燃料电池堆制造技术

本发明专利技术提供一种燃料电池堆，包括：第一隔板和第二隔板在相邻的膜电极组件(MEA)之间被粘合成彼此面对，并且每个都具有多个歧管、反应区和设置于多个歧管和反应区之间的引导区。在该燃料电池堆中，在多个歧管和反应区之间引导冷却介质流动的第一冷却介质引导通道在第一隔板的引导区中形成；在多个歧管和反应区之间引导冷却介质流动的第二冷却介质引导通道在第二隔板的引导区中形成；并且第一冷却介质引导通道和第二冷却介质引导通道的至少一部分发生重叠以相互连通。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请主张韩国专利申请No.10-2015-0134472的权益，该申请在韩国专利局的申请日为2015年9月23日，其全部内容都被援引加入本文。
本专利技术涉及燃料电池堆，更具体地，涉及冷却介质引导通道的加工精度在每个隔板的引导区得到增强，并且冷却介质被有效地分配以显著提高传热效率的燃料电池堆。
技术介绍
燃料电池包括产生电能的燃料电池堆、向燃料电池堆供应燃料(氢)的燃料供应系统、供应空气中的氧气的包含鼓风机和加湿器的空气供应系统、燃料电池堆的电化学反应所需的氧化剂，以及控制燃料电池堆工作温度的热量和水的管理系统。如图1(相关技术)所示，燃料电池堆通过堆叠多个单元燃料电池40而形成，每个单元燃料电池40都具有膜电极组件(MEA)10和紧密地附着在MEA10的两侧表面上的一对隔板20和30。MEA10包括能够使氢质子移动的固体聚合物电解质膜和催化剂层，即涂敷到电解质膜的两面的阴极和阳极，这样氢气和氧气能够相互反应。气体扩散层(GDL)位于MEA10的外表面，即设置阴极和阳极的部分，并且一对隔板20和30设置在GDL的外侧。该对隔板20和30具有分别用于提供反应气(燃料或空气)和排出反应生成的水的反应气通道23和33。该对隔板20和30包括紧密附着于MEA10的阴极的阴极隔板20和紧密附着于MEA10的阳极的阳极隔板30。在阴极隔板20的一个表面上形成阴极反应表面，在阴极反应表面上形成向MEA10的阴极提供作为氧化剂的空气的多个空气通道23。在阴极隔板20的另一表面上形成阴极冷却表面，在阴极冷却表面上形成用于分配冷却介质的多个冷却通道24。在阳极隔板30的一个表面上形成阳极反应表面，在阳极反应表面上形成向MEA10的阳极提供燃料的多个燃料通道33。在阳极隔板的另一表面上形成阳极冷却表面，在阳极冷却表面上形成用于分配冷却介质的多个冷却通道34。在燃料电池堆中，由于多个单元燃料电池40沿垂直方向堆叠，一个单元燃料电池40的阴极隔板20和另一单元燃料电池40的阳极隔板30在相邻的MEA10之间被粘合为面对面，特别地，阴极隔板20的冷却通道24和阳极隔板30的冷却通道34连接以形成用于分配冷却介质的冷却通道24和34，因此，一对冷却通道24和34对称地设置在每个MEA10的两侧。图2(相关技术)是用于说明传统阴极隔板的冷却表面的一部分的俯视图。如图2所示，在每个隔板20和30的至少一端配置多个歧管7、8和9，并且多个歧管7、8和9可以是空气歧管7、冷却介质歧管8和燃料歧管9。每个隔板20和30的冷却表面(或反应表面)包括邻近多个歧管7、8和9的引导区4和发生电化学反应的反应区2。反应区2可能需要确保预定的接触压力，以传递电化学反应所产生的电，并且不发生电化学反应的引导区4被配置成在歧管和反应区2之间简单地引导流体(空气、燃料或冷却介质)的流动。为了平稳地分配反应气，多个反应气通道23和33形成为在隔板20和30的反应表面上从引导区4到反应区2连续，由此引导区4中的反应气通道和反应区2中的反应气通道分别匹配(比如，以一对一的方式)。由于多个歧管7、8和9形成在隔板20和30的末端，引导区4具有比反应区2中更窄的面积。这样，由于多个反应气通道旨在隔板20和30的反应表面上从引导区4到反应区2连续地形成，多个冷却通道24和34不可避免地在与反应表面相对的冷却表面上形成为从引导区4到反应区2连续。然而，如图2所示，冷却通道24和34之间的间距如此窄以至于很难形成冷却通道24和34。特别地，在利用低延伸性的薄板材料冲压而形成隔板20和30的冷却通道24和34的情况下，如果冷却通道之间的间距为1.5或更小时，很难加工冷却通道，并且在冷却通道中会容易发生裂缝。因此，在相关技术的隔板20和30中，在狭窄的引导区4中的冷却通道24和34的可成形性被降低，这将导致冷却通道24和34数量的减少。然而，这会削弱冷却介质的有效分配或传热效率，从而导致燃料电池的整体效率的降低。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了燃料电池堆，其在每个隔板的引导区中冷却介质引导通道的加工精度得到显著提高，并且冷却介质被有效地分配以显著提高传热效率。根据本专利技术的示例性实施例，提供了通过堆叠单元燃料电池而形成的燃料电池堆，其中每个单元燃料电池具有膜电极组件(MEA)和设置在MEA的两侧表面上的一对隔板，该燃料电池堆包括：第一隔板和第二隔板，在相邻的MEA之间被粘合为面对面，并且每个隔板都具有多个歧管、反应区和设置在该多个歧管和反应区之间的引导区；在该多个歧管和反应区之间引导冷却介质流动的、形成在第一隔板的引导区中的第一冷却介质引导通道；以及在该多个歧管和反应区之间引导冷却介质流动的、形成在第二隔板的引导区中的第二冷却介质引导通道；并且第一冷却介质引导通道和第二冷却介质引导通道的至少一部分发生重叠以相互连通。附图说明本专利技术的上述和其它目的、特征和优点将通过结合附图的下述详细的说明而更加明显。图1(相关技术)是传统燃料电池堆的反应表面的一部分的剖视图。图2(相关技术)是用于说明传统燃料电池堆的隔板的冷却表面的引导区的视图。图3是用于说明根据本专利技术的示例性实施例的燃料电池堆的第一隔板的反应表面的视图。图4是用于说明根据本专利技术的示例性实施例的燃料电池堆的第一隔板的冷却表面的视图。图5是用于说明根据本专利技术的示例性实施例的燃料电池堆的第二隔板的反应表面的视图。图6是用于说明根据本专利技术的示例性实施例的燃料电池堆的第二隔板的冷却表面的视图。图7是用于说明根据本专利技术的示例性实施例的燃料电池堆的第一隔板与第二隔板被粘合为面对面的状态的视图。图8是由图7的箭头所指示的部分“A”的放大视图。图9是沿图8的C-C线截取的剖视图。图10是沿图8的D-D线截取的剖视图。图11是由图7的箭头所指示的部分“B”的放大视图。图12是沿图7的E-E线截取的剖视图。图13是用于说明图11的替代配置的视图。附图标记说明200：第一隔板210：第一反应表面230：第一反应气引导通道220：第一冷却表面240：第一冷却介质引导通道241：第一连续通道242：第一非连续通道245：第一边缘侧引导通道300：第二隔板310：第二反应表面320：第二冷却表面330：第二反应气引导通道340：第二冷却介质引导通道345：第二边缘侧引导通道341：第二连续通道342：第二非连续通道510：第一重叠部520：第二重叠部具体实施方式应当理解的是，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它相似的术语包括一般的机动车辆，比如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车，包括各种小船和轮船的船只，飞机及类似物，并且包括混合动力汽车、电动车、插电式混合电动汽车、氢能汽车和其它替代燃料汽车(例如源自石油以外的资源的燃料)。如此处所称的，混合动力汽车是具有两种或更多种动力源的汽车，例如既可以由汽油驱动也可以由电能驱动的汽车。此处所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本专利技术。如此处所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。将进一步理解的是，术语“包含”和/或“包括”，当用在本说明书中时，说明了所述的特征、整体、步骤、操作、元件和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过堆叠单元燃料电池形成的燃料电池堆，其中每个单元燃料电池都具有膜电极组件(MEA)和设置在MEA的两侧的一对隔板，该燃料电池堆包括：第一隔板和第二隔板，在相邻的MEA之间被粘附为彼此面对，并且每个都具有多个歧管、反应区和设置在多个歧管和反应区之间的引导区；在第一隔板的引导区中形成的、在多个歧管和反应区之间引导冷却介质流动的第一冷却介质引导通道；以及在第二隔板的引导区中形成的、在多个歧管和反应区之间引导冷却介质流动的第二冷却介质引导通道；并且第一冷却介质引导通道和第二冷却介质引导通道的至少一部分发生重叠以互相连通。

【技术特征摘要】
2015.09.23 KR 10-2015-01344721.一种通过堆叠单元燃料电池形成的燃料电池堆，其中每个单元燃料电池都具有膜电极组件(MEA)和设置在MEA的两侧的一对隔板，该燃料电池堆包括：第一隔板和第二隔板，在相邻的MEA之间被粘附为彼此面对，并且每个都具有多个歧管、反应区和设置在多个歧管和反应区之间的引导区；在第一隔板的引导区中形成的、在多个歧管和反应区之间引导冷却介质流动的第一冷却介质引导通道；以及在第二隔板的引导区中形成的、在多个歧管和反应区之间引导冷却介质流动的第二冷却介质引导通道；并且第一冷却介质引导通道和第二冷却介质引导通道的至少一部分发生重叠以互相连通。2.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中第一冷却介质引导通道具有沿着引导区的边缘延伸的第一边缘侧引导通道、从第一边缘侧引导通道连续的多个第一连续通道和不从第一边缘侧引导通道连续的多个第一非连续通道。3.根据权利要求2所述的燃料电池堆，其中多个第一连续通道中的一部分通过第一连通空间连接以相互连通。4.根据权利要求2所述的燃料电池堆，其中第二冷却介质引导通道具有沿着引导区的边缘延伸的第二边缘侧通道、从第二边缘侧引导通道连续的多个第二连续通道和不从第二边缘侧引导通道连续的多个第二非连续通道。5.根据权利要求4所述的燃料电池堆，其中多个第二连续通道中的一部分通过第二连通空间连接以相互连通。6.根据权利要求4所述的燃料电池堆，其中第一冷却介质引导通道和第二冷却介质引导通道以预定的角度以重叠的方式在至...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈相文，梁酉彰，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR