[發明專利]用于電化學電池的雙極板

在審

• 申請號: 201110306824.8
• 申請日: 2011-10-11
• 公開（公告）號: CN102456894A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: A·庫馬爾;M·S·里基茨;S·平野
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 郭鴻禧

技術領域

本發明涉及用于電化學電池的雙極板。

背景技術

電化學電池(如燃料電池)通常包括兩個電極、兩個雙極板，以及電解質。特別地，兩個電極(陽極和陰極)設置于兩個雙極板之間。電解質夾在兩個電極之間。所得結構依次包括第一雙極板、陽極、電解質、陰極，以及第二雙極板。為了更高的能量輸出，可將一個或多個這種燃料電池堆積在一起以形成燃料電池堆。

在燃料電池技術領域中，日益需要具有更高性能和更長壽命的燃料電池堆。然而，由于過高的材料成本和/或在可成形性、可制造性或耐蝕性方面不盡如人意的性能，常規雙極板遭受有限的用途。

發明內容

在本發明的一個方面，提供了一種電化學電池，如燃料電池。在一個實施例中，所述電化學電池包括雙極板，所述雙極板包括限定至少一個具有通道寬度的流道的金屬基材，其中所述金屬基材包含比不銹鋼SS316L更便宜的不銹鋼材料，且所述通道寬度不大于1.0毫米。在某些情況中，所述通道寬度為0.2至1.0毫米、0.4至1.0毫米，或0.6至1.0毫米。在某些其他情況中，所述通道寬度為0.7至0.9毫米。

在另一實施例中，所述流道具有0.2至0.7毫米的通道深度。在某些情況中，所述流道具有0.3至0.5毫米的通道深度。

在又一實施例中，所述板基材包括第一和第二流道，其中流道的至少一個具有0.7至0.9毫米的通道寬度，且另一個具有0.3至0.5毫米的通道深度。

在又一實施例中，所述板基材包含不銹鋼SS301、不銹鋼SS302、不銹鋼SS304、不銹鋼SS321、不銹鋼SS347或它們的組合。

在又一實施例中，所述電化學電池還包括緊鄰所述雙極板設置的氣體擴散層。

在又一實施例中，所述板基材還包括涂層。

附圖說明

圖1A和1B各自表示根據一個或多個實施例的燃料電池的透視圖；

圖2表示圖1的燃料電池的橫截面圖；

圖3表示兩個或更多個圖1的燃料電池的堆積的橫截面圖；以及

圖4表示圖1的燃料電池的雙極板的放大橫截面圖。

具體實施方式

現在詳細提及本發明人已知的本發明的組合物、實施例和方法。然而，應了解所公開的實施例僅為本發明的示例，其可以以多種可選擇的形式實施。因此，本文公開的具體細節不應解釋為限制性的，而僅應解釋為用于教導本領域技術人員以不同方式實施本發明的代表性基礎。

除非特別指出，在描述本發明的最寬范圍時，本說明書中表示材料含量或反應條件和/或用途的所有數值應理解為被詞語“約”修飾。

與本發明的一個或多個實施例相關的適用于給定目的的一組或一類材料的描述暗示所述組或類的成員的任意兩個或更多個的混合物是合適的。在化學方面成分的描述指的是在加入說明書中所指定的任意組合之時的成分，且不必排除在混合時混合物的成分中的化學相互作用。首字母縮略詞或其他縮寫的第一次定義適用于相同縮寫的本文的所有后續使用，且如作適當變動，也適用于最初定義的縮寫的常規語法變化。除非有明確的相反說明，否則性質的測量通過對于相同性質之前和之后引用的相同技術進行確定。

在一個或多個實施例中，術語“電化學電池”指能夠從化學反應衍生電能的裝置，或者能夠通過引入電能而促進化學反應的裝置。所述電化學電池可包括不可充電的原電池、可充電蓄電池或它們的組合。對于原電池，當反應物的初始供應耗盡時，不能通過電氣裝置將能量容易地恢復至電化學電池。對于蓄電池，化學反應可通過將電能供應至電池而得以逆轉，從而恢復蓄電池的原始組成。電化學電池的一個非限制性的例子為燃料電池。

根據本發明的一個方面，如圖1A和1B所示，諸如燃料電池的電化學電池通常示于100處。在一個實施例中，如圖1所示，燃料電池100包括一對雙極板122和124，所述雙極板分別在其上形成流道126和128。所述流道126、128可以以預設間隔在雙極板122和124的每一個的兩側上形成。所述燃料電池100也包括設置于雙極板122和124之間的離子交換膜134。第一電極如燃料電極130設置于離子交換膜134和雙極板122之間，且第二電極如空氣電極132設置于離子交換膜134和雙極板124之間。雙極板122和124電連接第一和第二電極130、132，并降低或防止燃料和空氣(氧化劑)的混合。如下文所詳細描述，流道126和128在首尾連接的電池中用作空氣和燃料的通路。就雙極板122、124的相對取向而言，圖1A的燃料電池100不同于圖1B的燃料電池100。