RU2328796C2 - Design for reduction of the element internal circuit - Google Patents

Design for reduction of the element internal circuit Download PDF

Info

Publication number
RU2328796C2
RU2328796C2 RU2006124869/09A RU2006124869A RU2328796C2 RU 2328796 C2 RU2328796 C2 RU 2328796C2 RU 2006124869/09 A RU2006124869/09 A RU 2006124869/09A RU 2006124869 A RU2006124869 A RU 2006124869A RU 2328796 C2 RU2328796 C2 RU 2328796C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
air
channels
channel
collector
Prior art date
Application number
RU2006124869/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006124869A (en
Inventor
Тае-Хи ЧО (KR)
Тае-Хи ЧО
Миунг-Сеок ПАРК (KR)
Миунг-Сеок ПАРК
Хонг ЧОИ (KR)
Хонг ЧОИ
Киу-Дзунг КИМ (KR)
Киу-Дзунг КИМ
Миеонг-Хо ЛИ (KR)
Миеонг-Хо ЛИ
Чеол-Хван КИМ (KR)
Чеол-Хван КИМ
Йонг-Дзун ХВАНГ (KR)
Йонг-Дзун ХВАНГ
Сеунг -Тае КО (KR)
Сеунг -Тае КО
Сеонг-Геун ХЕО (KR)
Сеонг-Геун ХЕО
Original Assignee
ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК.
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 ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. filed Critical ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК.
Priority to RU2006124869/09A priority Critical patent/RU2328796C2/en
Publication of RU2006124869A publication Critical patent/RU2006124869A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2328796C2 publication Critical patent/RU2328796C2/en

Links

Images

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

FIELD: fuel elements.
SUBSTANCE: design to reduce current leaks in the internal circuit incorporates separate elements ganged into a battery, means for distribution on the fuel side of separate elements to connect every fuel inflow channel and for isolation of them, and means for distribution on the air side to connect every fuel inflow channel of separate elements.
EFFECT: reduction to minimum of electrical connection between assemblage of fuel elements ganged into a battery and lower current leaks.
13 cl, 11 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к топливному элементу и, в частности, к конструкции для сокращения внутренней цепи топливного элемента, сокращающей до минимума внутреннюю цепь между множеством собранных в батарею отдельных элементов.The present invention relates to a fuel cell and, in particular, to a structure for reducing the internal circuit of a fuel cell, minimizing the internal circuit between a plurality of individual cells assembled in a battery.

Уровень техникиState of the art

Топливный элемент представляет собой заменитель ископаемого топлива, и он преобразовывает химическую энергию, производимую при окислении топлива, такого как водород, непосредственно в электрическую энергию.A fuel cell is a substitute for fossil fuels, and it converts the chemical energy produced by the oxidation of a fuel, such as hydrogen, directly into electrical energy.

Фиг.1 иллюстрирует пример топливного элемента. Как показано на фиг.1, в топливном элементе, когда содержащее водород топливо и воздух в качестве окислителя подводятся к топливному электроду (аноду) 11 и воздушному электроду (катоду) 12, выполненным, соответственно, с обеих сторон от слоя 10 электролита, на топливном электроде 11 происходит электрохимическая окислительная реакция, испускаются ионы водорода и электроны, ионы водорода перемещаются к воздушному электроду 12 через слой 10 электролита, а электроны перемещаются к воздушному электроду 12 через нагрузку 20, соединяющую топливный электрод 11 с воздушным электродом 12. Одновременно на воздушном электроде 12 происходит электрохимическая восстановительная реакция, и при объединении ионов водорода с кислородом выделяются тепло и побочные продукты. При этом вырабатывается ток, в то время как электроны, испускаемые из топливного электрода 11, перемещаются к воздушному электроду 12.Figure 1 illustrates an example of a fuel cell. As shown in FIG. 1, in a fuel cell, when hydrogen-containing fuel and air as an oxidizing agent are supplied to the fuel electrode (anode) 11 and the air electrode (cathode) 12, respectively, made on both sides of the electrolyte layer 10, on the fuel electrode 11, an electrochemical oxidation reaction occurs, hydrogen ions and electrons are emitted, hydrogen ions move to the air electrode 12 through the electrolyte layer 10, and electrons move to the air electrode 12 through the load 20 connecting the fuel electron genus 11 with an air electrode 12. Simultaneously, an electrochemical reduction reaction occurs on the air electrode 12, and heat and by-products are released when hydrogen ions are combined with oxygen. In this case, a current is generated, while the electrons emitted from the fuel electrode 11 move to the air electrode 12.

Один отдельный топливный элемент имеет именно такую конструкцию. Здесь, чтобы вырабатывать больше электрической энергии, топливный элемент может быть выполнен посредством объединения множества отдельных элементов.One separate fuel cell has just such a design. Here, in order to generate more electrical energy, a fuel cell can be made by combining a plurality of individual cells.

Кроме того, топливные элементы можно классифицировать в различные виды в соответствии с видами топлива, рабочей температуры и катализаторов, и т.д.In addition, fuel cells can be classified into different types according to the types of fuel, operating temperature and catalysts, etc.

Когда топливо водородной группы, такое как NaBH4, KBH4, LiA1H4, KH, NaH и т.д., растворено в водно-щелочном растворе, топливо становится раствором электролита, а электроны, производимые с ионами водорода, перемещаются через раствор электролита (топливо).When a hydrogen group fuel, such as NaBH 4 , KBH 4 , LiA 1 H 4 , KH, NaH, etc., is dissolved in a water-alkaline solution, the fuel becomes an electrolyte solution, and the electrons produced with hydrogen ions move through the solution electrolyte (fuel).

Фиг.2 представляет вид в разрезе, иллюстрирующий пример топливного элемента, использующего раствор электролита в качестве топлива, в соответствии с традиционным уровнем техники, фиг.3 представляет вид сверху, иллюстрирующий батарею топливных элементов, фиг.4 представляет вид сверху, иллюстрирующий первый коллектор топливного элемента, а фиг.5 представляет вид сверху, иллюстрирующий второй коллектор топливного элемента.FIG. 2 is a sectional view illustrating an example of a fuel cell using an electrolyte solution as fuel in accordance with the conventional art; FIG. 3 is a top view illustrating a fuel cell battery; FIG. 4 is a top view illustrating a first fuel manifold element, and FIG. 5 is a plan view illustrating a second fuel cell manifold.

Как изображено на фиг.2-5, в топливном элементе однополярные пластины 110, 120 выполнены, соответственно, с обеих сторон от одной биполярной пластины 100, два мембраноэлектродных узла (М.Э.У.) 130 вставлены, соответственно, между биполярной пластиной 100 и однополярной пластиной 110, 120, и с обеих сторон от однополярных пластин 110, 120 выполнена, соответственно, нажимная пластина 140. Биполярная пластина 100, однополярные пластины 110, 120, М.Э.У. 130 и нажимная пластина 140 жестко соединены крепежным средством 150, и, таким образом, сконструирована батарея.As shown in FIGS. 2-5, in the fuel cell, unipolar plates 110, 120 are made, respectively, on both sides of one bipolar plate 100, two membrane-electrode assemblies (MEUs) 130 are inserted, respectively, between the bipolar plate 100 and a unipolar plate 110, 120, and on both sides of the unipolar plates 110, 120, respectively, a pressure plate 140 is formed. Bipolar plate 100, unipolar plates 110, 120, M.E.U. 130 and the pressure plate 140 are rigidly connected by the fastening means 150, and thus, the battery is designed.

В биполярной пластине 100, с обеих сторон от пластины 101 образованы, соответственно, протоки 102, 103 для протекания текучей среды, которые имеют определенную толщину и площадь поверхности; а каналы 104, 105 втекания и каналы 106, 107 вытекания, в которых протекают топливо и воздух, соответственно, образованы таким образом, что они связаны с протоками 102, 103.In the bipolar plate 100, on both sides of the plate 101, respectively, are formed the channels 102, 103 for the flow of fluid, which have a certain thickness and surface area; and the inlet channels 104, 105 and the outflow channels 106, 107 in which fuel and air flow, respectively, are formed in such a way that they are connected to the ducts 102, 103.

