[發明專利]燃料電池隔離板

無效

• 申請號: 200580049534.2
• 申請日: 2005-04-21
• 公開（公告）號: CN101189751A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 澤奇奧;法斯克;洛倫托;托桑奧提;馬烏里佐;薩帕特拉
• 申請（專利權）人: 安塞爾多燃料電池股份公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所
• 代理人: 金衛文;王金秀

本發明涉及燃料電池隔離板以及包括該隔離板的燃料電池。本發明還涉及該燃料電池彼此電連接形成的迭式燃料電池。

迭式燃料電池由一組單個燃料電池通過平面金屬元件順次電連接組成的，以封閉的方式將各燃料電池彼此分隔。這些元件通常稱為隔離板或雙極板，由適于在邊緣成形的平面矩形金屬板組成，該隔離板或雙極板與電極和電解質基板相結合，具有下列功能：

其可以將陰極區域與陽極區域封閉隔開，從而防止反應氣體彼此混合；

通過邊緣的形狀與電解質基板的結合，保證反應氣體與外界的緊閉密封；

其包含活性元件和構成電池核心的大量金屬元件；

與集電器結合，保證反應氣體恰當分散在電池板上；

保證在電池內部進行反應而產生的電子的良好導電性。

迭式熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)可以根據燃料氣體處理的方式和電池饋給的類型進行分類。

首先，迭式燃料電池可以分為“內部轉化”和“外部轉化”類型。

“轉化”是指一種有機氣體(例如CH₄)幾乎完全轉化為氫氣(H₂)的過程；在“內部轉化”中，這一轉化過程發生在迭式燃料電池內部，更精確地說是發生在隔離板上，而在“外部轉化”中，進入電池內的有機氣體已經被轉化了。

美國專利US5084364中公開了一種“內部轉化”的迭式電池。

MCFC電池的另一區別是電池中燃料氣體(通常是H₂或CH₄)和氧化劑(通常是空氣或O₂)的饋給類型，其可以通過“內部或外部歧管裝置”來執行。

目前，具有“外部歧管裝置”的MCFC電池的隔離板一般由平面金屬片制成，該金屬片通常和電池的活性區域一樣大，在片的四個側面具有邊緣，該邊緣折疊方向不同。這些邊緣以開放式法蘭的形狀朝向金屬片的內側，在其相對的邊緣采取相同的折疊方向，但在相鄰的側面采取相反的折疊方向。通常，這些法蘭由構成隔離板的同一金屬片得到。美國專利US4514475中公開了這種隔離板。

作為替代，法蘭與隔離板單獨制成，通過利用一自身折疊的較小的平面金屬板，以獲得便于固定到隔離板上所需要的平面區域。美國專利US4609595中公開了這種類型的法蘭結構。

在上述兩種情況下，法蘭結構都要適當的硬，以便于承受其在全部長度方向上的軸向負荷。

法蘭結構的硬化通常通過在法蘭內加入適量的金屬成分，該金屬元件用來保證負荷抗力。該金屬成分可以類似于具有一定剛性的條狀金屬材料，其性狀類似彈簧。

法蘭結構具有雙重功能，通過其基板上的密封作用，使反應氣體與外界緊閉密封，同時法蘭形成了布置集電器的隔離板內部區域，以保證反應氣體的恰當通過。

最后，無論該法蘭是直接由隔離板獲得或者是由一平面金屬片單獨制成，由于其沿基板的外部區域與基板接觸，因此都需要一涂層以防止電解質的腐蝕作用。

使用從隔離片上直接獲得的法蘭的缺點是，在提供該法蘭保護涂層時，盡管需要涂覆的區域很小，但需要使用大量的原料。其結果是導致生產過程中成本較高、操作危險性增加以及作業更加困難。另一個缺點與電活性物質的材料如隔離板的平面部分以及法蘭均使用同一材料有關。這將導致需要選擇導電物質同時提供適當的保護涂層，以便于使法蘭具有優良的抗腐蝕性；這就需要增加生產成本。

現有技術中法蘭與隔離板相互獨立的缺點是，由于其僅通過法蘭和隔離板的接觸表面相互摩擦固定到隔離板上，導致在操作和組裝步驟時二者之間的相對移動。因此，迭式燃料電池所要求的精確度不能得到保障，這會導致層疊的電池間出現不同的側面，并因此引起迭式電池出現數個層疊側面的現象。另外，為了保證所需要的機械強度和剛性，需要在現有技術法蘭的整個長度方向上設置條狀物質。這種操作在裝配步驟中會出現問題，這主要是由于法蘭具有非常接近并且很長(＞600mm)的側面的緣故。

通過提供所附權利要求所定義的燃料電池的隔離板，本發明能夠克服上述現有技術的缺點。

本發明還提供所附權利要求所述的包含所述隔離板的燃料電池和該燃料電池彼此電連接形成的迭式燃料電池。

優選地，該燃料電池為熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)。更優選為該燃料電池為具“外部歧管裝置”的MCFC電池。

下面通過非限制性實施例，并參照附圖對本發明進一步描述，使本發明的優點的特點更為清楚，其中：