[發明專利]用于燃料電池的隔板的多穿孔板和燃料電池

在審

• 申請號: 202011334251.5
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN113948731A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 盧承鐸;李智漢;樸宰滿
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/0245
• 分類號: H01M8/0245;H01M8/0258;H01M8/1004
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 徐麗華

提供了用于燃料電池的隔板的多穿孔板和燃料電池。多穿孔板布置在平板形狀的隔板與氣體擴散層之間，以形成反應氣體的流路，并且多穿孔板包括：多孔區域，具有在多孔區域中重復形成的不均勻形狀并且設置有多個流路孔，該流路孔被配置為允許反應氣體以湍流的方式流動；以及通道區域，形成流路，流路被配置為允許反應氣體沿著反應氣體的流動方向以直線的方式流動，其中，多孔區域和通道區域交替地布置并且一體地形成。

技術領域

本發明涉及用于燃料電池的隔板的多穿孔板(perforation plate)。

背景技術

燃料電池是一種發電的設備，其通過在堆疊體內進行電化學反應來將燃料中包含的化學能轉換成電能。燃料電池不僅用于在工業、家庭和車輛中供應驅動電力，而且向諸如便攜式裝置的小型電子產品供應電力。因此，燃料電池可用作高效清潔能源，并且其應用范圍逐漸地擴大。

構成燃料電池的單元電池包括電解質膜、電極(即，陽極和陰極)、氣體擴散層(GDL)和隔板(separator)。此外，這些單元電池堆疊以形成燃料電池堆。

另一方面，近年來，由于氣體擴散層與隔板彼此直接接觸，因此為了提高反應氣體的擴散能力，在氣體擴散層與隔板之間插入具有微孔結構的多穿孔板，同時防止氣體擴散層由于隔板的不均勻圖案而被局部損壞。

以這樣的方式使用多穿孔板，使得施加至氣體擴散層的表面壓力均勻，并且反應氣體的湍流得到引導，由此保護氣體擴散層，并且反應氣體和冷卻水的流動均勻地分布在整個反應區域。

圖1是示出應用常規多穿孔板的燃料電池的一般單元電池的構造的示意圖。

如圖1所示，應用多穿孔板的燃料電池的常規單元電池包括：膜電極組件(MEA)10，包括電解質膜11和一對電極12a和12b；氣體擴散層(GDL)20，布置在膜電極組件10的相對側上；隔板31，布置在氣體擴散層20的外側；以及多穿孔板32，介于氣體擴散層20與隔板31之間。通常，隔板31和多穿孔板32一起使用以形成多孔隔板30，并且在常規燃料電池的單元電池中，這種多孔隔板30用作形成有直線形狀的流路的隔板。

此時，隔板31可以被配置為各種形式，但是優選由具有平面形狀的平板制成。

同時，多穿孔板32是通過對形成有多個流路孔的板狀材料進行處理而形成，并且通過沿著反應氣體的流動方向重復地形成波形截面而形成，從而被構成為不均勻形狀。

因此，當反應氣體流過多穿孔板32時，反應氣體以之字形方式經過多個流路孔時以湍流的方式流動，并且整體上以從多穿孔板32的一側朝向其另一側的方向流動。

同時，由于燃料電池應用于各種平臺，因此需要改善燃料電池的功率密度。

由于必須減小電池之間的間隔以便提高功率密度，因此使構成電池的部件薄型化是必要的。

然而，在薄型化電池中，所供給的反應氣體所流過的流路的有效截面積減小，從而存在所產生的水的排出能力下降的問題。

具體地，在單元電池包括多穿孔板32的情況下，由于反應氣體被強制對流以湍流的方式擴散，因此與直線形狀的流路的排出相比，所產生的水不能順暢地排出，由此，還存在這樣一個問題，即，由于所產生的水停滯而不能順暢地供應反應氣體，因此電池電壓降低。

上述內容僅旨在幫助對本發明的背景技術進行理解，并非旨在意味著本發明落入已為本領域技術人員所熟知的相關技術的范圍內。

發明內容

本發明涉及用于燃料電池的隔板的多穿孔板。具體實施方式涉及用于燃料電池的隔板的多穿孔板，其能夠在保持優異的氣體擴散能力的同時提升所產生的水的排出能力。