用于燃料电池的隔板的多穿孔板和燃料电池制造技术

提供了用于燃料电池的隔板的多穿孔板和燃料电池。多穿孔板布置在平板形状的隔板与气体扩散层之间，以形成反应气体的流路，并且多穿孔板包括：多孔区域，具有在多孔区域中重复形成的不均匀形状并且设置有多个流路孔，该流路孔被配置为允许反应气体以湍流的方式流动；以及通道区域，形成流路，流路被配置为允许反应气体沿着反应气体的流动方向以直线的方式流动，其中，多孔区域和通道区域交替地布置并且一体地形成。且一体地形成。且一体地形成。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池的隔板的多穿孔板和燃料电池


[0001]本专利技术涉及用于燃料电池的隔板的多穿孔板(perforation plate)。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种发电的设备，其通过在堆叠体内进行电化学反应来将燃料中包含的化学能转换成电能。燃料电池不仅用于在工业、家庭和车辆中供应驱动电力，而且向诸如便携式装置的小型电子产品供应电力。因此，燃料电池可用作高效清洁能源，并且其应用范围逐渐地扩大。
[0003]构成燃料电池的单元电池包括电解质膜、电极(即，阳极和阴极)、气体扩散层(GDL)和隔板(separator)。此外，这些单元电池堆叠以形成燃料电池堆。
[0004]另一方面，近年来，由于气体扩散层与隔板彼此直接接触，因此为了提高反应气体的扩散能力，在气体扩散层与隔板之间插入具有微孔结构的多穿孔板，同时防止气体扩散层由于隔板的不均匀图案而被局部损坏。
[0005]以这样的方式使用多穿孔板，使得施加至气体扩散层的表面压力均匀，并且反应气体的湍流得到引导，由此保护气体扩散层，并且反应气体和冷却水的流动均匀地分布在整个反应区域。
[0006]图1是示出应用常规多穿孔板的燃料电池的一般单元电池的构造的示意图。
[0007]如图1所示，应用多穿孔板的燃料电池的常规单元电池包括：膜电极组件(MEA)10，包括电解质膜11和一对电极12a和12b；气体扩散层(GDL)20，布置在膜电极组件10的相对侧上；隔板31，布置在气体扩散层20的外侧；以及多穿孔板32，介于气体扩散层20与隔板31之间。通常，隔板31和多穿孔板32一起使用以形成多孔隔板30，并且在常规燃料电池的单元电池中，这种多孔隔板30用作形成有直线形状的流路的隔板。
[0008]此时，隔板31可以被配置为各种形式，但是优选由具有平面形状的平板制成。
[0009]同时，多穿孔板32是通过对形成有多个流路孔的板状材料进行处理而形成，并且通过沿着反应气体的流动方向重复地形成波形截面而形成，从而被构成为不均匀形状。
[0010]因此，当反应气体流过多穿孔板32时，反应气体以之字形方式经过多个流路孔时以湍流的方式流动，并且整体上以从多穿孔板32的一侧朝向其另一侧的方向流动。
[0011]同时，由于燃料电池应用于各种平台，因此需要改善燃料电池的功率密度。
[0012]由于必须减小电池之间的间隔以便提高功率密度，因此使构成电池的部件薄型化是必要的。
[0013]然而，在薄型化电池中，所供给的反应气体所流过的流路的有效截面积减小，从而存在所产生的水的排出能力下降的问题。
[0014]具体地，在单元电池包括多穿孔板32的情况下，由于反应气体被强制对流以湍流的方式扩散，因此与直线形状的流路的排出相比，所产生的水不能顺畅地排出，由此，还存在这样一个问题，即，由于所产生的水停滞而不能顺畅地供应反应气体，因此电池电压降低。
[0015]上述内容仅旨在帮助对本专利技术的
技术介绍
进行理解，并非旨在意味着本专利技术落入已为本领域技术人员所熟知的相关技术的范围内。

