包括基于薄板的压印结构的燃料电池隔板及燃料电池堆制造技术

根据一实施例的用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板包括：供流入第一反应气体的第一流入部；供流出第一反应气体的第一流出部；位于第一流入部及第一流出部之间的第一反应面；供流入第二反应气体的第二流入部；供流出第二反应气体第二流出部，以及位于第二流入部及第二流出部之间的第二反应面，所述第一反应面包括供所述第一反应气体流动的多个第一直线型流道，在所述第一流入部及第一反应面之间配置有第一分支部，用于通过分别在与所述第一直线型流道直角相交的方向上具有长的形状的多个突起，将所述第一反应气体由所述第一流入部均匀地分流至所述多个第一直线型流道。

Including fuel cell separator and fuel cell stack based on sheet stamping structure

【技术实现步骤摘要】
包括基于薄板的压印结构的燃料电池隔板及燃料电池堆
下面的说明，涉及一种用于均匀分配气体的包括基于薄板的压印结构的燃料电池隔板及包括其的燃料电池堆。
技术介绍
燃料电池具有效率高、环境友好、输出密度高等优点，作为具有成长动力的未来清洁能源而得到广泛的关注。现有的低温高分子电解质膜燃料电池(Low-TemperaturePolymerelectrolytemembranefuelcell，LT-PEMFC)在实现产业化方面基于许多原因存在困难。为驱动低温高分子电解质膜燃料电池，需要加湿器、汽水分离器等水管理系统。此外，还有难以供给燃料，以及在必须使用特定杂质的浓度低的氢等方面具有缺点，以及通过低温高分子电解质膜燃料电池获得的热的排热温度较低，由此，在使用上具有局限性。作为低温高分子电解质膜燃料电池的替代品，对于高温高分子电解质膜燃料电池(HT-PEMFC)的研究十分活跃。高温高分子电解质膜燃料电池使用涂覆有磷酸的聚苯并咪唑(polybenzimidazole，PBI)系电解质膜，因此不需要额外进行加湿就能够实现运行，并且，运行燃料电池所产生的水为蒸汽的形式，不需要额外的汽水分离装置。此外，高温高分子电解质膜燃料电池在150～180℃的运行温度中，由于CO中毒导致的膜电极集电体(MEA)的性能下降现象显著减少，具有达到CO浓度3％的耐受性。由于上述现象，能够在氢改性过程中最小化CO去除工艺。此外，能够获得接近100℃的高温排热温度，提高热能利用率。然而，高温高分子电解质膜燃料电池仍需要许多技术开发。虽然在理论上具有高的电化学反应速度，然而实际开发出的高温高分子电解质膜燃料电池的性能仍不及低温高分子电解质膜燃料电池的性能。此外，由于暴露磷酸及高温恶劣的运行条件，导致其具有耐用性差，寿命较短等缺点。例如，在高温的运行条件下，当燃料电池的一部分发生破损时，会导致冷却剂渗透到膜电极集电体(MEA)，引发燃料电池堆性能下降的问题。此外，高温高分子电解质膜燃料电池堆的冷却剂中的油具有比水高的粘性，使得油在循环路径上产生较高的压差，容易导致燃料电池的破损。此外，对于高温高分子电解质膜燃料电池堆，相比低温高分子电解质膜燃料电池堆其内部温度偏差较大，基于温度管理，燃料电池堆的性能、热化程度以及寿命具有很大的差异。而且，实现高温高分子电解质膜燃料电池(HT-PEMFC)的产业化的最大的难题却是高温。分析高温高分子电解质膜燃料电池的热分布，相对来说，电池堆中间的温度高，并且容易在局部出现高温区域。这是因为无法排出电化学反应产生的热量而导致热量积累所产生的现象，是引发包括膜电极集电体(membraneelectrodeassembly，MEA)在内的电池堆配件发生热化及耐用性降低的主要原因。
技术实现思路
