双极板系统技术方案

一种双极板系统，可以包括：第一板，该第一板直接抵靠第二板布置并限定垫片槽，每个板彼此平行并平行于平面；以及垫片，该垫片形成在平面中并在垂直于该平面的方向上具有正弦变化。第一板和第二板可以形成双极板，并且可以用作燃料电池的部件。具有正弦变化的垫片的部段可以装配到凹槽中。垫片可以具有凸边，该凸边可以装配到另一个板或表面上的诸如为垫片的配件，以密封燃料电池的内容物。以密封燃料电池的内容物。以密封燃料电池的内容物。

【技术实现步骤摘要】
双极板系统


[0001]本描述总体上涉及诸如燃料电池的双极板的部件、系统。

技术介绍

[0002]垫片可以用于各种系统，比如能量储存或发电设备。垫片可以使用来自配合表面的机械支承，以便向诸如弹性体的密封元件施加密封压力。此外，垫片可以绕着周界定位，因此在一些示例中，可以在密封元件下方使用连续的支承结构。
[0003]然而，如果垫片在外部表面上，则这种方式可能会减少进入组件内部的通路。虽然在燃料电池应用中提供垫片的方式包括将垫片包覆模制到空气冷却或液体冷却的金属双极板组件上，但是缺点仍然存在。空气冷却利用绕着整个周界的开口，以允许在阳极板和阴极板之间以减小的压降进入。同样，液体冷却利用绕着整个周界的开口，以允许在阳极板和阴极板之间以减小的压降进入。当垫片放置在板的外部侧上时，它因此不能是连续平坦的表面(例如，在x
‑
y平面中)，因为这可能会封闭板之间的嵌入冷却通道。

