本发明专利技术提供了一种燃料电池装置，该燃料电池装置包括用于提供燃料的一燃料供应单元、用于提供空气的一空气供应单元、和用于通过由燃料供应单元提供的氢和空气供应单元提供的氧之间的电化学反应产生电能的电池组。该电池组包括膜电极组件和设置在膜电极组件两侧上的隔板。每个隔板具有用于传送空气或者氢的通道，而且该通道的宽度与深度比值在从０．７到１．３的范围内。
【技术实现步骤摘要】
燃料电池装置和其中使用的电池组
本专利技术涉及燃料电池装置，尤其涉及燃料电池装置的电池组(stack)。
技术介绍
燃料电池是用于发电的装置。在燃料电池中，通过使用诸如甲醇、乙醇和天然气之类的碳氢化合物类材料与含氧空气中所包含的氧和氢之间的电化学反应，将化学能直接转换为电能。特别地，燃料电池装置的优点在于，可以同时利用通过氧和氢之间不经过任何燃烧过程的电化学反应产生的电能和作为其副产品产生的热。根据电解质的类型，燃料电池可以分为具有150到200℃的工作温度范围的磷酸盐燃料电池(Celsius)、具有600到700℃的更高工作温度范围的熔融碳酸盐燃料电池、具有超过1000℃的更高工作温度范围的固体氧化物燃料电池、具有低于100℃或者室温的更低工作温度范围的聚合物电解质薄膜燃料电池(PEMFC)和碱性燃料电池，等等。这些不同类型的燃料电池基本上利用相同的原理工作，但是在燃料类型、工作温度、催化剂和电解质方面彼此不同。最近开发的聚合物电解质薄膜燃料电池(PEMFC)与其它燃料电池相比，具有优异的输出特性、低工作温度和快速启动与反应特性。PEMFC可以广泛应用于运输工具使用的移动能源、家庭和建筑使用的分布式能源、电子装置使用的小型能源等等。PEMFC基本上包括组成装置的电池组、重整器(reformer)、燃料箱和燃料泵。电池组形成燃料电池的主体。燃料泵将燃料箱的燃料提供给重整器。重整器重整燃料从而产生氢气，然后向电池组提供氢气。因此，PEMFC通过燃料泵的工作向重整器提供燃料箱的燃料，并且用重整器重整燃料以产生氢气。然后，电池组通过氢气和氧之间的电化学反应产生电能。另一方面，可以采用直接甲醇燃料电池(DMFC)。DMFC可以通过直接向电池组提供含氢的液体燃料产生电能，而且与PEMFC相比可以没有重-->整器。图7是图示在传统燃料电池装置的电池组中膜电极组件(MEA)装有隔板的状态的局部横截面图。参考图7，在上述燃料电池装置中，主要产生电能的电池组构造成包括几个到几十个单元电池，该单元电池通过其两侧带有隔板(由双极板构成的)的膜电极组件(MEA)实现。在MEA中，阳极和阴极设置成彼此相对，阳极和阴极之间插入电解质层。而且，该隔板用作提供燃料电池反应所需的氢气和氧气的通道，还用作串连连接每个MEA的阳极和阴极的导体。因此，通过隔板，向阳极提供氢气，向阴极提供氧或者空气。在该过程期间，在阳极中发生氢的氧化反应，在阴极中发生氧的还原反应，因此通过同时发生的电子移动产生电能、热和水。在膜电极组件51的两侧都设置隔板53，从而形成提供氢气的氢通道55和提供含氧空气的空气通道57。通过氢通道55和空气通道57，隔板53具有肋结构，其中，相对于膜电极组件51交替布置紧密粘接部分59和空隙部分。紧密连接部分59主要通过一肋结构形成，在该肋结构中形成间隙部分61的沟槽被插入其间。一般，当隔板53布置成MEA 51插入在其间时，由于氢通道55和空气通道57彼此垂直相交，所以在图7中，氢通道55的数目示出为一个，而空气通道57的数目示出为几个。同时，燃料电池中的电池组可以提高燃料扩散能力，从而提高燃料电池装置的效率。在这种情况下，需要设计该结构，以保持燃料扩散所需的充足压力。这些设计要求中的一个是氢通道55和空气通道57的沟槽结构。换句话说，隔板53的沟槽结构是影响燃料(即氢和空气)可以多么有效地扩散到膜电极组件51的气体扩散层、并且决定膜电极组件51中产生的电流的接触电阻的关键因素。为了提高燃料电池装置的效率，优化膜电极组件51两侧上形成的沟槽结构很重要。沟槽结构基本上由沟槽宽度Wc与沟槽深度Dc的比Wc/Dc确定。但是，在现有技术中没有对隔板53的这种比值的要求。因此，这导致了对提高燃料电池效率的限制。-->
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述和其它问题而作出的，本专利技术的目的是提供可以优化隔板和膜电极组件之间形成的沟槽的宽度与深度比值、从而提高燃料扩散效率并由此防止内部压力降低的燃料电池装置和其中使用的电池组。本专利技术另一个目的是使燃料电池装置和电池组为形成在紧密粘接到膜电极组件的隔板上的通道选择特定的尺寸，从而提高燃料例如氢和空气的扩散能力，并且防止电池组中产生的压力下降，同时将电池组中产生的电流的接触电阻保持在预定范围内。本专利技术另一个目的是提供一种容易实现、制造而且便宜的燃料电池装置和其中使用的电池组。