NL192550C - Brandstofcel. - Google Patents

Description

1 192550

Brandstofcel

De uitvinding heeft betrekking op een brandstofcel, omvattende: een elektrolietlaag; een paar aan beide zijden van de elektrolietlaag aangebrachte elektrodereactiegedeelten; en een paar gasscheidingsplaten die 5 respectievelijk op de buitenzijden van de elektrodereactiegedeelten zijn gelamineerd, welke gasscheidingsplaten zijn aangebracht om gasstromingskanalen te vormen waardoor verschillende typen gas worden gedwongen te stromen, zodat deze elektrochemisch kunnen reageren in de respectieve elektrodereactiegedeelten; waarbij de brandstofcel is vervaardigd door de elektrolietlaag, de elektrodereactiegedeelten, en de gasscheidingsplaten in lagen op elkaar aan te brengen; en waarbij afdichtgedeelten van elk van de 10 gasscheidingsplaten, die aan de periferie van de gasstromingskanalen zijn aangebracht, zijn omgebogen zodat deze een U-vormige dwarsdoorsnede hebben in de richting van de laminatie en derhalve elastisch zijn.

Een dergelijke brandstofcel is bekend uit de ter inzage gelegde Japanse octrooiaanvrage No. 62-188177. Deze publicatie beschrijft een brandstofcel van het type waarin een gas wordt toegevoerd onder gebruikma-15 king van aan de zijkant van de brandstofcel aangebrachte buitenspruitstukken en waarin gasscheidingsplaten bij de zijden van de stromingskanalen zijn omgebogen, teneinde deze flexibel te maken.

In dergelijke brandstofcellen treden echter problemen op met betrekking tot de gasafdichtkarakteristieken van de omtrek van een stroompassage gevormd door een gasscheidingsplaat.

Gezien de bovengenoemde problemen van de stand der techniek is het nu een doel van de uitvinding 20 om te voorzien in een brandstofcel, waarin een afdichtgedeelte zodanig is uitgevoerd dat dit uniform deformeert in overeenstemming met de door kruip veroorzaakte deformatie van de elektrodereactiegedeelten om de gasafdichtende karakteristieken van de brandstofcel te verbeteren.

De brandstofcel volgens de uitvinding wordt daartoe gekenmerkt, doordat een vulonderdeel binnen de perifere afdichtgedeelten is aangebracht.

25 De uitvinding zal nu bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de tekening en de beschrijving.

Figuur 1 is een perspectiefaanzicht van een scheidingsplaat van een brandstofcel volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; 30 figuren 2 en 3 zijn respectievelijk boven- en onderaanzichten van de gasscheidingsplaat van figuur 1; .. figuren 4 tot en met 7 zijn respectievelijk doorsneden die genomen zijn langs de lijnen VI-VI, VII—Vil, VIII—VIII en XI—IX van de figuren 2 en 3; en figuur 8 is een aanzicht in dwarsdoorsnede van een brandstofcel van het gelamineerde type waarin de gasscheidingsplaat van figuur 1 is toegepast.

35

Onder het eerst verwijzen naar figuur 1, welke een perspectiefaanzicht is van een in een brandstofcel volgens de onderhavige uitvinding gebruikte gasscheidingsplaat 21, is langs een bovenoppervlak 22 van de gasscheidingsplaat 21 een gasstromingskanaal gevormd waardoor een brandstofgas wordt gedwongen te stromen. Langs het onderoppervlak van de gasscheidingsplaat 21 is een gasstromingskanaal gevormd 40 waardoor een oxidantgas wordt gedwongen te stromen. Deze uitvoeringsvorm is van een type waarin het brandstofgas en het oxidantgas tot stroming worden gebracht in richtingen die onderling loodrecht op elkaar staan. Bijgevolg is een paar brandstofgasspiuitstukken 23a en 23b, die respectievelijk het brandstofgas toevoeren en afvoeren, aan twee zijden van de gasscheidingsplaat 21 aangebracht, en is een paar oxidantgasspruitstukken 24a en 24b, die respectievelijk het oxidantgas toevoeren en afvoeren, bij de twee 45 overblijvende zijden van de gasscheidingsplaat 21 aangebracht. Aan de perifere randen van de gasstromingskanalen zijn afdichtgedeelten 25 en 26 aangebracht. Het afdichtgedeelte 25 is een buitenste afdichtgedeelte dat gaslekkage naar de buitenkant van de cel voorkomt, en het afdichtgedeelte 26 is een binnenste afdichtgedeelte dat menging van de twee gastypen binnen de cel voorkomt. Beide afdichtgedeelten 25 en 26 zijn een rail met een U-vorm, welke aan de gasscheidingsplaat is bevestigd door middel 50 van een lassen of solderen. De afdichtgedeelten zijn zodanig gevormd, dat zij een U-vormige dwarsdoorsnede hebben, waardoor ze elastisch zijn. In het U-vormige gedeelte is een vulonderdeel 27 aanwezig met elastische kmipkarakteristieken.

De figuren 1 en 3 zijn respectievelijk boven- en onderaanzichten van de in figuur 1 getoonde gasscheidingsplaat 21, en de figuren 4 tot en met 7 zijn doorsneden langs de respectieve lijnen VI-VI, VII—VII, 55 VIII—VIII en IX-IX van de figuren 2 en 3.