要解决的技术问题本实施例的目的在于，使用一种薄板型的薄的隔板，减小燃料电池堆的整体体积，提高通过独立型冷却板的冷却效果，提供具有简单结构的流道，由此，提供一种加工性能良好，并具有能够均匀排出气体结构的隔板，以及包括该隔板的燃料电池堆。解决问题的技术手段根据一实施例的一种用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，包括：供流入第一反应气体的第一流入部；供流出第一反应气体的第一流出部；位于第一流入部及第一流出部之间的第一反应面；供流入第二反应气体的第二流入部；供流出第二反应气体第二流出部，以及位于第二流入部及第二流出部之间的第二反应面，所述第一反应面包括供所述第一反应气体流动的多个第一直线型流道，在所述第一流入部及第一反应面之间配置有第一分支部，用于通过分别在与所述第一直线型流道直角相交的方向上具有长的形状的多个突起，将所述第一反应气体由所述第一流入部均匀地分流至所述多个第一直线型流道。所述第一分支部，包括：基于所述第一直线型流道的长度方向邻近所述第一流入部而形成，并且，在所述第一直线型流道的长度方向的垂直方向分隔配置而形成多个第一端侧间隙的多个第一端侧突起；以及基于所述第一直线型流道的长度方向，相比所述第一端侧突起更邻近所述第一反应面，并且，在所述第一直线型流道的长度方向的垂直方向分隔配置而形成多个第一流道侧间隙的多个第一流道侧突起，各个所述多个第一流道侧突起的长度短于距离其最近的第一端侧突起的长度。所述多个第一流道侧间隙能够具有相同的宽度。所述多个第一端侧突起的长度，能够随着由所述第一流入部的中心向所述第一直线型流道的长度方向的垂直方向远离而逐渐缩短。所述多个第一端侧间隙的宽度，能够随着由所述第一流入部的中心向所述第一直线型流道的长度方向的垂直方向远离而逐渐缩短。所述第一分支部，还包括：以所述第一直线型流道的长度方向为基准，形成于所述多个第一端侧突起及所述多个第一流道侧突起之间，并在所述第一直线型流道的长度方向的垂直方向分隔配置而形成多个第一中间侧间隙的多个第一中间侧突起，各个所述多个第一中间侧突起的长度短于邻近其的第一端侧突起的长度。所述多个第一端侧间隙、多个第一中间侧间隙，以及多个第一流道侧间隙的个数能够随着由所述第一流入部朝向所述第一反应面顺次增加。各个所述多个第一中间侧间隙的宽度小于距离其最近的第一端侧间隙的宽度，大于距离其最近的第一流道侧间隙的宽度。所述多个第一中间侧突起，包括：朝向所述第一直线型流道的长度方向观察时，完全重叠距离最近的第一端侧间隙的第一主要中间侧突起；以及朝向所述第一直线型流道的长度方向观察时，完全重叠于邻近的第一端侧突起的第一辅助中间侧突起，所述第一辅助中间侧突起的长度短于所述第一主要中间侧突起的长度。所述多个第一流道侧突起，包括：朝向所述第一直线型流道的长度方向观察时，完全重叠距离最近的第一中间侧间隙的第一主要流道侧突起；以及朝向所述第一直线型流道的长度方向观察时，完全重叠于邻近的第一中间侧突起的第一辅助流道侧突起。朝向所述第一直线型流道的长度方向观察时，在所述多个第一中间侧突起中的任一个第一中间侧突起，至少重叠有两个以上的第一辅助流道侧突起。所述第一流入部，包括：使所述第一反应气体分为多个分支而流动至所述第一分支部的多个第一流入侧突起。所述第二反应面，包括：与所述多个第一直线型流道平行，并供所述第二反应气体流动的多个第二直线型流道，在所述第二流入部及第二反应面之间配置有第二分支部，用于通过分别在与所述第二直线型流道直角相交的方向上具有长的形状的多个突起，将所述第二反应气体由所述第二流入部均匀地分流至所述多个第二直线型流道，所述多个第一直线型流道及所述多个第二直线型流道在所述隔板的厚度方向上不发生相互重叠，所述第一分支部的多个突起及所述第二分支部的多个突起在所述隔板的厚度方向上不发生相互重叠。所述第一反应气体是空气，所述第二反应气体是氢气，供所述空气流动的所述多个第一直线型流道的宽度大于供所述氢气流动的所述多个第二直线型流道的宽度。所述第一反应气体是空气，所述第二反应气体是氢气，从所述第一流入部到所述第一分支部的多个突起中距离最近的突起的距离，短于从所述第二流入部到所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，涉及一种用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，包括：供流入第一反应气体的第一流入部；供流出第一反应气体的第一流出部；位于第一流入部及第一流出部之间的第一反应面；供流入第二反应气体的第二流入部；供流出第二反应气体第二流出部，以及位于第二流入部及第二流出部之间的第二反应面，/n所述第一反应面包括供所述第一反应气体流动的多个第一直线型流道，/n在所述第一流入部及第一反应面之间配置有第一分支部，用于通过分别在与所述第一直线型流道直角相交的方向上具有长的形状的多个突起，将所述第一反应气体由所述第一流入部均匀地分流至所述多个第一直线型流道。/n

