多孔材料在燃料电池堆叠的歧管中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种利用内部设置在燃料电池出口歧管中的多孔材料的燃料电池堆叠，其中该多孔材料有助于来自板出口的液态水的传输，从而最大限度地减小液态水在燃料电池堆叠中的聚集。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用设置在燃料电池歧管中的多孑L材料的燃料电池堆叠(stack),其中该多孑L材料有禾盱来自燃料电池鹏的液态水的传输，从而最大 限度地减少了燃料电池堆叠中液态水的聚集。
技术介绍
在燃料电池电源系统内的典型燃料电池装置(堆叠)中,各燃料电池设置有各种反应物和y轴卩液流经的通道。；^料电池板典型地设计有螺旋形流体通道。期望螺旋形流体通道有效的将反应物分布在运行中的燃料电池的有源区 上，从而最大化性能和稳定性。由经过燃料电池的反应物流导致水从通道移动 到该燃料电池板的出口歧管。阻力将液态水拉舰道，直到液态水经出口歧管 离开该燃料电池。然而，当燃料电池在低电源输出下操作时，气流的 太低 而不能产生有效的阻力以传输液态7JC，并且该液态7K聚驗流体通道中。利用气流阻力去除液态水的进一步的限制是，水冲击各个不规则具 有高或低的表面能的表面，或者在流体鹏表面上钻孔。因为阻力可會沐够强 而不育^有效地传输液态水，该钻孔导致7jC聚集和汇聚，从而停止水流。这些钻 孔是那些通常设置在通道出口与jt料电池堆叠歧管相遇的位置的孔。另外， 一些电流燃料电池装置利用具有亲水性表面的板。观察到水 在材料表面形成一个薄膜，其在流体通道的出口和板的周边聚集。该7K膜可以 阻碍气流，其依次减小用于去除液态水的驱动力并且由此妨碍从燃料电池堆叠 去除液态7乂。在具有轻度疏水性表面的燃料电池板的情况下，观察到水形成大的液滴，其突出进燃料电池堆叠出口歧管阻碍燃料电池板的M的出口。观察 到液滴保留在板的边缘直到它们可以被气剪断续的去除。水的聚集可以导致气 流阻断或者气流不平衡，M"堆叠的性能有负面影响。期望的是，开发了一种燃料电池堆叠，其具有用于从燃料电池堆叠 的燃料电池气流通道去除液态水的改善的方法，以最大限度地减小燃料电池堆 叠中的液态水的聚集。
技术实现思路
与本专利技术协调和合适的是，已发现了一种^料电池堆叠，其具有用于从燃料电池堆叠的燃料电池气流通道去除液态水的改进的方法，以最大限度 地减小燃料电池堆叠中的液态水的聚集。在一个实施方案中，燃料电池装置包含具有多个燃料电池板的燃料 电池堆叠，其中每个板包括形成于其中的至少一个开口，所述燃料电池板的开 口基本上排列以形成歧管；以及设置在该歧管中的多孑L材料，其中该多孔材料 适合^it来自燃料电池板的水箭逸过多孑L材料，并流出所述燃料电池堆叠。在另一个实施方案中，燃料电池装置包含具有多个燃料电池板的燃料电池堆叠，其中旨板包括形成于其中的至少两个开口，所述;m料电池板的 开口基本上排列以形成入口歧管和出口歧管；以及设置在该歧管中的多孔材料，其中该多 L材料适合f，来自燃料电池板的水流经过多孑L材料，和通过该 歧管流出所述燃料电池堆叠。在另一个实施方案中，燃料电池装置包含具有多个燃料电池板的燃 料电池堆叠，其中^板包括形成于其中的至少两个开口，所述燃料电池板的 开口基本上排列以形成入口歧管和出口歧管；以及设置在该歧管中的多孔材料，其中该多孔材料适合舰来自燃料电池板的7K流经过多孔材料，禾口通过该歧管流出所述燃料电池堆叠；以及适合保持所述多 L材料的位置面对歧管的内 表面的多孔载体。附图说明当结合附图考虑时，由以下优选实施方案的详细说明，本专利技术上述的以及其它的优点对于本领域技术人员将容易地变得很明显的，其中图1是根据本专利技术的实施方案的在燃料电池堆叠歧管中结合进多孔 材料的燃料电池堆叠的剖面亂图2是本专利技术的燃料电池堆叠的燃料电池板的燃料电池板例示说明 的顶视图3是根据本专利技术另一个实| 案的在燃料电池堆叠歧管中结合进 形成点(point)的多孑L^料的燃料电池堆叠的剖面图4是根据本专利技术另一个实施方案的包括结合多 L支撑体结构的燃 料电池堆叠的歧管的部分顶视图。