[發(fā)明專利]用于燃料電池的流體流動板

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380071444.8
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN104995777B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 彼得·戴維·胡德;保爾·萊納德·阿德科克
• 申請（專利權(quán)）人: 智慧能量有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/0267;H01M8/0206;H01M8/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

一種用于電化學組件的雙極流體流動板，所述流體流動板具有：多個第一流體流動通道，其延伸穿過所述流動板的面部以便界定所述流體流動板的第一流體流場；和多個第二流體流動通道，其延伸穿過所述流動板的所述面部以便界定所述第二流體流動板的第二流體流場。所述多個第一流體流動通道和第二流體流動通道都占據(jù)共同通道平面。第一流體輸送點的陣列沿著所述第一流體流場的邊緣安置，以用于連通流體進入或離開所述第一流體流動通道。第二流體輸送點的陣列沿著所述第二流體流場的邊緣安置，以用于連通流體進入或離開所述第二流體流動通道。第一流體槽道具有由第一流體輸送點的所述陣列限定的第一周邊邊緣部分，并且具有形成所述流體流動板的第一流體連通邊緣的第二周邊邊緣部分。第二流體槽道具有由第二流體輸送點的所述陣列限定的第一周邊邊緣部分，并且具有形成所述流體流動板的第二流體連通邊緣的第二周邊邊緣部分。所述第一流體槽道占據(jù)第一槽道平面，并且所述第二流體槽道占據(jù)不同于所述第一槽道平面的第二槽道平面。所述第一槽道平面和所述第二槽道平面都安置在所述通道平面內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)允許將多種不同流體穿過流場的完全寬度饋送到共面通道中。

本發(fā)明涉及用于電化學燃料電池組件的流體流動板，并且詳細而言，涉及允許多個流體流動通道供陽極流體、陰極流體和冷卻劑流體中的兩個或更多個通過的雙極板或單極板的配置。

電化學燃料電池中雙極板(與單極板相反)的使用允許燃料電池厚度減小且因此允許總尺寸減小，這歸因于一個電池的陽極板與相鄰電池的陰極板之間的共享電連接的使用。常規(guī)的雙極板可以(例如)由單個金屬薄片形成，其中在相反面部上具有機器加工的或壓制的特征部，以便允許燃料和氧化劑通過。

在所謂的“開頂陰極”燃料電池組件中，陰極流體流動通道允許空氣自由穿過燃料電池組件，所述空氣作用在于將氧化劑提供給單獨電池并提供冷卻。此類布置的問題在于，燃料電池組件需要大量強制空氣來實現(xiàn)這兩個作用，因此陰極通道需要是較大的，以便容納充分的空氣流動。減小此類組件的尺寸可能較為困難，因為通過此類方式進行冷卻的效率可能會由于使陰極通道變小而受到損害。

所謂的“閉合陰極”燃料電池組件的使用會通過替代地使用提供在雙極板內(nèi)的專用冷卻劑通道來解決強制空氣冷卻的問題，而陰極通道作用主要在于提供氧化劑。此類冷卻通道可以通過如下方式提供：將一對預加工的板配套在一起，以便提供在所述板之間穿行的通道。這個布置允許冷卻劑流體(通常是水)在使用時穿過雙極板，這與開頂陰極組件中的強制空氣冷卻相比而言大大地提高了冷卻效率。

然而，此類閉合陰極組件的問題在于，由于需要額外的冷卻劑通道，因此每個單獨電池的復雜性會增加。這可能導致每個電池的總尺寸增加而不是減小。這也會導致制造每個電池的成本增加。

燃料電池組件中要解決的其它問題包括：確保均勻流場用于燃料、氧化劑和冷卻劑線路中的流體分配；最小化入口歧管上的壓降；最小化確保氣密操作所需的密封壓力；使雙極板的構(gòu)造與機械化組裝過程相容，這是由于考慮到制造燃料電池組件時需要精密地組裝大量單元；減小組成堆棧的燃料電池的節(jié)距，同時將操作維持在期望參數(shù)內(nèi)；減少部件數(shù)量；減小總重量；減少材料使用和浪費；簡化設計、制造和組裝；以及，大體上減少燃料電池組件的總成本。

本發(fā)明的目標是解決一個或多個上面提到的問題。

根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供一種用于電化學組件的流體流動板，所述流體流動板包括：

多個第一流體流動通道，其延伸穿過所述流動板的面部以便界定所述流體流動板的第一流體流場；

多個第二流體流動通道，其延伸穿過所述流動板的面部以便界定所述流體流動板的第二流體流場，所述多個第一流體流動通道和第二流體流動通道都占據(jù)共同通道平面；

第一流體輸送點的陣列，其沿著所述第一流體流場的邊緣安置，以用于連通流體進入或離開所述第一流體流動通道；

第二流體輸送點的陣列，其沿著所述第二流體流場的邊緣安置，以用于連通流體進入或離開所述第二流體流動通道；