【技术特征摘要】
20181026 KR 10-2018-01292601.一种用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，涉及一种用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，包括：供流入第一反应气体的第一流入部；供流出第一反应气体的第一流出部；位于第一流入部及第一流出部之间的第一反应面；供流入第二反应气体的第二流入部；供流出第二反应气体第二流出部，以及位于第二流入部及第二流出部之间的第二反应面，
所述第一反应面包括供所述第一反应气体流动的多个第一直线型流道，
在所述第一流入部及第一反应面之间配置有第一分支部，用于通过分别在与所述第一直线型流道直角相交的方向上具有长的形状的多个突起，将所述第一反应气体由所述第一流入部均匀地分流至所述多个第一直线型流道。


2.根据权利要求1所述的用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，
所述第一分支部，包括：
基于所述第一直线型流道的长度方向邻近所述第一流入部而形成，并且，在所述第一直线型流道的长度方向的垂直方向分隔配置而形成多个第一端侧间隙的多个第一端侧突起；以及
基于所述第一直线型流道的长度方向，相比所述第一端侧突起更邻近所述第一反应面，并且，在所述第一直线型流道的长度方向的垂直方向分隔配置而形成多个第一流道侧间隙的多个第一流道侧突起，
各个所述多个第一流道侧突起的长度短于距离其最近的第一端侧突起的长度。


3.根据权利要求2所述的用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，
所述多个第一流道侧间隙具有相同的宽度。


4.根据权利要求2所述的用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，
所述多个第一端侧突起的长度，随着由所述第一流入部的中心向所述第一直线型流道的长度方向的垂直方向远离而逐渐缩短。


5.根据权利要求2所述的用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，
所述多个第一端侧间隙的宽度，随着由所述第一流入部的中心向所述第一直线型流道的长度方向的垂直方向远离而逐渐缩短。


6.根据权利要求2所述的用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，
所述第一分支部，还包括：
以所述第一直线型流道的长度方向为基准，形成于所述多个第一端侧突起及所述多个第一流道侧突起之间，并在所述第一直线型流道的长度方向的垂直方向分隔配置而形成多个第一中间侧间隙的多个第一中间侧突起，
各个所述多个第一中间侧突起的长度短于邻近其的第一端侧突起的长度。


7.根据权利要求6所述的用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，
所述多个第一端侧间隙、多个第一中间侧间隙，以及多个第一流道侧间隙的个数随着由所述第一流入部朝向所述第一反应面顺次增加。


8.根据权利要求6所述的用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，
各个所述多个第一中间侧间隙的宽度小于距离其最近的第一端侧间隙的宽度，大于距离其最近的第一流道侧间隙的宽度。


9.根据权利要求6所述的用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，
所述多个第一中间侧突起，包括：
朝向所述第一直线型流道的长度方向观察时，完全重叠距离最近的第一端侧间隙的第一主要中间侧突起；以及
朝向所述第一直线型流道的长度方向观察时，完全重叠于邻近的第一端侧突起的第一辅助中间侧突起，
所述第一辅助中间侧突起的长度短于所述第一主要中间侧突起的长度。


10.根据权利要求6所述的用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，
所述多个第一流道侧突起，包括：
朝向所述第一直线型流道的长度方向观察时，完全重叠距离最近的第一中间侧间隙的第一主要流道侧突起；以及
朝向所述第一直线型流道的长度方向观察时，完全重叠于邻近的第一中间侧突起的第一辅助流道侧突起。


11.根据权利要求10所述的用于高温高分子电解质膜燃料电池的隔板，
朝向所述第一直线型流道的长度方向观察时，在所述多个第一中间侧突起中的任一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：金旼缙，孙荣俊，金昇坤，吴欢永，李元龙，申东原，朴究坤，裵柄赞，任成大，朴奭熹，梁台铉，金昌洙，
申请(专利权)人：韩国能源技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR