[發明專利]雙極板、燃料電池垛和機動車

有效

• 申請號: 201711128987.5
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN108075151B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: M.雷克斯
• 申請（專利權）人: 大眾汽車有限公司;奧迪股份公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/0267
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 郭帆揚;劉林華

本發明涉及一種具有陽極板(12)和陰極板(10)的用于燃料電池的雙極板(10)，陽極板和陰極板分別具有一個主動區域(AA)以及兩個非主動區域(IA)，其中，在非主動區域(IA)中分別布置具有相應兩個主氣體端口(24,26)的供給區域(SA)和相應一個冷卻介質主端口(28)以及用于將主氣體端口(24,26)和冷卻介質主端口(28)連結到主動區域(AA)處的分配區域(DA)，其提供運行介質的更好的平衡壓力，提出，用于每種運行介質的分配區域(DA)具有分配結構(30,34,38)，其允許相應的運行介質的縱向和橫向流動，其中，最多兩個分配結構(30,34,38)完全或部分地重疊布置。此外，公開一種燃料電池垛和機動車。

技術領域

本發明涉及一種具有陽極板和陰極板的用于燃料電池的雙極板，其分別具有一個主動區域以及兩個非主動區域，其中，在非主動區域中分別布置帶有相應兩個用于輸送和導出反應氣體的主氣體端口和相應一個用于輸送和導出冷卻介質的冷卻介質主端口的供給區域以及用于將主氣體端口和冷卻介質主端口連結到主動區域處的分配區域，其中，陽極板和陰極板如此構造和重疊布置，即，在背對彼此的側上可引導反應氣體并且在面向彼此的側之間可引導冷卻介質，本發明涉及一種燃料電池垛以及一種機動車。

背景技術

燃料電池利用燃料與氧化學地轉化成水以產生電能。為此，燃料電池包含所謂的膜片電極組件(membrane electrode assembly 簡稱MEA)作為核心部件，其為由傳導質子的膜片和分別兩側地布置在膜片處的電極(陽極和陰極)組成的復合物。在燃料電池的運行中，將燃料、尤其地氫氣H₂或含氫氣的氣體混合物輸送給陽極，在陽極處，在釋放電子的情況下進行電化學的氧化(H₂→2H⁺+2e^-)。通過使反應腔氣密地彼此分離并且電絕緣的膜片實現質子H⁺從陽極腔中到陰極腔中的(水合的或無水的)運送。在陽極處提供的電子通過電導線被導送給陰極。將氧氣或含氧氣的氣體混合物輸送給陰極，從而在吸收電子的情況下進行氧氣的還原(?O²+2e^-→O^2-)。同時，在陰極腔中這些氧陰離子在形成水的情況下與通過膜片運送的質子反應(2H⁺+O^2-→H₂O)。通過直接從化學能轉化成電能，相對于其它電發生器，燃料電池由于避開了卡諾系數得到更好的效率。由于氧氣相對于氫氣更低的擴散速度，陰極反應尤其表示燃料電池反應的限制速度的元件。

通常，燃料電池通過多個布置成垛的(堆積的)、其電功率累加的膜片電極組件形成。在燃料電池垛的兩個膜片電極組件之間分別布置雙極板，其具有用于將過程氣體輸送給鄰近的膜片電極組件的陽極或陰極的通道以及用于導出熱的冷卻通道。雙極板由導電的材料組成，以建立電連接。由此，雙極板具有膜片電極組件的過程氣體供給、冷卻以及電連結的三重功能。

雙極板具有不同的區域，其先后布置在過程氣體的主流動方向上。其首先是主通道或流體端口，通過其輸送反應物和/或冷卻介質。之后，緊接著是流入區域，其引導至分配結構。該分配結構分配流體，之后將流體輸送給流動場，在該處，發生以上描述的化學反應。

在分配結構的區域中，通常重疊地引導所有運行介質，其中，從中得到的基礎形狀例如是三角形。在該三角形的形狀中，通過定向的通道引導介質，以在整個寬度上利用運行介質供給流動場。

但是，也已知其它分配結構，即，在文獻W02015150524A1中公開一種用于燃料電池的雙極板，在其中，在板的分配區域中布置構造成分配結構的凹口。兩個板的凹口部分地相交，從而在兩個板之間構造冷卻介質流動區域，而在兩個位于外部的側上提供用于陽極和陰極氣體的流動區域。分配結構允許運行介質在雙極板中的縱向流動和橫向流動。

發明內容

現在，本發明提出的目標是，提供一種雙極板，其提供運行介質的更好的平衡壓力。