技术实现思路

[0004]本文的专利技术人已经认识到上述问题和解决这些问题的可能方式。因此，在示例中，在x
‑
y平面中形成的垫片具有正弦桥部或拱形形状，其中在z方向上的厚度绕中心线变化。
[0005]此外，在一个示例中，系统可以包括：第一板，该第一板直接抵靠第二板布置并限定垫片槽，每个板彼此平行并平行于平面；以及垫片，该垫片形成在平面中并在垂直于该平面的方向上具有正弦变化。
[0006]以这种方式，仍然可以允许将密封结构支承在这些板的顶部和底部上，同时还允许冷却介质进入。此外，这种方式允许进入组件的内部，同时仍然向外部面上的弹性体提供机械密封力。同时，可以使用可成形的基材(例如，金属或复合板)，因此可以与平滑的桥部设计一起使用。
[0007]应当理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由详细描述之后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
[0008]图1示出了使用双极板的氢燃料电池的部段的简化图。
[0009]图2示出了可以用作图1中的双极板的双极正弦板的上板和下板的模型沿x轴的侧视图。
[0010]图3示出了装配到上板或下板的垫片的部分和切口，该上板或下板形成具有正弦桥部的双极板，该正弦桥部具有图2中的冷却孔口。
[0011]图4示出了从上方透视的装配到图2中的双极正弦板的一个半部中的图3中的垫片
视图。
具体实施方式
[0012]本文描述了一种垫片、系统。在一个示例中，垫片或凹槽可以在z维度上例如沿着垂直于周界的方向正弦地变化。该垫片可以装配到凹槽中。该垫片和凹槽可以封围板的中心，并由板的周界封围。该凹槽可以结合到由板形成并从板延伸的结构中。该结构可以是中空的，以允许垫片被该结构的内表面围绕。该垫片或垫片的部段可以在其中具有分别从桥部的拱形部和孔口偏移的桥形曲线和桥形开口。该结构可以在多个附件处连结到另一个板的结构。当在附件处连结时，该结构可以在两个板之间形成桥部。
[0013]由该结构形成的凹槽的厚度可以正弦地变化，其中，该厚度是材料相对于结构长度的竖直距离。例如，该凹槽的厚度可以垂直于与这些板平行的平面，并且以正弦重复图案改变距离。厚度的正弦变化在该结构的附件之间形成拱形部。
[0014]同样地，该垫片或垫片的部段在厚度上正弦地变化，其中，该厚度可以是材料相对于垫片长度的竖直距离。例如，该垫片的厚度可以垂直于与这些板平行的平面，并且以正弦重复图案改变距离。该垫片的厚度可以在z方向上沿着密封的中心线变化。在一些区域中，该垫片可以更薄(例如，在桥部的顶部上)，而在一些区域中，该垫片可以更厚(在两个板接触的桥部的端部处)。
[0015]在一个示例中，弯曲的形状允许改进金属板的形成。例如，桥部的弯曲拱形部的正弦形状可以允许经由冲压而形成金属板。例如，该方式允许在跨越多个桥部(其可以对应于在其下方进入组件内部的开口)的垫片过渡中更均匀的密封压力。此外，这种桥部设计将允许底层金属具有更大的抗压强度，从而能够施加更大的密封压力。
[0016]由桥部支承的一个或多个垫片可以经由对垫片进行包覆模制而形成。可以可选地为每个桥部添加通孔，当不装配到凸边垫片时，通孔可以流体地联接每个桥部。这些通孔允许在一次操作中将凸边垫片包覆模制到双极板组件的两侧。
[0017]以这种方式，不是垫片凹槽底板在x
‑
y平面内是平的，而是凹槽(在z方向上)设有弯曲的(并且在示例中是正弦的)竖直变化，以允许在待密封的板下方的桥部溢出。密封件可以相对于侧翼维持恒定的凸边高度，并且具有变化的凹槽深度以容纳下方的进入组件的内部的开口。弯曲的(并且在示例中是正弦的)形状允许更大的压缩力施加到垫片以密封更大的压力。可以可选地添加通孔，以允许在一次操作中对板的两侧进行包覆模制。
[0018]图1示出了使用双极板的氢燃料电池的部段的简化示意图。图2示出了沿着x轴的上板和下板的侧视图，该上板和下板形成具有冷却端口的正弦桥部的双极板。如本文所述，冷却端口在本文中可称为正弦冷却孔口(例如，图2中的212)。图3示出了垫片的部段的等距视图和切口，该垫片可以用于将燃料电池的内部部件与双极板间隔开并装配到双极板。图4示出了图3中的垫片的部段，该垫片插入并装配到图2中的双极板的一个半部的部段。
[0019]以下描述涉及双极板中使用的垫片。双极板可以形成用于装配垫片的冷却端口的正弦桥部。双极板可以用于氢燃料电池或其他燃料电池。然而，双极板可以用于已经考虑的其他应用中。在燃料电池中，可以存在多个垫片和双极板。双极板可以具有上半部和下半部。双极板的一个半部可以是阳极，而双极板的另一个半部可以是阴极。阴极板和阳极板有助于容纳并促进氢燃料和氧通过燃料电池的转移。阴极板和阳极板有助于将电流传输到相
邻的电池，从而促进氢燃料电池内的反应，并为电路中的部件供电。
[0020]图1中的示例燃料电池示出了双极板和垫片的使用。附加地，图1中的示例燃料电池示出了燃料电池内的操作以及它们如何受到双极板的阳极侧和阴极侧的影响。
[0021]图1示出了氢燃料电池100的部段的简化实施例。燃料电池可以具有阴极侧102和阳极侧104。封围氢燃料电池100的可以是多个双极板106。在氢燃料电池100的中心的可以是悬浮在质子交换膜110中的电解质108。
[0022]多个双极板106可以由两个半部形成。双极板106的第一半部可以是阴极板112。双极板的第二半部可以是阳极板114。双极板106可以通过将在图2中讨论的中心线平面202分成阴极板112和阳极板114。构成双极板106的阴极板112和阳极板114都可以是金属的并且是导电的。对于其他实施例，构成双极板106的阴极板112和阳极板114都可以由复合材料制成。该中心线可以基本上平行于x轴(例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极板系统，其特征在于，包括：第一板，所述第一板直接抵靠第二板布置并在其间限定垫片槽，每个板彼此平行并平行于平面；以及垫片，所述垫片形成在平面中并在垂直于所述平面的方向上具有正弦变化；其中，所述第一板是第一极板，且所述第二板是第二极板；所述第一极板和所述第二极板是燃料电池的板。2.根据权利要求1所述的双极板系统，其特征在于，所述板形成多个桥状开口。3.根据权利要求1所述的双极板系统，其特征在于，所述正弦变化是沿着所述垫片的中心线的。4.根据权利要求3所述的双极板系统，其特征在于，所述垫片的底部包括所述正弦变化，并且其中，所述垫片的顶部包括在所述垫片的宽度方向上在第一槽与第二槽之间具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：德纳汽车系统集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：