * 2021-05-13 2022-10-18 东风汽车集团股份有限公司 一种适用于燃料电池的双极板
DE102021116095A1 (de) 2021-06-22 2022-12-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bipolarplatte und Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4019554B2 (ja) 1998-08-03 2007-12-12 トヨタ自動車株式会社 燃料電池セパレータ用多連凹凸板の製造方法
JP5304082B2 (ja) * 2008-07-30 2013-10-02 トヨタ車体株式会社 燃料電池の発電セル
JP5560728B2 (ja) * 2010-01-19 2014-07-30 トヨタ車体株式会社 燃料電池
JP5648378B2 (ja) * 2010-09-06 2015-01-07 日産自動車株式会社 燃料電池スタック
JP5582193B2 (ja) * 2010-09-16 2014-09-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータ、燃料電池、燃料電池の製造方法
JP5472011B2 (ja) * 2010-09-29 2014-04-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
CN102782918B (zh) 2011-02-21 2015-09-02 丰田自动车株式会社 燃料电池
JP5565352B2 (ja) * 2011-03-22 2014-08-06 トヨタ自動車株式会社 燃料電池と燃料電池用のエキスパンドメタルの製造装置および製造方法
JP5621709B2 (ja) * 2011-05-19 2014-11-12 トヨタ車体株式会社 燃料電池と燃料電池用のエキスパンドメタル、およびその製造装置と製造方法
CA2853969C (en) * 2011-11-02 2016-10-04 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Fuel cell with integrated heat exchanger
JP5822071B2 (ja) * 2011-11-10 2015-11-24 トヨタ自動車株式会社 板状多孔品の成形方法及び成形装置
KR101359157B1 (ko) 2011-12-28 2014-02-06 주식회사 포스코 유체분배판 및 이를 포함한 연료전지
JP6205915B2 (ja) * 2013-07-08 2017-10-04 トヨタ車体株式会社 燃料電池のガス流路形成部材及び燃料電池

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