[發明專利]燃料電池

有效

• 申請號: 201610362618.1
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN106887624B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 金京民;梁酉彰;陣相文
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/1004
• 分類號: H01M8/1004;H01M8/0258;H01M8/0267;H01M8/04119
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 陳鵬;李靜

技術領域

本公開總體上涉及一種燃料電池，并且更具體地，涉及一種能夠在整個反應區上分布反應氣體和冷卻水的均勻流并且順暢地排出通過燃料電池內的化學反應產生的冷凝水的燃料電池。

背景技術

燃料電池通常包括具有催化層的膜電極組件(MEA)，催化層引起氫與氧之間的化學反應。雙極板布置在MEA的兩個側表面處并且在將氫和氧供應至MEA中時便于水的排出。

MEA和分別選擇性地供應氫或氧且布置在MEA的兩個側表面處的雙極板形成一個燃料電池。燃料電池多個堆疊以形成燃料電池堆。

為了使燃料電池的性能最大化，雙極板的多孔構件均勻地分散表面壓力并且改善擴散反應氣體和排出所產生的水的性能。多孔構件包括具有以下結構的構件：導電多孔體的微孔結構，諸如，由金屬或碳材料制成并且具有微孔的三維結構；具有通過將金屬線編織成網狀而形成的多孔結構的三維結構；通過在金屬薄板上形成孔或者刮擦金屬薄板而形成的三維結構等。所有的構件均勻地分散表面壓力。

然而，在相關技術中，由于多孔構件的應用，可能不能控制反應氣體和所產生的水的流，并且反應區不能被有效地利用。此外，當將燃料電池 中的水分保持在過飽和狀態時，多孔構件的微孔被堵住從而降低了燃料電池的穩定性和效率。

相關技術描述的內容僅用于幫助理解本公開的背景，而不應被視為與本領域技術人員已知的相關技術對應。

發明內容

考慮到相關技術中出現的上述問題而做出本公開，并且本公開旨在提出一種能夠在整個反應區上分布反應氣體和冷卻水的均勻流并且順暢地排出在燃料電池內通過化學反應產生的冷凝水的燃料電池。

根據本公開的一個實施方式，一種燃料電池包括：反應層，包括：膜電極組件(MEA)和氣體擴散層(GDL)，每個氣體擴散層布置在MEA的兩個側表面處；多孔分離層，具有附著于反應層的一個表面并且被供給反應氣體的一個表面；以及陰極雙極板，具有面板形狀并且附著于多孔分離層的一個表面，該陰極雙極板具有前端部，該前端部設置有被供給反應氣體的歧管并且具有多個擴散通道，反應氣體通過多個擴散通道從歧管向多孔分離層引導。一些擴散通道延伸至后端部。陰極雙極板具有將多孔分離層分開的分隔壁通道，該分隔壁通道在反應氣體流動所沿的方向上延伸，并且在對角方向上延伸。

在其中分隔壁通道應用于燃料電池的狀態中，陰極雙極板的分隔壁通道可以在對角方向上延伸，該對角方向是從頂部向底部引導的重力方向。

該燃料電池可以進一步包括：陽極雙極板，被配置為附著于陰極雙極板的一個表面并且在一個側向方向和相反的側向方向上反復地彎曲以形成氣體通道和冷卻通道，反應氣體經過氣體通道通向陽極雙極板的一側的第一敞開空間，冷卻介質經過冷卻通道通向陽極雙極板的另一側的第二敞開空間。

陽極雙極板的冷卻通道和氣體通道可具有分別連接到歧管以被供給冷卻介質和反應氣體的前端部。

陰極雙極板的分隔壁通道具有在從陽極雙極板的一側至另一側的方向上凹入以形成第三敞開空間的凹入部分，其中第二敞開空間與第三敞開空間重疊以與分隔壁通道共享冷卻通道的冷卻介質。

陽極雙極板的冷卻通道和氣體通道可以在直線方向上從歧管延伸并且陰極雙極板的分隔壁通道可以在對角方向上從歧管延伸，使得一個分隔壁通道與多個不同的冷卻通道重疊。

陰極雙極板的分隔壁通道可以在直線方向上延伸以朝向反應氣體流動的方向并且然后在對角方向上延伸。

反應層和多孔分離層可以在直線方向上延伸以朝向反應氣體流動的方向并且然后在對角方向上延伸。

歧管可以包括設置在陰極雙極板的前端部處的入口側歧管以及設置在陰極雙極板的后端部處的出口側歧管。

如從以上說明顯而易見的，該燃料電池的優點在于，可以在整個反應區上均勻地分布反應氣體和冷卻水的流并且通過燃料電池內的化學反應產生的冷凝水可以順暢地排出，從而防止了反應氣體的流由于冷凝水而堵塞。

附圖說明

從下文結合附圖做出的詳細描述中將更加清楚地理解本公開的上述及其他目的、特征和優點。

圖1是根據本公開的第一示例性實施方式的燃料電池的平面配置圖。

圖2和圖3是圖1中示出的燃料電池的部分橫截面配置圖。

圖4是用于描述圖1中示出的燃料電池的示圖。

圖5是示出了根據本公開的第二示例性實施方式的燃料電池的示圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖描述根據本公開的一示例性實施方式的燃料電池。