В однополярных пластинах 110, 120, протоки 112, 122 для протекания текучей среды образованы на стороне пластин 111, 121 и имеют определенную толщину и площадь поверхности; а каналы 113, 123 втекания и каналы 114, 124 вытекания, соединенные с протоками 112, 122, образованы на пластинах 111, 121 таким образом, чтобы принимать и выпускать текучую среду.In unipolar plates 110, 120, flow paths 112, 122 are formed on the side of the plates 111, 121 and have a certain thickness and surface area; and the inlet channels 113, 123 and the outflow channels 114, 124 connected to the ducts 112, 122 are formed on the plates 111, 121 so as to receive and discharge a fluid.

Каналы 104, 123 втекания топливной стороны биполярной пластины 100 и однополярных пластин 110, 120 выполнены на одной и той же линии, а каналы 105, 113 втекания воздушной стороны выполнены на одной и той же линии с каналами 104, 123 втекания топливной стороны таким образом, что имеют определенный интервал.The fuel inlet channels 104, 123 of the bipolar plate 100 and the unipolar plates 110, 120 are made on the same line, and the air side inflow channels 105, 113 are made in the same line with the fuel side inlets 104, 123 in such a way that have a certain interval.

В М.Э.У. 130, электрод 132 топливной стороны, контактирующий с топливом, образован на стороне слоя 131 электролита и имеет определенную площадь поверхности, а электрод 133 воздушной стороны, контактирующий с воздухом, образован на другой стороне слоя 131 электролита. В М.Э.У. 130, один и тот же электрод выполнен в одном и том же положении.In M.E.U. 130, the fuel-side electrode 132 in contact with the fuel is formed on the side of the electrolyte layer 131 and has a certain surface area, and the air-side electrode 133 in contact with the air is formed on the other side of the electrolyte layer 131. In M.E.U. 130, the same electrode is made in the same position.

Первый коллектор 160, предназначенный для распределения топлива и воздуха таким образом, чтобы заставлять их течь в каналы 104, 123 втекания топливной стороны и каналы 105, 113 втекания воздушной стороны, соответственно, выполнен на одной стороне батареи, второй коллектор 170, предназначенный для сбора топлива и воздуха, подлежащих выпуску, соответственно, в каналы 106, 124 вытекания топливной стороны и каналы 107, 114 вытекания воздушной стороны, выполнен на другой стороне батареи, и первый и второй коллекторы 160, 170 неподвижно подсоединены с помощью дополнительного крепежного средства 180. В первом коллекторе 160, в блоке 162 корпуса образованы пространство 162 топливной стороны и пространство 163 воздушной стороны, соответственно, имеющие определенную толщину и прямоугольную площадь поверхности, при этом сквозные отверстия 164, связанные с каналами 104, 123 втекания топливной стороны, образованы на нижней части пространства 162 топливной стороны, а сквозные отверстия 165, связанные с каналами 105, 113 втекания воздушной стороны, образованы на нижней части пространства 163 воздушной стороны. И, во втором коллекторе 170, в блоке 171 корпуса образованы пространство 172 топливной стороны и пространство 173 воздушной стороны, соответственно, имеющие определенную толщину и прямоугольную площадь поверхности, причем сквозные отверстия 174, связанные с каналами 106, 124 вытекания топливной стороны, образованы на нижней части пространства 172 топливной стороны, а сквозные отверстия 175, связанные с каналами 107, 114 вытекания воздушной стороны, образованы на нижней части пространства 173 воздушной стороны.The first manifold 160, designed to distribute fuel and air in such a way as to cause them to flow into the fuel side inlet channels 104, 123 and the air side inlet channels 105, 113, respectively, is made on one side of the battery, the second manifold 170, designed to collect fuel and air to be discharged, respectively, into the fuel side leakage channels 106, 124 and the air side leakage channels 107, 114, are made on the other side of the battery, and the first and second manifolds 160, 170 are fixedly connected by additional body fastening means 180. In the first manifold 160, in the housing block 162, the fuel side space 162 and the air side space 163, respectively, having a certain thickness and a rectangular surface area, with through holes 164 connected to the fuel side inflow channels 104, 123, are formed are formed on the lower part of the fuel side space 162, and through holes 165 associated with the air side inflow channels 105, 113 are formed on the lower part of the air side space 163. And, in the second manifold 170, in the housing block 171, the fuel side space 172 and the air side space 173, respectively, having a certain thickness and a rectangular surface area are formed, and through holes 174 associated with the fuel side leakage channels 106, 124 are formed on the bottom parts of the fuel side space 172, and through holes 175 associated with the air side outflow channels 107, 114 are formed on the lower part of the air side space 173.

Пространство 162 топливной стороны первого коллектора связано с топливным баком (не показан) и насосом (не показан) по трубопроводу (не показан), а пространство 172 топливной стороны второго коллектора связано с топливным баком дополнительным воспроизводящим средством (не показано).The space 162 of the fuel side of the first manifold is connected to the fuel tank (not shown) and the pump (not shown) through a pipe (not shown), and the space 172 of the fuel side of the second manifold is connected to the fuel tank by additional reproducing means (not shown).

В описанном выше топливном элементе, когда топливо в топливном баке течет в пространство 162 топливной стороны первого коллектора, воздух одновременно течет в пространство 163 воздушной стороны первого коллектора. Топливо в пространстве 162 топливной стороны течет в биполярную пластину 100 и каналы 104, 123 втекания пластины 120 батареи через сквозные отверстия 164.In the fuel cell described above, when fuel in the fuel tank flows into the space 162 of the fuel side of the first manifold, air simultaneously flows into the space 163 of the air side of the first manifold. Fuel in the fuel side space 162 flows into the bipolar plate 100 and the inlet channels 104, 123 of the battery plate 120 through the through holes 164.

Когда топливо течет в протоках 102, 122, происходит электрохимическое окисление на электроде 132 топливной стороны М.Э.У. 130, производятся ионы водорода и электроны, ионы водорода перемещаются к электроду 133 воздушной стороны через слой электролита 131 М.Э.У., и электроны перемещаются к электроду 133 воздушной стороны через биполярную пластину 100 или пластины 110, 120. Одновременно, когда воздух в пространстве 163 воздушной стороны первого коллектора течет в протоки 103, 112 через сквозные отверстия 165 в пространстве воздушной стороны, каждой из биполярной пластины 100 и каналов 105, 113 втекания однополярной пластины 110 батареи, происходит электрохимическая восстановительная реакция с ионами водорода на электроде 133 воздушной стороны М.Э.У.When fuel flows in the ducts 102, 122, electrochemical oxidation occurs at the fuel side electrode 132 of M.E.U. 130, hydrogen ions and electrons are produced, hydrogen ions are transported to the air side electrode 133 through an electrolyte layer 131 M.E.U., and electrons are transported to the air side electrode 133 through bipolar plate 100 or plates 110, 120. At the same time, when air is in the air side space 163 of the first collector flows into the channels 103, 112 through the through holes 165 in the air side space of each of the bipolar plate 100 and the inflow channels 105, 113 of the unipolar battery plate 110, an electrochemical reduction occurs I am reacting with hydrogen ions on an electrode 133 of the air side of M.E.U.

Между тем, топливо, выпускаемое в пространство 172 топливной стороны второго коллектора, течет в топливный бак через воспроизводящее средство и подается снова в батарею.Meanwhile, the fuel discharged into the space 172 of the fuel side of the second manifold flows into the fuel tank through the reproducing means and is supplied again to the battery.

И, когда между пластинами 110, 120 подсоединена нагрузка, при протекании электрического тока через нагрузку благодаря разности электрических потенциалов вырабатывается электроэнергия.And, when a load is connected between the plates 110, 120, when an electric current flows through the load, electricity is generated due to the difference in electric potentials.

Однако в традиционной конструкции, поскольку раствор электролита используется как топливо, топливо электрически связывает собранные в батарею отдельные элементы, создавая таким образом внутреннюю цепь, при этом может происходить утечка тока, и, соответственно, могут происходить потери электроэнергии.However, in the traditional design, since the electrolyte solution is used as fuel, the fuel electrically binds the individual cells assembled into the battery, thereby creating an internal circuit, current leakage may occur, and accordingly, energy loss may occur.

