电化学装置制造方法及图纸

一种电化学装置，包括：第一隔板，包括在第一方向上设置的第一通道和第一凸台；第二隔板，包括在与第一方向相交的第二方向上设置的第二通道和第二凸台，第二隔板层叠在第一隔板上；以及接触图案，设置在第一隔板上并布置在第一通道上以与第二隔板接触。第一通道上以与第二隔板接触。第一通道上以与第二隔板接触。

【技术实现步骤摘要】
电化学装置
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求于2022年2月22日提交的韩国专利申请第10
‑
2022
‑
0023241号的权益，该申请通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及一种电化学装置。

技术介绍

[0004]对替代能源的研究和开发的需求不断增加，以应对全球变暖和化石燃料的消耗。氢能作为解决环境和能源问题的切实可行的解决方案正受到关注。
[0005]特别是，由于氢具有高能量密度和适合在电网规模(grid
‑
scale)应用的特性，氢作为未来的能量载体备受关注。
[0006]水电解堆是一种电化学装置，是指通过电化学分解水产生氢和氧的装置。水电解堆可以通过串联层叠数十个或数百个水电解池(单元池)来配置。
[0007]膜电极组件(MEA)位于水电解堆的单元池的最内侧。膜电极组件包括能够移动氢离子(质子)的全氟磺酸离聚物基电解质膜，以及分别设置在电解质膜的两个相对表面上的阳极和阴极。以下，水电解是指聚合物电解质膜(PEM)水电解。
[0008]此外，多孔传输层(PTL)、气体扩散层(GDL)和垫片可以层叠在膜电极组件(MEA)的每个外部(外表面)上，膜电极组件(MEA)上层叠有阳极和阴极。隔板(或双极板)可以布置在PTL和GDL的外侧(外表面)上。隔板包括流路(流场)，反应物、冷却剂和由反应流产生的产物通过流路，或者，隔板可以包括可以代替流路的结构。
[0009]此外，为了通过层叠水电解池来实现水电解堆，需要在各个隔板(例如，阳极隔板和阴极隔板)之间保持密封性。
[0010]为此，在相邻层叠的隔板之间设置垫片(密封件)。也就是说，垫片用于防止在隔板的一个表面上或另一表面上流动的目标流体(例如，水或氢)泄漏到水电解池的外部。
[0011]同时，需要安全地保持由垫片密封的状态，以保证水电解池的安全性、可靠性和性能稳定。
[0012]最近，为了更有效地确保各个隔板(例如，阳极隔板和阴极隔板)之间的密封性能，已尝试实施这样的构造，其中用于目标流体(例如，水)流过的阳极隔板的第一通道和用于目标流体(例如，氢)流过的阴极隔板的第二通道设置在彼此交叉(例如，垂直相交)的方向上。
[0013]在相关技术中，由于第一通道和第二通道设置在彼此交叉的方向上，因此可以确保阳极隔板和阴极隔板之间的密封性能。然而，阳极隔板和阴极隔板之间的接触面积(电接触面积)减小(接触面积变得小于第一通道和第二通道彼此平行的结构中的接触面积)。因此，由阳极隔板和阴极隔板产生的每单位面积的电流受到限制(减少)，冷却性能劣化。因此，存在水电解池的性能、安全性、可靠性劣化的问题。
[0014]因此，近年来，为了在确保水电解池的密封性能的同时提高安全性和可靠性，进行了各种研究，但研究结果仍然不足。因此，需要开发一种确保水电解池的密封性能，同时提高安全性和可靠性的技术。

