分隔板和包括该分隔板的燃料电池制造技术

本发明专利技术提供包括膜电极组件和设置在所述膜电极组件两侧的分隔板的燃料电池。该燃料电池包括形成在对应于所述膜电极组件的分隔板的反应面并且被配置成将所述反应面分隔成多个反应区域的阻隔壁。微孔体安装在分隔板和膜电极组件之间。微孔体包括设置在反应区域内的多孔单元和一体地连结到多孔单元并且平坦地接触阻隔壁的连接单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的示例性实施例涉及燃料电池系统的燃料电池堆，并且更具体地涉及具有微孔体结构的分隔板和包括所述分隔板的燃料电池。
技术介绍
一般来讲，燃料电池包括通过氢气和氧气的电化学反应生成电能的单元电池。燃料电池包括分隔板，其间插置有膜电极组件(MEA：membrane-electrodeassembly)。分隔板包括为膜电极组件提供包括燃料和空气的反应气体的反应流动通道和冷却剂流过的冷却流动通道。扩散反应气体的气体扩散层形成在膜电极组件的两个表面上。燃料电池的性能的最大化需要在分隔板的反应流动通道之间的间隔致密以在气体扩散层和膜电极组件的整个反应面上提供均匀的表面压力和恒定的渗透性。减小分隔板的反应流动通道之间的间隔来防止在形成分隔板的过程中各种故障出现是有限的。因此，可以产生燃料电池的以下性能劣化因素。例如，反应流动通道之间的较大间隔引起应力集中到分隔板和气体扩散层彼此相邻的平台面(landsurface)。具体地，气体扩散层的受损的多孔结构降低了反应气体的渗透性和反应气体的扩散性能，并且生成的水的排出性能下降。此外，反应流动通道的表面具有低应力，并且气体扩散层向分隔板的流动通道单元突出。换句话讲，流体的粘度会降低。另外，因为在破碎的部件中碳纤维穿透膜电极组件的电极层，因此气体扩散层的结构被分隔板的平台单元(landunit)破坏，从而损坏电极层。再者，因为在露出气体扩散层的流动通道单元内反应气体连续地提供到流动通道单元，所以化学反应活跃。然而，接触电阻由于在气体扩散层和膜电极组件之间的不足的表面压力而增加。即，由反应产生的电子的迁移率下降。通常，包括包含细小孔隙的多孔结构和包括通道的三维多孔结构的模制多孔体形成在金属薄板中。此外，使用插入能够均匀分配表面压力并且改善反应气体的扩散和产生水的排出性能的微孔结构的方法来代替包括反应流动通道的分隔板。例如，微孔结构，包括金属泡沫或丝网(wiremesh)，具有高开口率并且用作表面压力分配结构以使压缩气体扩散层均匀。金属泡沫包括在金属材料内连通的泡沫。另外，金属泡沫适于用于燃料电池材料的分隔板，因为金属泡沫允许流体流过其中，并且每单位体积具有高表面积比率和增加的强度。然而，因为内部泡沫随机连接从而限制反应气体和产生水的流动的控制，所以金属泡沫受不能将整个反应面利用的限制。此外，因为微孔结构应用于分隔板，所以燃料电池系统的寄生功率和燃料电池的体积增加，因此分隔板内的差压增加。此外，因为微孔在燃料电池内的过饱和状态期间被频繁堵塞，所以操作安全性可能被降低。在该章节公开的上述信息只用于加强对本专利技术背景的理解，因此它可能包含不构成对于本领域的普通技术人员在本国已知的现有技术的信息。
技术实现思路
示例性实施例提供用于当使用微孔结构时均匀分配反应气体，从而提高反应气体的利用率，并且改善燃料电池堆制造的生产能力的分隔板、和包括所述分隔板的燃料电池。本专利技术的示例性实施例提供了燃料电池，其包括膜电极组件和设置在该膜电极组件两侧的分隔板。燃料电池可以包括在对应于膜电极组件的分隔板的反应面中形成并且被配置成将反应面分隔成多个反应区域的阻隔壁(barrierrib)和设置在分隔板和膜电极组件之间的微孔体。微孔体可以包括设置在反应区域内的多孔单元和连结到多孔单元并且平坦地接触阻隔壁的连接单元。在本专利技术的示例性实施例中，微孔体和分隔板可以一体地连结在一起。在根据示例性实施例的燃料电池中，连接单元可以通过激光焊接连结到阻隔壁。在本专利技术的另一个示例性实施例中，微孔体可以由金属薄板形成，并且可以提供包括细小孔隙和流动通道的模制多孔体。另外，连接单元可以形成接触阻隔壁的平面。该平面可以通过激光焊接一体地结合到阻隔壁。阻隔壁可以形成为在反应面的相反面中并且向反应面突出的沟槽。该沟槽可以被用作冷却剂可以流经的冷却路径。在一些另外的示例性实施例中，分隔板可以包括反应气体可以被引入和排出的入口歧管和出口歧管，和可以连接到入口歧管和出口歧管并且可以被配置成将反应气体诱导至反应区域的通道单元。另外，通道单元可以包括从入口歧管和出口歧管向反应区域延伸的通道。从入口歧管和出口歧管的一侧到相反侧，通道可的长度逐步增加，并且通道可以连接到反应区域。通道单元可以包括在通道之间形成的肋(rib)。在示例性实施例中，阻隔壁可以连接肋并且可以将分隔板的反应面分隔成多个反应区域。具体地，阻隔壁可以将通道分隔成连接反应区域中的每个反应区域的多个通道组。用于根据示例性实施例的燃料电池的分隔板可以设置在膜电极组件的两侧(opposingsides)上，并且可以被配置成为膜电极组件提供反应气体。每个分隔板可以包括在对应于膜电极组件的分隔板的反应面中形成并且可以将反应面分隔成多个反应区域的阻隔壁、入口歧管和出口歧管，从而允许反应气体被引入和排放。另外，反应气体可以被引入到反应区域，并且微孔体可以一体地连接阻隔壁并且可以使反应气体和产生的水在反应区域内流动。在用于根据示例性实施例的燃料电池的分隔板中，微孔体可以包括设置在反应区域内的多孔单元和一体地连接到多孔单元并且平坦地结合到阻隔壁的连接单元。在用于根据示例性实施例的燃料电池的分隔板中，微孔体可以由薄金属板形成，并且可以包括包含细小孔隙和流动通道的模制多孔体。此外，连接单元可以具有持续平坦形状，并且可以通过激光焊接一体地结合到阻隔壁。通道单元可以包括从入口歧管和出口歧管向反应区域延伸的通道。在分隔板中，从入口歧管和出口歧管的一侧到相反侧，通道的长度逐步增加，并且通道可以连接到反应区域。另外，肋可以在通道之间突出，并且阻隔壁可以连接到肋并且可以将反应面分隔成多个反应区域。阻隔壁可以将通道分隔成连接反应区域中的每个反应区域的多个通道组。阻隔壁可以形成反应面的相反面的沟槽并且突向反应面。另外，该沟槽可以形成为冷却剂流经的冷却路径。本专利技术的示例性实施例可以包括可以将分隔板的反应面分隔成多个反应区域的阻隔壁。通道单元可以将反应气体均匀地分配到反应区域。微孔体可以设置在各自的反应区域内。另外，燃料电池堆的性能可以显著地改善。在本专利技术的示例性实施例中，反应气体可以通过分隔板的阻隔壁和通道单元分配到反应区域，可以继续均匀地分配到微孔体的多孔单元(porousunits)。此外，甚至在外部干扰，诸如冷凝水的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，其包括膜电极组件和设置在所述膜电极组件两侧的分隔板，所述燃料电池包括：形成在与所述膜电极组件对应的分隔板的反应面上并且被配置成将所述反应面分隔成多个反应区域的阻隔壁；以及设置在所述分隔板和所述膜电极组件之间的微孔体，其中所述微孔体包括设置在所述反应区域中的多孔单元和连结到所述多孔单元并且被配置成平坦地与所述阻隔壁接触的连接单元。