Краткое описание настоящего изобретенияA brief description of the present invention

Чтобы решить описанную выше проблему, целью настоящего изобретения является создание конструкции для сокращения внутренней цепи топливного элемента, сокращающую до минимума утечку тока, встречающуюся между множеством собранных в батарею отдельных элементов.In order to solve the problem described above, an object of the present invention is to provide a structure for reducing the internal circuit of a fuel cell, minimizing current leakage occurring between a plurality of individual cells assembled in a battery.

Для достижения указанной цели, конструкция, предназначенная для сокращения внутренней цепи топливного элемента, включает в себя собранные в батарею примыкающим образом отдельные элементы; средство распределения на топливной стороне для соединения каждого канала втекания топливной стороны отдельных элементов и изолирования их электрически; и средство распределения на воздушной стороне для соединения каждого канала втекания воздушной стороны отдельных элементов.To achieve this goal, a structure designed to reduce the internal circuit of a fuel cell includes individual cells assembled in an adjacent battery; distribution means on the fuel side for connecting each channel of the inflow of the fuel side of the individual elements and isolating them electrically; and air-side distribution means for connecting each air-channel inflow channel of the individual elements.

Кроме того, конструкция, предназначенная для сокращения внутренней цепи топливного элемента, включает в себя батарею, состоящую из собранных в батарею примыкающим образом отдельных элементов; первый и второй коллекторы, соответственно, выполненные с обеих сторон батареи таким образом, что имеют соединительные каналы топливной стороны для подсоединения каналов топливной стороны отдельных элементов и соединительные каналы воздушной стороны для подсоединения каналов воздушной стороны отдельных элементов; первый изолирующий элемент, подсоединенный между батареей и первым коллектором таким образом, что имеет сквозные отверстия топливной стороны для соединения каналов топливной стороны отдельного элемента с соединительным каналом топливной стороны первого коллектора и сквозные отверстия воздушной стороны для соединения каналов воздушной стороны отдельного элемента с соединительным каналом воздушной стороны первого коллектора; и второй изолирующий элемент, подсоединенный между батареей и вторым коллектором таким образом, что имеет сквозные отверстия топливной стороны для соединения каналов топливной стороны отдельного элемента с соединительным каналом топливной стороны второго коллектора и сквозные отверстия воздушной стороны для соединения каналов воздушной стороны отдельного элемента с соединительным каналом воздушной стороны второго коллектора.In addition, a structure designed to reduce the internal circuit of a fuel cell includes a battery consisting of individual cells assembled in an adjacent battery; the first and second collectors, respectively, made on both sides of the battery in such a way that they have connecting channels of the fuel side for connecting the channels of the fuel side of the individual elements and connecting channels of the air side for connecting the channels of the air side of the individual cells; a first insulating element connected between the battery and the first collector in such a way that it has through-holes of the fuel side for connecting the channels of the fuel side of the individual element to the connecting channel of the fuel side of the first collector and through-holes of the air side for connecting the channels of the air side of the individual element with the connecting channel of the air side first collector; and a second insulating element connected between the battery and the second collector in such a way that it has through holes of the fuel side for connecting the channels of the fuel side of the individual element to the connecting channel of the fuel side of the second collector and through holes of the air side for connecting the channels of the air side of the individual element with the connecting channel of the air side of the second collector.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Прилагаемые чертежи, которые включены для обеспечения дальнейшего понимания изобретения и внесены и составляют часть этого описания, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для пояснения принципов данного изобретения.The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and form part of this description, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the present invention.

На чертежах:In the drawings:

фиг.1 - вид в разрезе, иллюстрирующий общепринятый топливный элемент;1 is a sectional view illustrating a conventional fuel cell;

фиг.2 - вид в разрезе, иллюстрирующий пример традиционного топливного элемента;2 is a sectional view illustrating an example of a conventional fuel cell;

фиг.3 - вид сверху, иллюстрирующий батарею топливного элемента в соответствии с традиционным уровнем техники;FIG. 3 is a plan view illustrating a fuel cell battery in accordance with the conventional art; FIG.

фиг.4 и 5 - виды сверху, иллюстрирующие частично в разобранном виде первый и второй коллекторы топливного элемента, соответственно, в соответствии с традиционным уровнем техники;4 and 5 are plan views illustrating partially and partially disassembled first and second fuel cell manifolds, respectively, in accordance with the conventional art;

фиг.6 - вид в разрезе, иллюстрирующий топливный элемент, имеющий конструкцию для сокращения внутренней цепи топливного элемента, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;6 is a sectional view illustrating a fuel cell having a structure for shortening an internal circuit of a fuel cell in accordance with a first embodiment of the present invention;

фиг.7 - вид сверху, иллюстрирующий топливный элемент с фиг.6;7 is a top view illustrating the fuel cell of FIG. 6;

фиг.8 - вид в разрезе, иллюстрирующий топливный элемент, имеющий конструкцию для сокращения внутренней цепи, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 8 is a sectional view illustrating a fuel cell having a structure for shortening an internal circuit in accordance with a second embodiment of the present invention;

фиг.9 - вид в разрезе, иллюстрирующий топливный элемент, взятый по линии A-B с фиг.8;Fig.9 is a sectional view illustrating a fuel cell taken along line A-B of Fig.8;

фиг.10 - вид в разрезе, иллюстрирующий топливный элемент, взятый по линии C-D с фиг.8; и10 is a sectional view illustrating a fuel cell taken along line C-D of FIG. 8; and

фиг.11 - диаграмма, показывающая результаты сравнения отдельных элементов в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления настоящего изобретения.11 is a diagram showing the results of comparing individual elements in accordance with the first and second embodiments of the present invention.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Далее, будут описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

Сначала будет описана конструкция для сокращения внутренней цепи топливного элемента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.First, a structure for shortening the internal circuit of a fuel cell in accordance with a first embodiment of the present invention will be described.

Фиг.6 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий топливный элемент, имеющий конструкцию, сокращающую внутреннюю цепь, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, а фиг.7 представляет вид сверху, иллюстрирующий топливный элемент с фиг.6.FIG. 6 is a sectional view illustrating a fuel cell having an internal circuit reducing structure in accordance with a first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a top view illustrating the fuel cell of FIG. 6.

Как показано на фиг.6 и 7, конструкция для сокращения внутренней цепи топливного элемента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя собранные в батарею примыкающим образом отдельные элементы (C); средство распределения на топливной стороне для соединения каждого канала втекания топливной стороны отдельных элементов (C) и изолирования их (электрически); и средство распределения на воздушной стороне для соединения каждого канала 205 втекания воздушной стороны отдельных элементов (C).As shown in FIGS. 6 and 7, the structure for reducing the internal circuit of the fuel cell according to the first embodiment of the present invention includes, in an adjacent manner, the individual cells (C); distribution means on the fuel side for connecting each channel of the inflow of the fuel side of the individual elements (C) and isolating them (electrically); and air side distribution means for connecting each air inlet channel 205 of the air side of the individual elements (C).

Средство распределения на топливной стороне представляет собой распределительный трубопровод 240 топливной стороны для подсоединения каждого канала втекания топливной стороны отдельных элементов (C). Распределительный трубопровод 240 топливной стороны распределяет топливо для каждого канала втекания топливной стороны отдельных элементов (C) и одновременно образует электрически изолирующее пространство.The fuel side distribution means is a fuel side distribution pipe 240 for connecting each fuel inlet channel of the individual elements (C). The fuel side distribution pipe 240 distributes fuel for each fuel channel inflow channel of the individual elements (C) and at the same time forms an electrically insulating space.

Средство распределения на воздушной стороне представляет собой распределительный трубопровод 280 воздушной стороны для подсоединения каждого канала втекания воздушной стороны отдельных элементов (C).The air-side distribution means is an air-side distribution pipe 280 for connecting each air-channel inflow channel of the individual elements (C).

При этом трубопровод 250 втекания топлива связан с распределительным трубопроводом 240 топливной стороны и связан с топливным баком 260. Трубопровод 290 втекания воздуха, в котором протекает внешний воздух, объединен со средством 280 распределения на воздушной стороне.In this case, the fuel inflow pipe 250 is connected to the fuel side distribution pipe 240 and connected to the fuel tank 260. The air inflow pipe 290 in which external air flows is combined with the air distribution means 280.