具体实施方式 雌实施方式的描述 以下详细的说明和附图描述和例证了本专利技术的各种示例实施方案。该说明和附图能使本领域技术人员制造和使用本专利技术，而不是以任何方式对本 专利技术的范围进行限制。图1显示了包括多个堆叠的燃料电池板12、入口歧管14、出口歧管 16、和多孑L材料18的燃料电池，10。图2显示了包括三个入口开口20、三 个出口开口 22和多个流体通道24的典型燃料电池板12的顶视图。可以理解的是，诸流体通道24包括设置在燃料电池板12表面的itm道以及设置在燃料电池板12的诸面中间的气体Mit。也可以理解的是，该燃料电池装置10中的 板12的构造材料、尺寸、皿、数量、和类型，以及该装置10中的燃料电池 板12的构型，可以基于设计参数，例如所要产生的电量、由该燃料电池装置IO 供电的机器的尺寸、通过该燃料电池装置10的气体的容积流速以及例如其它 类似的因素改变。也可以理解的是，图2中所示的板12可以用于该燃料电池 装置10的阳极侧(未示出)或者阴极侧(未示出)。此外，可以理解的是，该 板12可以根据需要具有任何数目的入口开口 20和出口开口 22。如所示的那样， 该流体通道24是波浪形的，然而，可以理解的是，该流体鹏24可以根据需要完全是基本上直线形、螺旋形、或其它构型。该入口歧管14包括入口 15。该入口歧管14通过 料电池板12 的入口开口 20形成在i纖料电池装置10中。诸板12堆叠，每个板12的入口 开口 20与邻近板或诸板12的入口开口 20基本上连接。可以理解的是，入口歧管14的直径、数量、和长度依赖于该多个板12中的入口开口 20的尺寸和 数量，以及堆叠在燃料电池，10中的板12的数目。出口歧管16包括出口 17。该出口歧管16通过该燃料电池板12的 出口开口 22形j^i^)t料电池装置10中。诸板12堆叠与每个板12和出口开 口 22与邻近板或诸板12的出口开口 22基本上连接。可以理解的是，出口歧 管16的直径、数量、和长度依赖于该诸板12中的出口开口 22的尺寸和数量， 以及SM料电池装置10中堆叠在一起的板12的数目。在所示的实施方案中，该多？L材料18为具有第一末端26和第二末 端28的不导电泡沫。该多孑L材料18也可以包括亲7jC^层(未示出)。该多孔 材料18的第一末端26位于邻近燃料电池堆叠的干燥末端压縮板30。多孔材料 18的该第二末端28具有基本上平的构型并延伸M^置10的;^料电池板12 的下部末端。可选择的，如图3所示，多孑L材料18的该第二末端28可以形成 点34，根据需要具有圆形形状、或其它J^1犬。如图1所示，多孔材料18基本 上±真充该出口歧管16并延伸M出口it支管16的^M^度并i4A湿末端压縮板 32的一部分。可以理解的是，如果需要的话，多孑L材料18可以延伸Mil湿末 端压縮板30。进一步可以理解的是，多孑L材料18仅i真充该出口歧管16的一部 分而且不延伸进入该湿末端压縮板32。也可以理解的是，多孑L材料12可以设 置在阳极侧出口歧管(未示出)、阴极侧出口歧管(未示出)或阳极禾口阴极出 口歧管。此外，可以理解的是，该多孔材料18可以是任何导电或不导电开路 电池多孔材料，例如纤维材料和海绵或多种多孑L材料的组合。多孑L材料18具 有亲水涂层，例如氧化硅(SiOx)或其它具有亲zK特性的化^^凃层。可选择地， 可以掛共不进行亲水处理的多孑L材料18。该多孔材料18也可具有恒定孔径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池装置，其包含：包括多个燃料电池板的燃料电池堆叠，其中每个板包括至少一个形成于其中的开口，所述燃料电池板的该开口基本上排列以形成歧管；以及设置于该歧管中的多孔材料，其中该多孔材料适于促进来自该燃料电池板的水流通过该多孔材料并流出所述燃料电池堆叠。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TW蒂赫，JP奥维彦，TA特拉博尔德，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]