JP7334232B2 - 波状のチャネルを有するバイポーラプレート - Google Patents
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Description
-試薬(アノード端に水素を、カソード端に空気又は酸素)を、試薬サイト上のチャネルを介して供給する、
-電流を集めて1つのセルのアノードから隣接するセルのカソードに導電する、
-基本セルの機械的強度、この強度は、特に、スタックのクランピングによる機械的応力に耐える必要がある、
-ガス密性、
-熱を放出する、
-反応中に発生した未使用のガス及び水を排出する、である。
-アノードの活性表面積を低減させ、従って、活性表面積のまだ活性であるゾーンを横切る電流密度を増大させる、
-アノードで過電圧を引き起こし、これが、セルにより供給される電圧を低下させ、従ってセルの効率を低下させる、
-外部回路により設定された端子の電圧に対してセルにより生成されるのに適した電流を低下させ、従ってその電力を低下させる、
-局所的な埋め込みゾーンにおいて水素不足を生じさせ、これが、セル構造体の劣化を生じさせてその耐用年数を短くする場合がある、
-カソードからアノードへの窒素拡散を過度に増大し、セルを劣化させやすい水素不足を生じさせる。
-少なくとも1つの膜電極アセンブリと、
-前記膜電極アセンブリの第1側に配置された第1バイポーラプレートであって、一連のうねりの形態のアノードチャネルのアレイが設けられた第1バイポーラプレートと、
-前記膜電極アセンブリの第2側に配置された第2バイポーラプレートであって、前記アノードチャネルの前記うねりに対して逆位相であるか又は前記アノードチャネルの経路に対して逆の曲率半径を有する経路を有している、カソードチャネルのアレイのうねりが設けられた第2バイポーラプレートと、である。
6 カソード
8 膜
10 電気回路
13 バイポーラプレート
14 アノードコンパートメント
16 カソードコンパートメント
20 プレート
20.1 バイポーラプレート
20.2 バイポーラプレート
20A 第1外面
20B 第2外面
24 空気入口/出口開口部
30 第1シート
30A 第1シートの前面
30B 第1シートの後面
31 アノードチャネル
31a ピーク
31b トラフ
33 縮小された断面の部分
40 第2シート
40A 第2シートの前面
40B 第2シートの後面
41 カソードチャネル
41a ピーク(頂部)
41b トラフ(谷部)
111 アノード
112 カソード
113 電解質の層
131 エンボスゾーン
141 エンボスゾーン
150 容積(空間)
Claims (10)
- 燃料電池構造体に挿入するのに適したバイポーラ導電プレート(20,20.1,20.2)であって、当該プレートは、
内部に形成された溝を含み、前記バイポーラ導電プレート(20,20.1,20.2)の第1外面(20A)を形成する前面(30A)を備える第1シート(30)であって、前記第1シート(30)の前記溝は流体循環チャネル(31)の第1アレイを形成しており、前記流体循環チャネル(31)は前記第1外面(20A)上に形成されており、平行に配置された前記流体循環チャネル(31)は、前記バイポーラ導電プレート(20,20.1,20.2)の長手方向軸(A Y )に平行な軸の両側に一連のうねりの形態の経路を有する第1シート(30)と、
内部に形成された溝を含み、前記バイポーラ導電プレート(20,20.1,20.2)の第2外面(20B)を形成する前面(40A)を備える第2シート(40)であって、前記第2シート(30)の前記溝は、前記第2外面(20A)上に、平行に配置された流体循環チャネル(41)の第2アレイを形成している、第二シート(40)と、
を備え、
前記第1シート(30)は、前記前面(30A)および前記第1シート(30)の前記流体循環チャネル(31)と逆向きの背面(30B)を備えており、
前記第2シート(40)は、前記前面(40A)および前記第2シート(40)の前記流体循環チャネル(41)と逆向きの背面(40B)を備えており、
前記第1シート(30)の前記背面(30B)は、前記バイポーラ導電プレート(20,20.1,20.2)の接触ゾーン(131,141)において前記第2シート(40)の前記背面(40B)を支持しており、
前記第1シート(30)の前記流体循環チャネル(31)は、所定の断面に設けられており、前記所定の断面と比較して少なくとも2倍小さい断面積を有する、縮小された断面の局所部分(33)を含む、
バイポーラ導電プレート。 - 前記縮小された断面の部分(33)は、前記流体循環チャネル(31)の前記経路において周期的に分布されている、
請求項1に記載の導電プレート。 - 前記縮小された断面の部分(33)が、前記流体循環チャネル(31)の前記うねりのピーク(31a)又は窪んだゾーン(31b)にて分布されている、請求項2に記載の導電プレート。
- 前記第2アレイの前記流体循環チャネル(41)の各々が、前記長手方向軸(Ay)に平行な軸の両側における一連のうねりの形態である、請求項1~3のいずれか一項に記載のバイポーラ導電プレート。
- 前記第2アレイの前記流体循環チャネル(41)の前記うねりが、第1アレイの前記流体循環チャネル(31)の前記うねりに対して位相シフトされ、又は逆位相である、請求項4に記載のバイポーラ導電プレート。
- 前記第2アレイが、前記第1アレイの前記流体循環チャネル(31)の個数よりも多数の前記流体循環チャネル(41)を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載のバイポーラ導電プレート。
- 前記第1シート(30)は、前記第2シート(40)に組み付けられており、各接触ゾーン(131,141)において、前記第1アレイの前記溝のうちの第1溝が、前記接触ゾーン(131,141)を含む前記第2アレイの前記溝のうちの第2溝に接触しており、前記第1アレイの前記溝が前記第2アレイの前記溝に対して所定の容積(150)を構成するように配置されており、前記容積(150)が、前記第1シート(30)の前記背面(30B)と前記第2シート(40)の前記背面(40B)との間での熱伝達流体の通過のためにあり、前記熱伝達流体は前記バイポーラ導電プレートの第1外縁に位置している第1開口部(28)および前記第1外縁とは逆向きである前記バイポーラ導電プレートの第2外縁に位置している第2開口部(28)から流れる、請求項1~6のいずれか一項に記載のバイポーラ導電プレート。
- -少なくとも1つの膜電極アセンブリと、
-請求項1~7のいずれか一項に記載の少なくとも1つのバイポーラプレート(20.1)と、を備えた燃料電池構造体。 - -少なくとも1つの膜電極アセンブリ(MEA)と、
-前記膜電極アセンブリの第1側に配置された請求項1~7のいずれか一項に記載の第1バイポーラ導電プレート(20.1)であって、一連のうねりの形態のアノードチャネルのアレイが設けられた第1バイポーラ導電プレート(20.1)と、
-前記膜電極アセンブリの第2側に配置された請求項1~7のいずれか一項に記載の第2バイポーラ導電プレート(20.2)であって、前記アノードチャネルの前記うねりに対して逆位相であるか又は逆の曲率半径を有するカソードチャネルのうねりが設けられた第2バイポーラ導電プレート(20.2)と、を備えた、燃料電池構造体。 - 請求項1~7のいずれか一項に記載の少なくとも1つのバイポーラ導電プレートを備えた燃料電池が装備された車両。
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DE102022119219A1 (de) * | 2022-08-01 | 2024-02-01 | Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh | Bipolarplatte für eine elektrochemische Einheit einer elektrochemischen Vorrichtung und elektrochemische Vorrichtung |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007518239A (ja) | 2004-01-09 | 2007-07-05 | ゼネラル・モーターズ・コーポレーション | 交差連結されたチャンネルを備える二極式プレート |
JP2010251068A (ja) | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
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Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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