Отдельный элемент (C) состоит из биполярной пластины 200, однополярных пластин 210, 220, выполненных, соответственно, с обеих сторон биполярной пластины 200, и М.Э.У. 230, вставленного, соответственно, между биполярной пластиной 200 и однополярными пластинами 210, 220. Биполярная пластина 200, две однополярные пластины 210, 220 и М.Э.У. 230 образуют один отдельный элемент (C).A separate element (C) consists of a bipolar plate 200, unipolar plates 210, 220, made respectively on both sides of the bipolar plate 200, and M.E.U. 230 inserted, respectively, between the bipolar plate 200 and the unipolar plates 210, 220. The bipolar plate 200, two unipolar plates 210, 220 and M.E.U. 230 form one separate element (C).

В биполярной пластине 200, протоки 202, 203 образованы, соответственно, с обеих сторон пластины 201 и имеют определенную толщину и прямоугольную площадь поверхности, каналы 204, 205 втекания, предназначенные для передачи топлива и воздуха, соответственно, в протоки 202, 203, образованы в пластине 201, и каналы 206, 207 вытекания, предназначенные для выпуска топлива и воздуха из протоков 202, 203, образованы в пластине 201. Канал 204 втекания топливной стороны и канал 207 вытекания воздушной стороны выполнены на поверхности пластины 201, а канал 206 вытекания топливной стороны и канал 205 втекания воздушной стороны выполнены на другой поверхности (находящейся напротив вышеупомянутой поверхности) пластины 201. Канал 204 втекания топливной стороны и канал 206 вытекания топливной стороны выполнены по диагонали, и канал 205 втекания воздушной стороны и канал 207 вытекания воздушной стороны выполнены по диагонали.In the bipolar plate 200, the channels 202, 203 are formed, respectively, on both sides of the plate 201 and have a certain thickness and a rectangular surface area, the flow channels 204, 205 for transporting fuel and air, respectively, into the channels 202, 203, are formed in the plate 201, and the outflow channels 206, 207 for discharging fuel and air from the ducts 202, 203 are formed in the plate 201. The fuel side inlet channel 204 and the air side outflow channel 207 are formed on the surface of the plate 201, and the fuel outflow channel 206 the orons and the air side inflow channel 205 are formed on another surface (opposite the aforementioned surface) of the plate 201. The fuel side inflow channel 204 and the fuel side effluent channel 206 are made diagonally, and the air side inflow channel 205 and the air side inflow channel 207 are made diagonally .

В однополярной пластине 210, 220, проток 212, 222 образован на стороне поверхности 211, 221 и имеет определенную толщину и прямоугольную площадь поверхности, и канал 213, 223 втекания и канал 214, 224 вытекания, предназначенные для приема и выпуска текучей среды протока 212, 222, образованы на пластине 211, 221. Однополярные пластины 210, 220 выполнены, соответственно, с обеих сторон от биполярной пластины 200 таким образом, чтобы обеспечивать протоки 212, 222, обращенные к протокам 202, 203 биполярной пластины. Здесь, когда проток 212 однополярной пластины 210 обращен к протоку 203, в котором протекает воздух биполярной пластины 200, топливо течет в протоке 212 однополярной пластины 210. Когда проток 222 пластины 220 обращен к протоку 202, в котором течет топливо биполярной пластины 200, воздух протекает в протоке 222 однополярной пластины 220.In a unipolar plate 210, 220, the duct 212, 222 is formed on the surface side 211, 221 and has a certain thickness and a rectangular surface area, and the inlet channel 213, 223 and the outflow channel 214, 224 for receiving and discharging the fluid of the duct 212, 222 are formed on the plate 211, 221. Unipolar plates 210, 220 are respectively formed on both sides of the bipolar plate 200 so as to provide ducts 212, 222 facing the ducts 202, 203 of the bipolar plate. Here, when the duct 212 of the unipolar plate 210 faces the duct 203 in which the air of the bipolar plate 200 flows, the fuel flows in the duct 212 of the unipolar plate 210. When the duct 222 of the plate 220 faces the duct 202 in which the fuel of the bipolar plate 200 flows, air flows in the duct 222 of the unipolar plate 220.

В М.Э.У. 230, электрод 232 топливной стороны, с которым топливо входит в контакт, образован на стороне слоя 231 электролита, имеющего определенную площадь поверхности, а электрод 233 воздушной стороны, с которым воздух входит в контакт, образован на другой стороне слоя 231 электролита. М.Э.У. 230 включен между биполярной пластиной 200 и однополярной пластиной 210, 220 таким образом, что обеспечивает электроды 232, 233, выполненные в том же самом направлении.In M.E.U. 230, the fuel side electrode 232 with which the fuel comes into contact is formed on the side of the electrolyte layer 231 having a certain surface area, and the air side electrode 233 with which the air comes in contact is formed on the other side of the electrolyte layer 231. M.E.U. 230 is connected between the bipolar plate 200 and the unipolar plate 210, 220 in such a way that provides electrodes 232, 233 made in the same direction.

Распределительный трубопровод 240 топливной стороны соединяет канал 204 втекания топливной стороны биполярной пластины с каналом 213 втекания топливной стороны пластины, в котором течет топливо. Распределительный трубопровод 240 топливной стороны имеет искривленную форму. Трубопровод 250 втекания топлива подсоединен к распределительному трубопроводу 240 топливной стороны, а трубопровод 250 втекания топлива подсоединен таким образом, что он выполнен в центре распределительного трубопровода 240 топливной стороны.The fuel side distribution pipe 240 connects the fuel side leakage channel 204 of the bipolar plate to the fuel side leakage channel 213 of the plate in which the fuel flows. The fuel side distribution pipe 240 has a curved shape. The fuel inflow pipe 250 is connected to the fuel side distribution pipe 240, and the fuel inflow pipe 250 is connected so that it is formed in the center of the fuel side distribution pipe 240.

Трубопровод 250 втекания топлива подсоединен к топливному баку 260 для хранения топлива, а первый насос 270 для нагнетания топлива установлен на трубопроводе 250 втекания топлива, причем первый насос 270 выполнен между распределительным трубопроводом 240 топливной стороны и топливным баком 260. Топливо топливного бака представляет собой раствор электролита.A fuel injection pipe 250 is connected to the fuel storage tank 260, and a first fuel injection pump 270 is installed on the fuel injection pipe 250, the first pump 270 being made between the fuel side distribution pipe 240 and the fuel tank 260. The fuel of the fuel tank is an electrolyte solution .

Распределительный трубопровод 240 топливной стороны и трубопровод 250 втекания топлива выполнены из изолирующего материала.The fuel side distribution pipe 240 and the fuel inflow pipe 250 are made of insulating material.

Трубопровод 208 вытекания, соответственно, объединен с каналом 206 вытекания топливной стороны биполярной пластины 200 и каналом 214 вытекания топливной стороны однополярной пластины 210, примыкающей к каналу 206 вытекания топливной стороны, и имеет топливо.The discharge pipe 208 is respectively combined with the fuel side leakage channel 206 of the bipolar plate 200 and the fuel side leakage channel 214 of the unipolar plate 210 adjacent to the fuel side leakage channel 206 and has fuel.

Распределительный трубопровод 290 воздушной стороны соединяет канал 205 втекания воздушной стороны биполярной пластины 200 с каналом втекания 223 воздушной стороны однополярной пластины 220, примыкающей к каналу 205 втекания воздушной стороны, и имеет воздух. Распределительный трубопровод 290 воздушной стороны имеет искривленную форму. Трубопровод 251 втекания воздуха подсоединен к распределительному трубопроводу 290 воздушной стороны, и трубопровод 251 втекания воздуха подсоединен таким образом, что он выполнен в центре распределительного трубопровода 290 воздушной стороны. Распределительный трубопровод 290 воздушной стороны и трубопровод 251 втекания воздуха выполнены из изолирующего материала.An air-side distribution pipe 290 connects the air-side inflow channel 205 of the bipolar plate 200 to the air-side inflow channel 223 of the unipolar plate 220 adjacent to the air-side inflow channel 205 and has air. The air-side distribution pipe 290 has a curved shape. The air intake pipe 251 is connected to the air side distribution pipe 290, and the air intake pipe 251 is connected so that it is formed in the center of the air side distribution pipe 290. The air-side distribution pipe 290 and the air leak-in pipe 251 are made of insulating material.

Второй насос 271 для нагнетания воздуха установлен на трубопроводе 251 втекания воздуха.A second air injection pump 271 is installed on the air inlet pipe 251.

Трубопровод 281 вытекания, соответственно, связан с каналом 207 вытекания воздушной стороны биполярной пластины 200 и каналом 224 вытекания воздушной стороны однополярной пластины 220, примыкая к каналу 207 вытекания воздушной стороны, и имеет воздух.The leakage pipe 281 is respectively connected to the air-side leakage channel 207 of the bipolar plate 200 and the air-side leakage channel 224 of the unipolar plate 220 adjacent to the air-side leakage channel 207 and has air.

Теперь будет описана работа конструкции, предназначенной для сокращения внутренней цепи топливного элемента.Now will be described the operation of the structure, designed to reduce the internal circuit of the fuel cell.

Сначала, когда работают первый насос 270 и второй насос 271, топливо в топливном баке 260 течет в распределительный трубопровод 240 топливной стороны через трубопровод 250 втекания топлива. Топливо в распределительном трубопроводе 240 топливной стороны распределяется и течет в каналы 204, 213 втекания топливной стороны каждого отдельного элемента (C), и топливо в каналах 204, 213 втекания топливной стороны протекает через протоки 202, 212. В то время как топливо течет через протоки 202, 212, происходит электрохимическое окисление благодаря электроду 232 топливной стороны М.Э.У., производятся ионы водорода и электроны, ионы водорода перемещаются к электроду 233 воздушной стороны через слой 231 электролита М.Э.У., а электроны перемещаются к электроду 233 воздушной стороны через биполярную пластину 200.First, when the first pump 270 and the second pump 271 are operating, the fuel in the fuel tank 260 flows into the fuel side distribution pipe 240 through the fuel inflow pipe 250. The fuel in the fuel side distribution pipe 240 is distributed and flows into the fuel side inlet channels 204, 213 of each individual element (C), and the fuel in the fuel side inlet channels 204, 213 flows through the ducts 202, 212. While the fuel flows through the ducts 202, 212, electrochemical oxidation occurs due to the fuel side electrode 232 of M.E.U., hydrogen ions and electrons are produced, hydrogen ions move to the air side electrode 233 through the M.E.U. electrolyte layer 231, and the electrons move to the electron row 233 through the air-side bipolar plate 200.

Одновременно внешний воздух протекает в распределительный трубопровод 290 воздушной стороны через трубопровод 251 втекания воздуха и течет в канал 205, 223 втекания воздушной стороны каждого отдельного элемента (C). В то время как воздух в канале 205, 223 втекания воздушной стороны каждого отдельного элемента (C) протекает через протоки 203, 222, на электроде 233 воздушной стороны А происходит электрохимическое окисление с ионами водорода.At the same time, external air flows into the air side distribution pipe 290 through the air inlet pipe 251 and flows into the air side inlet channel 205, 223 of each individual element (C). While air in the air inlet channel 205, 223 of the air side of each individual element (C) flows through the ducts 203, 222, electrochemical oxidation with hydrogen ions occurs on the air side electrode 233.

Топливо, проходящее проток 202, 212 каждого отдельного элемента (C), выпускается, соответственно, через выпускной канал 206, 214 топливной стороны и выпускной трубопровод 280. Воздух, проходящий по протоку 203, 222 каждого отдельного элемента (C), выпускается через канал 207, 224 вытекания воздушной стороны и трубопровод 281 вытекания. Топливо, выпускаемое через трубопровод 280 вытекания, проходит через дополнительное воспроизводящее средство (не показано) и течет снова в топливный бак 260.The fuel passing through the duct 202, 212 of each individual element (C) is discharged, respectively, through the exhaust side 206, 214 of the fuel side and the exhaust pipe 280. Air passing through the duct 203, 222 of each individual element (C) is discharged through the channel 207 224, air side leakage and leakage pipe 281. The fuel discharged through the outflow line 280 passes through an additional reproducing means (not shown) and flows again into the fuel tank 260.

Когда между однополярными пластинами 210, 220 подсоединена нагрузка, вырабатывается электрическая энергия, в то время как электрический ток протекает через нагрузку благодаря разности электрических потенциалов.When a load is connected between the unipolar plates 210, 220, electric energy is generated, while the electric current flows through the load due to the difference in electric potentials.

В этом процессе, поскольку топливо, подаваемое от топливного бака 260, распределяется через распределительный трубопровод 240 топливной стороны и течет в электрод 232 топливной стороны каждого отдельного элемента (C), утечка тока, которая происходит из-за электрической связи по топливу, может быть ограничена благодаря распределительному трубопроводу 240 топливной стороны. Более подробно, поскольку топливо в виде раствора электролита, текущего в каждый отдельный элемент (C), связано через распределительный трубопровод 240 топливной стороны, имеющий определенную длину, электрическая связь по топливу является нестабильной и, соответственно, утечка тока может быть снижена до минимума.In this process, since the fuel supplied from the fuel tank 260 is distributed through the fuel side distribution pipe 240 and flows into the fuel side electrode 232 of each individual element (C), the current leakage that occurs due to the electrical connection of the fuel can be limited thanks to the distribution pipe 240 of the fuel side. In more detail, since the fuel in the form of an electrolyte solution flowing into each individual cell (C) is connected through a fuel-side distribution pipe 240 having a certain length, the fuel electrical connection is unstable and, accordingly, current leakage can be minimized.

Кроме того, топливо, проходящее через каждый отдельный элемент (C), выпускается, соответственно, через дополнительный выпускной трубопровод 280, электрическая связь по топливу разрывается и, соответственно, утечка тока может быть предотвращена.In addition, fuel passing through each individual element (C) is released, respectively, through an additional exhaust pipe 280, the electrical connection to the fuel is broken and, accordingly, current leakage can be prevented.

Между тем согласно настоящему изобретению при установлении насоса 270, 271, соответственно, для нагнетания топлива и воздуха, количество насосов может быть снижено до минимума.Meanwhile, according to the present invention, when installing the pump 270, 271, respectively, for injecting fuel and air, the number of pumps can be reduced to a minimum.

Теперь будет описана конструкция, сокращающая внутренний ток замыкания на землю топливного элемента в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.Now will be described a design that reduces the internal earth fault current of the fuel cell in accordance with the second embodiment of the present invention.

Фиг.8 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий топливный элемент с конструкцией, сокращающей внутреннюю цепь, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения фиг.9 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий топливный элемент, взятый по линии A-B с фиг.8, а фиг.10 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий топливный элемент, взятый по линии C-D с фиг.8.Fig. 8 is a sectional view illustrating a fuel cell with an internal circuit reducing structure in accordance with a second embodiment of the present invention; Fig. 9 is a sectional view illustrating a fuel cell taken along line AB of Fig. 8, and 10 is a sectional view illustrating a fuel cell taken along the CD line of FIG. 8.