技术实现思路

[0016]本专利技术涉及用于燃料电池的隔板的多穿孔板。具体实施方式涉及用于燃料电池的隔板的多穿孔板，其能够在保持优异的气体扩散能力的同时提升所产生的水的排出能力。
[0017]根据本专利技术的示例性实施方式，用于燃料电池的隔板的多穿孔板布置在具有平板形状的隔板与气体扩散层之间，以形成反应气体的流路，并且该多穿孔板包括：多孔区域，具有在该区域重复地形成的不均匀形状，并且设置有多个流路孔，以便允许反应气体以湍流的方式流动；以及通道区域，形成流路以便允许反应气体沿着反应气体的流动方向以直线的方式流动，其中，多孔区域和通道区域交替布置，并且一体地形成。
[0018]反应气体可在多孔区域与通道区域之间往复流动。
[0019]通道区域可包括一对侧表面部和形成于该对侧表面部之间以与气体扩散层接触的接触表面部；并且通道区域可在隔板的方向上开口。
[0020]侧表面部中的每个侧表面部可设置有与多孔区域连通的多个第一连通孔。
[0021]接触表面部可设置有与气体扩散层连通的多个第二连通孔。
[0022]接触表面部可被构造为平坦的以与气体扩散层进行表面接触。
[0023]多孔区域可以通过对形成有多个流路孔的板状材料进行处理而形成，并且可通过沿着反应气体的流动方向重复地形成波形截面而形成，以形成不均匀形状。
[0024]根据本专利技术的示例性实施方式，在提供反应气体和所产生的水所流过的流路的多穿孔板中，用于以湍流的方式引导反应气体和所产生的水流动的多孔区域、和用于以直线的方式引导反应气体和所产生的水流动的通道区域交替地形成，从而在保持优异的气体扩散能力的同时提升所产生的水的排出能力。
[0025]此外，由于相比于常规多孔结构的通道区域形成了直线形状的通道区域，因此可以改善反应气体的入口和出口之间的压力差。
[0026]此外，由于在通道区域与多孔区域之间形成反应气体及所产生的水流过的连通孔，因此能够顺畅地执行反应气体的供应及所产生的水的排出。
[0027]此外，相比于常规多穿孔板结构，确保了通道区域中的平坦部，使得能够抑制在层压过程中由于直接接触而导致的对气体扩散层的损坏。
[0028]具体地，由于确保多穿孔板与气体扩散层之间的接触面积为宽表面，因此可以预期提高堆叠体中的紧固力的分布及减小接触电阻的效果。
附图说明
[0029]图1是示出应用常规多穿孔板的燃料电池的一般单元电池的构造的示意图。
[0030]图2是示出根据本专利技术的示例性实施方式的用于燃料电池的隔板的多穿孔板的示意性截面图。
[0031]图3是示出根据本专利技术的示例性实施方式的用于燃料电池的隔板的多穿孔板的示意性平面图。
[0032]图4是示出根据本专利技术的示例性实施方式的用于燃料电池的隔板的多穿孔板中反
应气体的流动方向的示意图。
[0033]图5A和图5B是示出根据比较例和示例性实施方式的多穿孔板的平面图像。
[0034]图6A和图6B是示出根据比较例和示例性实施方式的多穿孔板的正面图像。
具体实施方式
[0035]在下文中，将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施方式。然而，本专利技术并不局限于以下公开的示例性实施方式，而是可以以各种彼此不同的形式实现。此外，提供示例性实施方式使得本公开将详尽和完整，并且将本专利技术的构思充分传达给本领域的技术人员。贯穿附图，相同的参考标号指代相同的部件。
[0036]图2是示出根据本专利技术的示例性实施方式的用于燃料电池的隔板的多穿孔板的示意性截面图；图3是示出根据本专利技术的示例性实施方式的用于燃料电池的隔板的多穿孔板的示意性平面图；以及图4是示出根据本专利技术的示例性实施方式的用于燃料电池的隔板的多穿孔板中反应气体的流动方向的示意图。
[0037]如图所示，根据本专利技术的示例性实施方式的用于燃料电池的隔板的多穿孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池的隔板的多穿孔板，所述多穿孔板被设计为布置在平板形状的隔板与气体扩散层之间，以形成反应气体的流路，所述多穿孔板包括：多孔区域，具有在所述多孔区域中重复形成的不均匀形状，并且设置有多个流路孔，所述流路孔被配置为允许所述反应气体以湍流的方式流动；以及通道区域，形成流路，所述流路被配置为允许所述反应气体沿着所述反应气体的流动方向以直线的方式流动，其中，所述多孔区域和所述通道区域交替地布置并且一体地形成。2.根据权利要求1所述的多穿孔板，其中，所述反应气体被配置为在所述多孔区域与所述通道区域之间往复地流动。3.根据权利要求1所述的多穿孔板，其中，所述通道区域包括一对侧表面部和形成于所述一对侧表面部之间以与所述气体扩散层接触的接触表面部；并且所述通道区域在所述隔板的方向上开口。4.根据权利要求3所述的多穿孔板，其中，每个所述侧表面部设置有被配置为与所述多孔区域连通的多个第一连通孔。5.根据权利要求3所述的多穿孔板，其中，所述接触表面部设置有被配置为与所述气体扩散层连通的多个第二连通孔。6.根据权利要求3所述的多穿孔板，其中，所述接触表面部是平坦的并且与所述气体扩散层进行表面接触。7.一种形成权利要求1所述的多穿孔板的多孔区域的方法，所述方法包括：处理板状材料，所述板状材料设置有在所述板状材料中形成的多个流路孔；以及沿着反应气体的流动方向重复地形成波形截面以形成不均匀形状。8.一种燃料电池，包括：膜电极组件，包括电解质膜和布置在所述电解质膜的相对侧上的一对电极；气体扩散层，布置在所述膜电极组件的至少一侧上；隔板，布置在所述气体扩散层的外侧；以及多穿孔板，布置在所述隔板与所述气体扩散层之间，所述多穿孔板包括：多孔区域，具有在所述多孔区域中重复形成的不均匀形状，并且设置有多个流路孔，所述流路孔被配置为允许反应气体以湍流的方式流动；以及通道区域，形成流路，所述流路被配置为允许所述反应气体沿着所述反应气体的流动方向以直线的方式流动，其中，所述多孔区域和所述通道区域一体地形成并且交替地布置在所述多穿孔板中。9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：盧承铎，李智汉，朴宰满，
申请(专利权)人：起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：