[發明專利]雙極板以及包括它的再生式燃料電池堆

有效

• 申請號: 201410360195.0
• 申請日: 2011-01-24
• 公開（公告）號: CN104167558B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 埃馬努埃爾·佩萊德;阿爾農·布盧姆;阿迪·阿哈龍;亞龍·康拉;弗拉迪米爾·策爾;科比·薩阿迪
• 申請（專利權）人: 雷蒙特亞特特拉維夫大學有限公司
• 主分類號: H01M4/90
• 分類號: H01M4/90;H01M4/92;H01M4/96;H01M8/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;董文國

本申請是申請日為2011年1月24日、申請號為201180007098.8、發明名稱為“雙極板以及包括它的再生式燃料電池堆”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本公開涉及再生式燃料電池堆組合件的流體分配板。更具體地，本公開涉及具有多種流場設計和分路電流抑制通道的再生式燃料電池堆組合件的雙極板。另外，本公開涉及夾在雙極板之間作為再生式燃料電池堆組合件的一部分的膜電極組合件(MEA)。

背景技術

燃料電池堆組合件將包含流體反應物的燃料轉換成電流。燃料電池堆包括導電流體分配板和膜電極組合件的幾個重復單元，每個膜電極組合件均夾在兩個導電流體分配板之間。導電流體分配板被稱作雙極板，并且設計來沿流體分配板均勻且平滑地分配流體反應物。分配液體反應物的分配板內的流場通道的流場圖案可為許多種類之一。流場通道的具體尺寸、形成流場通道的肋、以及流場通道的整體尺寸是流體性質、溫度、壓力以及額定功率需求的函數。

泵可產生流體反應物通過流體分配板內的流場通道的流動。降低流體反應物在分配板內的流場通道中的流動速率是有利的，這是因為泵的循環泵功率額定值是流動速率的線性函數，并且降低泵的功率消耗增加燃料電池堆組合件的電流生成總體過程的效率。

分路電流在燃料電池堆組合件中產生寄生電流損失。分路電流源自于離子溶液在分配流體到流體分配板的歧管供應通道處的電解。

本領域存在對如下流場圖案的需要：該流場圖案在維持或增加流體反應物的分配的同時，降低流體反應物在流體分配板中的流動速率。還存在對于減小燃料電池堆組合件中的分路電流的需要。

發明內容

本公開涉及一種雙極板，其包括由導電材料形成的板主體。所述板主體具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面。每個表面均具有流體通過其中的反應流動通道。在所述第一表面上的所述反應流動通道具有在其間形成間錯流場圖案(interdigitate?flow?field?pattern)的多個肋。在第二表面上的所述反應流動通道具有在其間形成間錯流場圖案，或不同于間錯流場圖案的流場圖案(例如，蛇形(serpentine)流場圖案)的多個肋。

本公開還涉及一種雙極板，其包括由導電材料形成的板主體。所述板主體具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面。每個表面均具有流體通過其中的反應流動通道。歧管以入口和出口形式形成在所述板主體上，所述入口用于將所述流體引至所述反應流動通道，并且所述出口用于從所述反應流動通道排放所述流體。連接通道形成在所述板主體上以連接所述反應流動通道和所述歧管。在所述第一表面上的所述反應流動通道具有在其間形成間錯流場圖案的多個肋。在所述第二表面上的所述反應流動通道具有在其間形成間錯流場圖案，或不同于間錯流場圖案的流場圖案(例如，蛇形流場圖案)的多個肋。

連接通道具有從反應流動通道到所述歧管的長度，該長度足以形成減小分路電流的內部離子溶液電阻器。

關于形成在所述板主體上以連接所述反應流動通道和所述歧管的連接通道，當堆疊雙極板時，附接用于密封所述雙極板的墊。所述連接通道形成為使得在堆疊所述板主體時，所述板主體的所述第一表面和與所述第一表面相反的第二表面兩者的平坦區域彼此面對，并且所述墊附接到所述板主體的平坦表面。

本公開還涉及用于雙極板的框。所述框包括由絕緣材料形成的框主體。所述框主體具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面。所述框主體具有穿過其中的孔。連接通道形成在所述框主體中以連接所述雙極板中的反應流動通道。雙極板定位在所述孔中。所述雙極板通過形成在所述框主體中的所述連接通道和所述雙極板中的反應流動通道連接到所述框。形成在所述框主體中的所述連接通道連接到歧管。

本公開另外還涉及一種再生式燃料電池堆，其包括多個膜電極組合件，以及多個雙極板。所述多個雙極板包括由導電材料形成的板主體。所述板主體具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面。每個表面具有流體通過其中的反應流動通道。在所述第一表面上的所述反應流動通道具有在其間形成間錯流場圖案的多個肋。在所述第二表面上的所述反應流動通道具有在其間形成間錯流場圖案或不同于間錯流場圖案的流場圖案(例如，蛇形流場圖案)的多個肋。所述多個膜電極組合件與所述多個雙極板交替堆疊。