【技术特征摘要】
2014.12.04 KR 10-2014-01733111.一种燃料电池，其包括膜电极组件和设置在所述膜电极组件两侧
的分隔板，所述燃料电池包括：
形成在与所述膜电极组件对应的分隔板的反应面上并且被配置成将
所述反应面分隔成多个反应区域的阻隔壁；以及
设置在所述分隔板和所述膜电极组件之间的微孔体，
其中所述微孔体包括设置在所述反应区域中的多孔单元和连结到所
述多孔单元并且被配置成平坦地与所述阻隔壁接触的连接单元。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中所述微孔体和所述分隔板连
结到一起。
3.根据权利要求1所述的燃料电池，其中所述连接单元通过激光焊接
连结到所述阻隔壁。
4.根据权利要求1所述的燃料电池，其中所述微孔体由金属薄板形
成，并且被提供为包括多个细小孔隙和流动通道的模制多孔体。
5.根据权利要求4所述的燃料电池，其中所述连接单元形成平坦地与
所述阻隔壁接触的平面，并且所述平面通过激光焊接连结到所述阻隔
壁。
6.根据权利要求1所述的燃料电池，其中所述阻隔壁形成为在所述反
应面的相反面的沟槽并且突向所述反应面。
7.根据权利要求6所述的燃料电池，其中所述沟槽形成为冷却剂流经

\t的冷却路径。
8.根据权利要求1所述的燃料电池，其中所述分隔板包括：
用于引入和排放反应气体的入口歧管和出口歧管；以及
连接到所述入口歧管和所述出口歧管并且被配置成将所述反应气体
诱导至所述反应区域的通道单元。
9.根据权利要求8所述的燃料电池，其中所述通道单元包括从所述入
口歧管和所述出口歧管延伸至所述反应区域的通道。
10.根据权利要求9所述的燃料电池，从所述入口歧管和所述出口歧
管的第一侧到第二侧，所述通道的长度逐渐增加，并且所述通道连接到
所述反应区域。
11.根据权利要求9所述的燃料电池，其中所述通道单元包括在所述
通道之间形成的...

【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