Figuur 8 is een aanzicht in dwarsdoorsnede van een brandstofcel waarin de gasscheidingsplaat 21, de door de gegolfde platen gevormde gasstromingskanalen 11b en 12b, en de elektrodereactiegedeelten 11 en

Claims (2)

192550 2 12 gelamineerd boven op elkaar zijn aangebracht. Zoals in figuur 8 getoond, is een vulonderdeel 27 aangebracht in de aan de perifere randen van de gasstromingskanalen 11b en 12b gevormde U-vormige I afdichtgedeelten. Het vulonderdeel 27 is gemaakt van een materiaal dat met dezelfde kruipkarakteristieken (plastische deformatie) heeft als die van het materiaal dat is gebruikt om de elektrodereactiegedeelten 11 en 5 12 te vormen. Bijvoorbeeld kan het vulonderdeel 27 zijn gemaakt van een laminaat dat gebruikt is om de I elektrodereactiegedeelten 11 en 12 te vormen en dat is gevormd door het materiaal dat de (niet getoonde) I elektroden voimt en datgene dat de gegolfde platen 11c en 12c vormt, laagsgewijs op elkaar aan te I brengen. De kruip is grotendeels afhankelijk van de elektroden en de gegolfde platen. I In de op de boven beschreven wijze uitgevoerde brandstofcel wordt het brandstofgas B van het I 10 brandstofgastoevoerspruitstuk 28 toegevoerd naar de gasstromingskanalen 12b van de individuele I elektrodereactiegedeelten, zoals in figuur 8 getoond. Voorkomen wordt dat het brandstofgas B naar de I buitenzijde van de cel lekt door de aanwezigheid van de buitenste afdichtgedeelten 25 van het brandstof- I gastoevoerspruitstuk 28, en tevens wordt door de binnenste afdichtgedeelten 26 voorkomen dat het I brandstofgas B in de oxidantgasstromingskanalen 11b stroomt. Het afdichten van het oxidantgas wordt op 15 dezelfde wijze tot stand gebracht, en beschrijving daarvan wordt daarom achterwege gelaten. In het volgende zal met het verstrijken van de tijd veroorzaakte kruip worden beschreven. Bij hert begin I van de werking wordt een draagstuk van bijvoorbeeld ongeveer 3 kg/cm2 uitgeoefend. Tijdens de zich over I lange tijd uitstrekkende werking worden de elektroden en dergelijke gedeformeerd ten gevolge van de I daarin veroorzaakte kruip. De afdichtgedeelten hebben echter een U-vorm en zijn daarom elastisch, en in 20 de uitsparingen van de afdichtgedeelten is een vulonderdeel 27 aangebracht met in hoofdzaak dezelfde I kruipkarakteristieken als die van de elektrodereactiegedeelten. Bijgevolg deformeren de bij de perifere I randen van de gasstromingskanalen gevormde afdichtgedeelten in overeenstemming met de in de I elektrodereactiegedeelten optredende kruip. Verder deformeren zij in dezelfde mate als die waarin de I elektrodereactiegedeelten deformeren ten gevolge van de adequate elasticiteit daarvan, waardoor het I 25 mogelijk is dat een adequate en gebalanceerde draagdruk uitgeoefend blijft op de elektrodereactiegedeelten I en de afdichtgedeelten. Dit stelt de brandstofcel in staat gedurende een lange tijd in een bijzonder goede I gasdichte toestand te worden bedreven. I De boven beschreven uitvoeringsvorm is een brandstofcel van het type waarin zowel het brandstofgas I als het oxidantgas worden toegevoerd onder gebruikmaking van binnenspruitstukken. I 30 Het effect van de gasafdichting zal echter ook worden verkregen in het geval van een hybride brandstofcel waarin ofwel het brandstofgas ofwel het oxidantgas onder gebruikmaking van het binnenspruitstuk wordt I toegevoerd. Verder is de boven beschreven uitvoeringsvorm een brandstofcel waarin het brandstofgas en het oxidantgas worden gedwongen te stromen in richtingen loodrecht ten opzichte van elkaar. Dezelfde I 35 afdichtgedeelten kunnen echter gevormd zijn aan de perifere randen van de gasstroomkanalen in een I brandstofcel van het parallelstromings-type. I Verder is het effect van de boven beschreven afdichtgedeelten opmerkelijk in het geval van een brandstofcel die gebruik maakt van een binnenspruitstuk. De onderhavige uitvinding kan echter ook worden toegepast op een brandstofcel die gebruik maakt van een buitenspruitstuk. I 40 I Conclusies

1. Brandstofcel, omvattende: een elektroliettaag; een paar aan beide zijden van de elektrolietlaag aange- 45 brachte elektrodereactiegedeelten; en een paar gasscheidingsplaten die respectievelijk op de buitenzijden van de elektrodereactiegedeelten zijn gelamineerd, welke gasscheidingsplaten zijn aangebracht om I gasstromingskanalen te vormen waardoor verschillende typen gas worden gedwongen te stromen, zodat deze elektrochemisch kunnen reageren in de respectieve elektrodereactiegedeelten; waarbij de brandstofcel I is vervaardigd door de elektrolietlaag, de elektrodereactiegedeelten, en de gasscheidingsplaten in lagen op I 50 elkaar aan te brengen; en waarbij afdichtgedeelten van elk van de gasscheidingsplaten, die aan de periferie I van de gasstromingskanalen zijn aangebracht, zijn omgebogen zodat deze een U-vormige dwarsdoorsnede I hebben in de richting van de laminatie en derhalve elastisch zijn, met het kenmerk, dat een vulonderdeel I binnen de perifere afdichtgedeelten is aangebracht. 3 192550

2. Brandstofcel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vulonderdeel vervaardigd is van een materiaal met dezelfde plastische deformatiekarakteristieken als die van het materiaal dat is gebruikt om de elektrodereactiegedeelten te vormen. Hierbij 3 bladen tekening