技术实现思路

[0015]本专利技术涉及一种电化学装置。具体实施方式涉及一种能够在确保密封性能的同时提高安全性和可靠性的电化学装置。
[0016]本专利技术的实施方式提供一种能够在确保密封性能的同时提高安全性和可靠性的电化学装置。
[0017]特别地，本专利技术的实施方式能够确保相邻隔板之间的接触面积，同时保证相邻隔板之间的密封性能。
[0018]其中，本专利技术的实施方式能够确保第一隔板和第二隔板之间的接触面积，同时实施这样的配置，其中，目标流体流过的第一隔板的第一通道和目标流体流过的第二隔板的第二通道设置在彼此交叉的方向上。
[0019]本专利技术的实施方式能够提高电化学装置的性能和效率。
[0020]本专利技术的实施方式能够提高隔板的结构刚度并且最小化隔板的变形和损坏。
[0021]本专利技术的实施方式能够提高安全性、可靠性和隔板之间的对齐程度。
[0022]实施方式的特征不限于上述特征，还包括可以从下文描述的方案或实施方式中理解的特征或效果。
[0023]本专利技术的示例性实施方式提供一种电化学装置，包括具有在第一方向上设置的第一通道和第一凸台的第一隔板、具有在与第一方向相交的第二方向上设置的第二通道和第二凸台的第二隔板，第二隔板层叠在第一隔板上，并且接触图案设置在第一隔板上并布置在第一通道上以与第二隔板接触。
[0024]这是为了在确保电化学装置的密封性(密封性能)的同时提高安全性和可靠性。
[0025]也就是说，在相关技术中，可以确保阳极隔板和阴极隔板之间的密封性能，因为目标流体(例如，水)流过的阳极隔板的第一通道和目标流体(例如，氢)流过的阴极隔板的第二通道设置在相互交叉的方向上。然而，阳极隔板和阴极隔板之间的接触面积(电接触面积)减小(接触面积变得小于第一通道和第二通道彼此平行的结构中的接触面积)。因此，存在由阳极隔板和阴极隔板产生的每单位面积的电流受到限制(减少)，以及冷却性能劣化的问题。因此，存在水电解池的性能、安全性、可靠性劣化的问题。
[0026]相比之下，在本专利技术的实施方式中，可与第二隔板接触的接触图案设置在第一隔板的第一通道上，使得除了对应于第二通道的第二隔板的突出部与第一隔板接触的区域之外，还可以通过接触图案来确保第一隔板与第二隔板之间的接触区域。因此，能够获得确保第一隔板和第二隔板之间的密封性能、增加第一隔板和第二隔板产生的每单位面积的电流以及提高冷却性能的有利效果。
[0027]接触图案与第二隔板的接触部(位置)可以根据所需条件和设计规范进行各种改变。
[0028]根据本专利技术的示例性实施方式，接触图案可以与第二凸台的面向第一隔板的背面接触。
[0029]根据本专利技术的示例性实施方式，接触图案可以通过部分地加工第一隔板的一部分而与第一隔板一体化。
[0030]由于如上所述通过对第一隔板的一部分进行部分加工来形成接触图案，因此能够获得简化结构和制造工艺以及降低制造成本的有利效果。
[0031]根据本专利技术的示例性实施方式，第一方向可以垂直于第二方向。
[0032]根据所需条件和设计规范，接触图案可以具有各种结构和形状。
[0033]根据本专利技术的示例性实施方式，接触图案可以在第二方向上具有连续的直形。
[0034]根据本专利技术的示例性实施方式，第一隔板的厚度可以为0.08mm至0.6mm。
[0035]由于如上所述第一隔板的厚度为0.08mm至0.6mm，因此在对金属制的第一隔板的接触图案进行加工(冲压加工)的过程中，能够获得对第一隔板的损伤最小化、确保接触图案的可加工性的有利效果。
[0036]根据本专利技术的示例性实施方式，第一通道在第二方向上的宽度可以是1.5mm至7mm。
[0037]由于如上所述第一通道在第二方向上的宽度为1.5mm至7mm，因此能够获得确保接触图案的可加工性同时使单元池的性能劣化最小化的有利效果。
[0038]根据本专利技术的示例性实施方式，第一通道和接触图案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学装置，包括：第一隔板，包括在第一方向上设置的第一通道和第一凸台；第二隔板，包括在与所述第一方向相交的第二方向上设置的第二通道和第二凸台，所述第二隔板层叠在所述第一隔板上；以及接触图案，设置在所述第一隔板上并且布置在所述第一通道上以与所述第二隔板接触。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述接触图案与所述第二凸台的面向所述第一隔板的背面接触。3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述接触图案与所述第一隔板一体化。4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述接触图案在所述第二方向上是连续的直形。6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一隔板的厚度为0.08mm至0.6mm。7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一通道在所述第二方向上的宽度为1.5mm至7mm。8.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一通道与所述接触图案满足0.2mm≤c'＝(a
‑
c)/2≤2mm，其中，a表示所述第一通道在所述第二方向上的宽度，c表示所述接触图案在所述第二方向上与所述第二隔板接触的接触长度，并且c'表示定义为(a
‑
c)/2的长度。9.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一通道和所述接触图案满足0.2mm≤d'＝(b
‑
2e
‑
d)/2≤2mm，其中，b表示基于接触图案，在接触图案的在所述第一方向上的两个相对的端部处彼此隔开的第一参考线和第二参考线之间的距离；e表示在所述第一方向上彼此相邻设置的接触图案之间的间隔；d表示在所述第一方向上与所述第二隔板接触的接触图案的接触宽度；并且d'表示定义为(b
‑
2e
‑
d)/2的长度。10.根据权利要求9所述的电化学装置，其中，所述接触图案之间的所述间隔为大于或等于1.5mm。11.根据权利要求9所述的电化学装置，其中，所述接触图案和所述第二隔板满足d＜i，其中，i表示所述第二凸台在所述第一方向上的宽度。12.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一通道和所述接触图案满足0.4mm≤h

【专利技术属性】
技术研发人员：柳丁汉，徐廷昊，金州泳，郑贵成，都永载，朴相默，金载满，朴俊，
申请(专利权)人：起亚株式会社韩国三补集团，
类型：发明
国别省市：