根据本专利技术的一个方面，提供了一种燃料电池装置，该燃料电池装置包括：用于提供燃料的一燃料供应单元；用于提供空气的一空气供应单元；和用于通过由燃料供应单元提供的氢和空气供应单元提供的氧之间的电化学反应产生电能的电池组，其中该电池组包括膜电极组件和设置在膜电极组件两侧上的隔板，而且其中每个隔板具有用于传送空气或者氢的通道，而且该通道宽度与深度的比值在从0.7到1.3的范围内。所述隔板可以紧密地粘接到膜电极组件的两侧上，而且所述通道可以包括设置在膜电极组件的阳极侧的氢通道和设置在膜电极组件的阴极侧的空气通道。所述氢通道可以相对于空气通道垂直相交。所述通道可以包括用于传送水的第一区域和用于传送氢气或者空气的第二区域。除了第一区域之外的所述第二区域可以形成为大致方形的。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种燃料电池装置的电池组，该电池组用于通过从燃料供应单元提供的氢和从空气供应单元提供的氧之间的电化学反应产生电能，该电池组包括：一膜电极组件和设置在膜电极组件两侧上的隔板，其中每个隔板具有用于传送氢或者空气的通道，而且该通道的宽度与深度的比值在从0.7到1.3的范围内。附图说明当结合附图考虑时，本专利技术更完全的评价及其带来的许多优点将更显而-->易见，而且其通过参考详细的描述也将更加容易理解，在附图中，相同的附图标记表示相同或者相近的元件，其中：图1是图示根据本专利技术的燃料电池装置的示意图；图2是图示根据本专利技术燃料电池装置的电池组的分解透视图；图3是图示当旋转根据本专利技术燃料的电池装置电池组中使用的一个隔板时的状态的分解透视图；图4是图示当根据本专利技术的膜电极组件和隔板安装在一起时的状态的局部横截面图；图5是图示根据本专利技术的隔板的放大横截面图；图6是图示根据本专利技术的隔板的沟槽比和相对功率密度之间关系的曲线图；和图7是图示在燃料电池装置的传统电池组中当膜电极组件和隔板安装在一起时的状态的局部横截面图。具体实施方式现在将参考附图更加充分地说明本专利技术，其中示出了本专利技术的示例性实施例。但是，本专利技术可以体现为不同的形式，而且不能看成是限制于这里给出的实施例；更确切地说，提供这些实施例，使得公开更加彻底和完全，而且将完全地转达本专利技术的观念给本领域技术人员。图1是图示根据本专利技术的燃料电池装置的示意图。而且，图2是图示根据本专利技术燃料电池装置的电池组的分解透视图。参考图1和2，根据本专利技术的燃料电池装置包括用于提供燃料(即，氢)的燃料供应单元1、重整器3、用于提供含氧空气的空气供应单元5以及用于通过分别由燃料供应单元1和空气供应单元5提供的氧和氢之间的电化学反应产生电能的电池组7。燃料供应单元1包括燃料箱9和燃料泵11，以便通过燃料泵11的工作将燃料箱9中的液体燃料，例如甲醇、乙醇和天然气，提供给重整器3，并且将通过重整器3重整的氢气提供给电池组7的内部。根据本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池装置，其包括：用于提供燃料的一燃料供应单元；用于提供空气的一空气供应单元；和用于通过由所述燃料供应单元提供的氢和所述空气供应单元提供的氧之间的电化学反应产生电能的一电池组，其中所述电池组包括膜电极 组件和设置在所述膜电极组件两侧上的隔板，而且其中每个所述隔板包括用于传送空气或者氢的通道，而且该通道的宽度与深度的比值在０．７到１．３的范围内。
【技术特征摘要】
KR 2004-2-25 12648/041.一种燃料电池装置，其包括：用于提供燃料的一燃料供应单元；用于提供空气的一空气供应单元；和用于通过由所述燃料供应单元提供的氢和所述空气供应单元提供的氧之间的电化学反应产生电能的一电池组，其中所述电池组包括膜电极组件和设置在所述膜电极组件两侧上的隔板，而且其中每个所述隔板包括用于传送空气或者氢的通道，而且该通道的宽度与深度的比值在0.7到1.3的范围内。2.如权利要求1所述的燃料电池装置，其中，所述隔板紧密地粘接到所述膜电极组件的两侧上，并且所述通道包括设置在所述膜电极组件的阳极侧的氢通道和设置在所述膜电极组件的阴极侧的空气通道。3.如权利要求2所述的燃料电池装置，其中，所述氢通道相对于所述空气通道垂直相交。4.如权利要求1所述的燃料电池装置，其中，所述通道包括用于传送水的第一区域和用于传送氢气或者空气的第二区域。5.如权利要求1所述的燃料电池装置，其中，除了所述第一区域之外的所述第二区域形成为大致方形的。6.如权利要求2所述的燃料电池装置，其中，所述隔板紧密且直接地粘接到所述膜电极组件的两侧，形成所述氢通道和所述氧通道，并且所述氢通道和所述氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：李东勋，权镐真，安圣镇，殷莹譛，曹诚庸，徐晙源，金宗满，尹海权，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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