Как изображено на фиг.8-10, конструкция для сокращения внутренней цепи топливного элемента в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя батарею, состоящую из собранных в батарею примыкающим образом отдельных элементов (C); первый и второй коллекторы, соответственно, выполненные с обеих сторон батареи таким образом, что имеют соединительный канал топливной стороны для подсоединения каналов топливной стороны отдельных элементов (C) и соединительный канал воздушной стороны для подсоединения каналов воздушной стороны отдельных элементов (C); первый изолирующий элемент, подсоединенный между батареей и первым коллектором таким образом, чтобы имеет сквозные отверстия топливной стороны для соединения каналов топливной стороны отдельного элемента (C) с соединительным каналом топливной стороны первого коллектора и сквозные отверстия воздушной стороны для соединения каналов воздушной стороны отдельного элемента (C) с соединительным каналом воздушной стороны первого коллектора; и второй изолирующий элемент, подсоединенный между батареей и вторым коллектором таким образом, что имеет сквозные отверстия топливной стороны для соединения каналов топливной стороны отдельного элемента (C) с соединительным каналом топливной стороны второго коллектора и сквозные отверстия воздушной стороны для соединения каналов воздушной стороны отдельного элемента (C) с соединительным каналом воздушной стороны второго коллектора.As shown in FIGS. 8-10, a structure for shortening an internal circuit of a fuel cell according to a second embodiment of the present invention includes a battery consisting of individual cells (C) assembled in an adjacent battery; the first and second collectors, respectively, made on both sides of the battery in such a way that they have a fuel side connecting channel for connecting the fuel side channels of the individual cells (C) and an air side connecting channel for connecting the air side channels of the individual cells (C); a first insulating element connected between the battery and the first collector so that it has through-holes of the fuel side for connecting the channels of the fuel side of the individual element (C) with a connecting channel of the fuel side of the first collector and through-holes of the air side for connecting the channels of the air side of the individual element (C ) with the connecting channel of the air side of the first collector; and a second insulating element connected between the battery and the second collector in such a way that it has through-holes of the fuel side for connecting the channels of the fuel side of the separate element (C) with the connecting channel of the fuel side of the second collector and through-holes of the air side for connecting the channels of the air side of the separate element ( C) with the connecting channel of the air side of the second manifold.

Батарея состоит из двух отдельных элементов (C). В отдельном элементе (C) однополярные пластины 310, 320, соответственно, выполнены с обеих сторон одной биполярной пластины 300, и между биполярной пластиной 300 и однополярной пластиной 310, 320 включен, соответственно, М.Э.У. 330.The battery consists of two separate elements (C). In a separate element (C), unipolar plates 310, 320, respectively, are made on both sides of the same bipolar plate 300, and M.E.U. is included between the bipolar plate 300 and the unipolar plate 310, 320, respectively. 330.

Отдельный элемент (C) состоит из биполярной пластины, однополярной пластины и М.Э.У.The individual element (C) consists of a bipolar plate, a unipolar plate, and M.E.U.

Биполярная пластина 300, однополярные пластины 310, 320 и М.Э.У. 330 имеют одинаковую конструкцию с биполярной пластиной 200, однополярными пластинами 210, 220 и М.Э.У. 230 конструкции в соответствии с первым вариантом осуществления.Bipolar plate 300, unipolar plates 310, 320 and M.E.U. 330 have the same design with a bipolar plate 200, unipolar plates 210, 220 and M.E.U. 230 designs in accordance with the first embodiment.

Ссылочные позиции 301, 311, 312 представляют пластины, 302 и 303 представляют протоки, 304 и 313 представляют каналы втекания топливной стороны, 305 и 323 представляют каналы втекания воздушной стороны, 306 и 314 представляют каналы вытекания топливной стороны, 307 и 324 представляют каналы вытекания воздушной стороны. Кроме того, ссылочная позиция 331 представляет слой электролита, 332 представляет электрод топливной стороны, 333 представляет электрод воздушной стороны, а 420 представляет нажимную пластину.Reference numerals 301, 311, 312 represent plates, 302 and 303 represent ducts, 304 and 313 represent fuel side leakage channels, 305 and 323 represent air side leakage channels, 306 and 314 represent fuel side leakage channels, 307 and 324 represent air leakage channels side. In addition, reference numeral 331 represents an electrolyte layer, 332 represents a fuel side electrode, 333 represents an air side electrode, and 420 represents a pressure plate.

В первом коллекторе 340, соединительный канал 342 топливной стороны образован на стороне корпуса 341 и имеет определенную толщину и прямоугольную площадь поверхности, а соединительный канал 343 воздушной стороны образован на другой стороне корпуса 341. Соединительный канал 342 топливной стороны образован таким образом, что соединяет каналы 304, 313 втекания топливной стороны примыкающих двух отдельных элементов (C). Соединительный канал 343 воздушной стороны образован таким образом, что соединяет каналы 307, 324 вытекания воздушной стороны этих двух отдельных элементов (C).In the first manifold 340, a fuel side connecting channel 342 is formed on the side of the housing 341 and has a certain thickness and a rectangular surface area, and an air side connecting channel 343 is formed on the other side of the housing 341. The fuel side connecting channel 342 is formed so that it connects the channels 304 , 313 inflowing fuel side adjacent two separate elements (C). The air side connecting channel 343 is formed in such a way that it connects the air side leakage channels 307, 324 of these two separate elements (C).

В модификации первого коллектора 340, он разделен на часть, включающую в себя соединительный канал 342 топливной стороны, и часть, включающую в себя соединительный канал 343 воздушной стороны. Часть, включающая в себя соединительный канал 342 топливной стороны, и часть, включающая в себя соединительный канал 343 воздушной стороны, образованы таким образом, что имеют определенную толщину и прямоугольную площадь поверхности.In a modification of the first manifold 340, it is divided into a part including a fuel side connecting channel 342 and a part including an air side connecting channel 343. The part including the fuel side connecting channel 342 and the part including the air side connecting channel 343 are formed in such a way that they have a certain thickness and a rectangular surface area.

Во втором коллекторе 350, соединительный канал 352 топливной стороны образован на стороне корпуса 351 и имеет определенную толщину и прямоугольную площадь поверхности, а соединительный канал 353 воздушной стороны образован на другой стороне корпуса 351. Соединительный канал 352 топливной стороны образован таким образом, что соединяет каналы 306, 314 вытекания топливной стороны примыкающих двух отдельных элементов (C). Соединительный канал 353 воздушной стороны образован таким образом, что соединяет каналы 305, 323 втекания воздушной стороны этих двух отдельных элементов (C).In the second manifold 350, a fuel side connecting channel 352 is formed on the side of the housing 351 and has a certain thickness and a rectangular surface area, and an air side connecting channel 353 is formed on the other side of the housing 351. The fuel side connecting channel 352 is formed so that it connects the channels 306 , 314 leaking fuel side adjacent two separate elements (C). The air side connecting channel 353 is formed in such a way that it connects the air side inflow channels 305, 323 of the two separate elements (C).

В модификации второго коллектора 350, он разделен на часть, включающую в себя соединительный канал 352 топливной стороны, и часть, включающую в себя соединительный канал 353 воздушной стороны. Часть, включающая в себя соединительный канал 352 топливной стороны, и часть, включающая в себя соединительный канал 353 воздушной стороны, образованы таким образом, что имеют определенную толщину и прямоугольную площадь поверхности.In a modification of the second manifold 350, it is divided into a part including a fuel side connecting channel 352 and a part including an air side connecting channel 353. A part including the fuel side connecting channel 352 and a part including the air side connecting channel 353 are formed in such a way that they have a certain thickness and a rectangular surface area.

Первый и второй коллекторы 340, 350 могут быть выполнены из изолирующего материала, и здесь, использование первого и второго изолирующих элементов 360, 370 может быть исключено.The first and second collectors 340, 350 can be made of insulating material, and here, the use of the first and second insulating elements 360, 370 can be eliminated.

Первый и второй коллекторы 340, 350 жестко соединены дополнительным крепежным средством 400.The first and second manifolds 340, 350 are rigidly connected by additional mounting means 400.

Первый и второй изолирующие элементы 360, 370 имеют прямоугольную форму и определенную толщину, и в них выполнены сквозное отверстие 361, 371 топливной стороны и сквозное отверстие 362, 372 воздушной стороны, соответственно. Когда сквозное отверстие 361, 371 топливной стороны и сквозное отверстие 362, 372 воздушной стороны заполнены топливом, имеется изолирующее пространство.The first and second insulating elements 360, 370 have a rectangular shape and a certain thickness, and they have a through hole 361, 371 of the fuel side and a through hole 362, 372 of the air side, respectively. When the fuel side through hole 361, 371 and the air side through hole 362, 372 are filled with fuel, there is an insulating space.

Трубопровод 390 втекания топлива, соединенный с топливным баком 380, связан с соединительным каналом 342 топливной стороны первого коллектора 340, а трубопровод 391 вытекания для выпуска воздуха связан с соединительным каналом 343 воздушной стороны. Первый насос 392 установлен на трубопроводе 390 втекания топлива, и топливо, хранящееся в топливном баке 380, представляет собой раствор электролита.A fuel flow pipe 390 connected to the fuel tank 380 is connected to a fuel side connecting channel 342 of the first manifold 340, and an air discharge pipe 391 is connected to the air side connecting channel 343. The first pump 392 is installed on the fuel inflow line 390, and the fuel stored in the fuel tank 380 is an electrolyte solution.

Трубопровод 393 вытекания топлива для выпуска топлива связан с соединительным каналом 352 топливной стороны второго коллектора 350, а трубопровод 394 втекания воздуха, в котором протекает внешний воздух, связан с соединительным каналом 353 воздушной стороны. Второй насос 395 установлен на трубопроводе 394 втекания воздуха.The fuel exhaust pipe 393 for discharging fuel is connected to the fuel side connecting channel 352 of the second manifold 350, and the air leak in pipe 394, in which external air flows, is connected to the air side connecting channel 353. A second pump 395 is mounted on the air inlet pipe 394.

Далее будет описана работа конструкции для сокращения внутренней цепи топливного элемента в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.Next, the operation of the structure for reducing the internal circuit of the fuel cell in accordance with the second embodiment of the present invention will be described.

Сначала топливо в топливном баке 380 течет в соединительный канал 342 топливной стороны первого коллектора через трубопровод 390 втекания топлива и течет в канал 304, 313 втекания топливной стороны каждого отдельного элемента (C) батареи, и топливо в канале втекания 304, 313 топливной стороны течет через протоки 302, 312. В то время как топливо течет через проток 302, 312, происходит электрохимическая окислительная реакция посредством электрода 332 топливной стороны М.Э.У., производятся ионы водорода и электроны, ионы водорода перемещаются к электроду 333 воздушной стороны через слой 331 электролита М.Э.У., а электроны перемещаются к электроду 333 воздушной стороны через биполярную пластину 300.First, the fuel in the fuel tank 380 flows into the fuel channel connecting channel 342 of the first collector through the fuel inflow line 390 and flows into the fuel side inflow channel 304, 313 of each individual battery cell (C), and the fuel in the fuel side inflow channel 304, 313 flows through ducts 302, 312. While fuel flows through duct 302, 312, an electrochemical oxidation reaction occurs by means of an MEU fuel side electrode 332, hydrogen ions and electrons are produced, hydrogen ions move to the 333 electrode shnoj side through an electrolyte layer M.E.U. 331 and electrons move toward the electrode 333 through the air-side bipolar plate 300.

Одновременно внешний воздух протекает в соединительный канал 353 воздушной стороны через трубопровод 394 втекания воздуха и течет в канал втекания 305, 323 воздушной стороны каждого отдельного элемента (C). В то время как воздух в канале 305, 323 втекания воздушной стороны каждого отдельного элемента (C) протекает через проток 303, 322, на электроде 333 воздушной стороны М.Э.У. происходит электрохимическая окислительная реакция с ионами водорода.At the same time, external air flows into the air-side connecting channel 353 through the air inflow duct 394 and flows into the air-side inflow channel 305, 323 of each individual element (C). While air in the inlet channel 305, 323 of the air side of each individual element (C) flows through the duct 303, 322, on the air side electrode 333 of M.E.U. an electrochemical oxidative reaction occurs with hydrogen ions.

Топливо, проходящее по протоку 302, 312 каждого отдельного элемента (C), соответственно, выпускается через выпускной канал 306, 314 топливной стороны, выпускной трубопровод 393 и соединительный канал 352 воздушной стороны второго коллектора. Воздух, проходящий по протокам 303, 322 каждого отдельного элемента (C), выпускается через каналы 307, 324 вытекания воздушной стороны, соединительный канал 343 воздушной стороны и трубопровод 391 вытекания первого коллектора. Топливо, выпускаемое через трубопровод 393 вытекания, проходит через дополнительное воспроизводящее средство (не показано) и течет снова в топливный бак 380.Fuel flowing through the duct 302, 312 of each individual element (C), respectively, is discharged through a fuel side exhaust channel 306, 314, an exhaust pipe 393, and an air side connecting channel 352 of the second manifold. Air passing through the ducts 303, 322 of each individual element (C) is discharged through the air side leakage channels 307, 324, the air side connecting channel 343, and the first manifold exhaust pipe 391. The fuel discharged through the outflow pipe 393 passes through an additional reproducing means (not shown) and flows again into the fuel tank 380.

Когда между однополярными пластинами 310, 320 подсоединена нагрузка, производится электрическая энергия, в то время как ток течет через нагрузку благодаря разности электрических потенциалов.When a load is connected between the unipolar plates 310, 320, electrical energy is generated, while current flows through the load due to the difference in electric potentials.

В этой конструкции, поскольку первый и второй изолирующие элементы 360, 370 подсоединены между первым и вторым коллекторами 340, 350, утечку тока, осуществляемую батареей, первым коллектором 340, батареей и вторым коллектором 350, можно предотвратить.In this design, since the first and second insulating elements 360, 370 are connected between the first and second collectors 340, 350, current leakage by the battery, the first collector 340, the battery and the second collector 350 can be prevented.

Кроме того, с помощью первого и второго изолирующих элементов 360, 370, утечка тока, которая происходит из-за связи по топливу в виде электролита, может быть снижена до минимума. Более подробно, электрическая связь по топливу, которая образуется с помощью соединительного канала 342 топливной стороны первого коллектора, соединительного канала 352 воздушной стороны второго коллектора и каналов, в которых течет топливо отдельных элементов (C), является нестабильной из-за высоты сквозных отверстий 361, 371 топливной стороны первого и второго изолирующих элементов 360, 370 и, соответственно, ток утечки может быть снижен до минимума. Более подробно, сквозные отверстия 361, 371 топливной стороны первого и второго изолирующих элементов выполняют функции изолирующего трубопровода, электрическая связь по топливу является нестабильной, и ток утечки может быть снижен до минимума.In addition, by using the first and second insulating elements 360, 370, the current leakage that occurs due to the fuel connection in the form of an electrolyte can be minimized. In more detail, the fuel electrical connection that is formed by the fuel side connecting channel 342 of the first manifold, the air side connecting channel 352 of the second manifold and the channels in which the fuel of the individual elements (C) flows, is unstable due to the height of the through holes 361, 371 of the fuel side of the first and second insulating elements 360, 370 and, accordingly, the leakage current can be reduced to a minimum. In more detail, the through-holes 361, 371 of the fuel side of the first and second insulating elements function as an insulating pipe, the electrical connection of the fuel is unstable, and the leakage current can be minimized.

Между тем, если первый и второй коллекторы 340, 350 выполнены из изолирующего материала, то электрическая связь по топливу является нестабильной и, соответственно, ток утечки может быть снижен до минимума.Meanwhile, if the first and second collectors 340, 350 are made of insulating material, the electrical connection for fuel is unstable and, accordingly, the leakage current can be reduced to a minimum.

Фиг.11 представляет диаграмму, показывающую результаты сравнения отдельных элементов в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления настоящего изобретения.11 is a diagram showing comparison results of individual elements in accordance with the first and second embodiments of the present invention.

Как показано на фиг.11, согласно первому и второму вариантам осуществления электрические потери из-за утечки тока являются малыми по сравнению с общепринятым отдельным элементом. Отдельный элемент имеет конструкцию, имеющую малую утечку тока, вызываемую топливом и дополнительными частями.As shown in FIG. 11, according to the first and second embodiments, the electric losses due to current leakage are small compared to a conventional single element. The individual element has a structure having a small leakage current caused by fuel and additional parts.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Как описано выше, в конструкции для сокращения внутренней цепи топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением, между собранным в батарею множеством отдельных элементов посредством снижения до минимума электрической связи по топливу в виде раствора электролита и утечки тока, которая происходит из-за электрического соединения дополнительных частей, может быть улучшена эффективность использования электроэнергии отдельного элемента.As described above, in the design for reducing the internal circuit of the fuel cell in accordance with the present invention, between the plurality of individual cells assembled in the battery by minimizing the electrical connection of the fuel in the form of an electrolyte solution and current leakage that occurs due to the electrical connection of the additional parts , the energy efficiency of an individual element can be improved.

Claims (13)

1. Конструкция для уменьшения токов утечки по внутренней цепи, содержащая собранные в батарею примыкающим образом отдельные элементы, средство распределения на топливной стороне для подсоединения каждого канала втекания топливной стороны отдельных элементов и изолирования их электрически, и средство распределения на воздушной стороне для подсоединения каждого канала втекания воздушной стороны отдельных элементов.1. Design for reducing leakage currents in the internal circuit, comprising individual elements assembled in the battery in an adjacent manner, distribution means on the fuel side for connecting each inlet channel of the fuel side of the individual elements and isolating them electrically, and distribution means on the air side for connecting each leakage channel air side of individual elements. 2. Конструкция по п.1, в которой средство распределения на топливной стороне представляет собой распределительный трубопровод топливной стороны для подсоединения каналов втекания топливной стороны отдельных элементов, причем распределительный трубопровод топливной стороны выполнен из изолирующего материала.2. The construction according to claim 1, in which the distribution means on the fuel side is a distribution pipe of the fuel side for connecting the channels of the inflow of the fuel side of the individual elements, and the distribution pipe of the fuel side is made of insulating material. 3. Конструкция по п.1, в которой каналы втекания топливной стороны и каналы втекания воздушной стороны выполнены таким образом, что находятся напротив друг друга.3. The construction according to claim 1, in which the channels of the inflow of the fuel side and the channels of the inflow of the air side are made so that they are opposite each other. 4. Конструкция по п.1, в которой насос для подачи топлива установлен в виде средства распределения на топливной стороне.4. The construction according to claim 1, in which the pump for supplying fuel is installed in the form of means of distribution on the fuel side. 5. Конструкция по п.1, в которой трубопроводы вытекания соответственно связаны с каналами вытекания топливной стороны отдельных элементов.5. The construction according to claim 1, in which the outflow pipelines are respectively connected to the outflow channels of the fuel side of the individual elements. 6. Конструкция по п.1, в которой насос для подачи воздуха установлен в виде средства распределения на воздушной стороне.6. The structure according to claim 1, in which the pump for supplying air is installed in the form of means of distribution on the air side. 7. Конструкция для уменьшения токов утечки по внутренней цепи, содержащая батарею, состоящую из собранных в батарею примыкающим образом отдельных элементов, первый и второй коллекторы, выполненные соответственно с обеих сторон от батареи таким образом, что имеют соединительные каналы топливной стороны для подсоединения каналов топливной стороны отдельных элементов и соединительные каналы воздушной стороны для подсоединения каналов воздушной стороны отдельных элементов, первый изолирующий элемент, подсоединенный между батареей и первым коллектором таким образом, что имеет сквозные отверстия топливной стороны для соединения каналов топливной стороны отдельного элемента с соединительным каналом топливной стороны первого коллектора и сквозные отверстия воздушной стороны для соединения каналов воздушной стороны отдельного элемента с соединительным каналом воздушной стороны первого коллектора, и второй изолирующий элемент, подсоединенный между батареей и вторым коллектором таким образом, что имеет сквозные отверстия топливной стороны для соединения каналов топливной стороны отдельного элемента с соединительным каналом топливной стороны второго коллектора и сквозные отверстия воздушной стороны для соединения каналов воздушной стороны отдельного элемента с соединительным каналом воздушной стороны второго коллектора.7. Design for reducing leakage currents in the internal circuit, comprising a battery consisting of separate elements assembled in an adjacent battery, first and second collectors made respectively on both sides of the battery in such a way that they have fuel-side connecting channels for connecting fuel-side channels individual elements and connecting air side channels for connecting the air side channels of the individual elements, a first insulating element connected between the battery and the collector in such a way that it has through holes of the fuel side for connecting the channels of the fuel side of the individual element with the connecting channel of the fuel side of the first collector and through holes of the air side for connecting the channels of the air side of the individual element with the connecting channel of the air side of the first collector, and a second insulating element, connected between the battery and the second collector in such a way that it has through holes on the fuel side for connecting the fuel channels the side of the individual element with the connecting channel of the fuel side of the second collector and the through holes of the air side for connecting the channels of the air side of the individual element with the connecting channel of the air side of the second collector. 8. Конструкция по п.7, в которой первый и второй изолирующие элементы соответственно имеют заданную толщину.8. The structure according to claim 7, in which the first and second insulating elements respectively have a predetermined thickness. 9. Конструкция по п.7, в которой первый и второй коллекторы выполнены из изолирующего материала.9. The design according to claim 7, in which the first and second collectors are made of insulating material. 10. Конструкция по п.7, в которой соединительный канал топливной стороны первого коллектора выполнен таким образом, что соединяет каналы втекания топливной стороны примыкающих двух отдельных элементов друг с другом, и соединительный канал воздушной стороны первого коллектора выполнен таким образом, что соединяет каналы вытекания воздушной стороны этих двух отдельных элементов друг с другом.10. The design according to claim 7, in which the connecting channel of the fuel side of the first collector is made in such a way that connects the intake channels of the fuel side of the adjacent two separate elements to each other, and the connecting channel of the air side of the first collector is made in such a way that connects the channels of the outflow sides of these two separate elements with each other. 11. Конструкция по п.7, в которой первый коллектор разделен на часть, включающую в себя соединительный канал топливной стороны, и часть, включающую в себя соединительный канал воздушной стороны.11. The design according to claim 7, in which the first collector is divided into a part including a connecting channel of the fuel side, and a part including a connecting channel of the air side. 12. Конструкция по п.7, в которой соединительный канал топливной стороны второго коллектора выполнен таким образом, что соединяет каналы вытекания топливной стороны примыкающих двух отдельных элементов друг с другом, а соединительный канал воздушной стороны второго коллектора выполнен таким образом, что соединяет каналы втекания воздушной стороны этих двух отдельных элементов друг с другом.12. The design according to claim 7, in which the connecting channel of the fuel side of the second manifold is made in such a way that connects the channels of the leakage of the fuel side of the adjacent two separate elements with each other, and the connecting channel of the air side of the second manifold is made in such a way that connects the channels of the inflow of air sides of these two separate elements with each other. 13. Конструкция по п.7, в которой второй коллектор разделен на часть, включающую в себя соединительный канал топливной стороны, и часть, включающую в себя соединительный канал воздушной стороны.13. The structure according to claim 7, in which the second collector is divided into a part including the connecting channel of the fuel side, and a part including the connecting channel of the air side.
RU2006124869/09A 2003-12-12 2003-12-12 Design for reduction of the element internal circuit RU2328796C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124869/09A RU2328796C2 (en) 2003-12-12 2003-12-12 Design for reduction of the element internal circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124869/09A RU2328796C2 (en) 2003-12-12 2003-12-12 Design for reduction of the element internal circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006124869A RU2006124869A (en) 2008-01-20
RU2328796C2 true RU2328796C2 (en) 2008-07-10

Family

ID=39108354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006124869/09A RU2328796C2 (en) 2003-12-12 2003-12-12 Design for reduction of the element internal circuit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2328796C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006124869A (en) 2008-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1070361B1 (en) Pem-type fuel cell assembly having multiple parallel fuel cell sub-stacks
US7413821B2 (en) Solid polymer electrolyte fuel cell assembly with gas passages in serial communication, and method of supplying reaction gas in fuel cell
US7309542B2 (en) Membrane electrode assembly and fuel cell
US7767355B2 (en) Fuel cell stack with dummy cell
US8039169B2 (en) Fuel cell and fuel cell stack
US8415068B2 (en) Fuel cell
US7794891B2 (en) Fuel cell with interweaving current collector and membrane electrode assembly
US7049019B2 (en) Fuel cell
US20050249995A1 (en) Fuel cell and fuel cell stack
US9401515B2 (en) Fuel cell and fuel cell stack
US7618735B2 (en) Fuel cell with triangular buffers
US7125619B2 (en) Fuel cell and fuel cell stack
RU2328796C2 (en) Design for reduction of the element internal circuit
JP2005056671A (en) Fuel cell
KR101118666B1 (en) Separator and fuel cell stack using thereof
US20080131754A1 (en) Fuel Cell
US20240006622A1 (en) Fuel Cell
KR101279991B1 (en) Fuel cell stack and separator used thereof
US20050130019A1 (en) Structure for reducing internal circuit of fuel cell
KR101433933B1 (en) separator module and fuel cell stack comprising it

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091213