用于燃料電池的雙極板的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及燃料電池領域，特別地涉及用于形成燃料電池堆的雙極板的領域。實際上，燃料電池由包含通過離子交換膜分隔的陽極和陰極的電化學電池堆組成，陽極和陰極作為電極設置于兩個雙極板之間。
[0002]目前，在為限制環(huán)境污染(特別是在運輸系統(tǒng)中)而進行的努力的背景中，對燃料電池進行了大量研宄。使用空氣或純氧作為氧化劑的基于氫燃料的電解發(fā)電機無疑是目前受到最廣泛研宄的類型。
【背景技術】
[0003]如上所述，燃料電池包括基電池堆(empilement de cellules de base)，每個基電池堆包括陽極、陰極和充當電解質(zhì)的離子交換膜。在燃料電池的操作過程中，發(fā)生兩個同時進行的電化學反應，即在陽極處的燃料的氧化和在陰極處的氧化劑的還原。這兩個反應產(chǎn)生正離子和負離子，所述正離子和負離子在膜處結(jié)合而以電勢差的形式產(chǎn)生電。在氫-氧燃料電池的情況中，結(jié)合的是H+和0_離子。
[0004]這些電化學反應發(fā)生在每個基電池中，這些電池中的每一個通過雙極板而與相鄰的電池分隔，所述雙極板具有許多功能，特別是:
[0005]-第一功能，將燃料和氧化劑供應給電池，以及
[0006]-第二功能，熱交換，使得所述堆能夠降溫或冷卻。
[0007]應注意，雙極板通常由兩個薄板組成，所述兩個薄板通過例如焊接或粘結(jié)的方法固定在一起。另外，由于雙極板的不同功能，雙極板必須為導電的，并同時保持為就腐蝕而言對氧化劑和燃料不敏感。
[0008]為了實現(xiàn)第一功能，在雙極板與膜接觸的整個面上設置通道。每個通道具有入口和出口，燃料或燃料(le carburant ou Ie carburant)通過所述入口滲透，對于所述出口，中性氣體、通過電化學反應而產(chǎn)生的水以及氫的殘余水分通過所述出口排出。
[0009]為了實現(xiàn)第二功能，通常使冷卻液體經(jīng)過形成雙極板的兩個薄板之間。然而，已發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)的雙極板中，由于冷卻液體沒有流動通過整個雙極板，所以所述冷卻沒有恰當?shù)匕l(fā)生。
[0010]專利申請EP I 358 691公開了一種雙極板，該雙極板包括安裝于形成雙極板的兩個板之間的銷，以確保在兩個板之間存在足夠的空間以允許冷卻液體流動。然而，該解決方法具有多個缺點，特別是就制造難度而言。另外還發(fā)現(xiàn)，由于冷卻液體的流動在整個板上并不均勻，因此其沒有提供最大冷卻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明旨在提出具有用于改進燃料電池的冷卻的設置的雙極板。在另一方面，本發(fā)明旨在提出具有用于加強燃料和/或氧化劑的供應的設置的雙極板。
[0012]因此，本發(fā)明涉及一種雙極板，其形成燃料電池的第一基本元件的第一極板和同一燃料電池的與第一基本元件相鄰的第二基本元件的第二極板，所述雙極板包括兩個平行的板，每個板具有至少一個在極板的厚度中設置的用于分配燃料或氧化劑的通道，且所述雙極板的特征在于，所述分配通道設置為當所述燃料電池的第一和第二基本元件堆疊在一起時，使得在所述兩個極板之間形成流動通道，并且所述雙極板特征在于，所述分配通道與冷卻液體供應開口連通。
[0013]在具體實施方案中，除了在通道偏移的區(qū)域之外，在所述雙極板的一個面上的通道的分布與在雙極面的第二板上的通道的分布相同。
[0014]在具體實施方案中，通道偏移的區(qū)域為這樣的區(qū)域:其中在雙極板的組裝過程中，如果不存在偏移，則水平通道將重疊。
[0015]在具體實施方案中，偏移具有節(jié)距的一半以上的值。
[0016]在具體實施方案中，通道偏移在雙極板的陽極面上形成。
[0017]在具體實施方案中，偏移通道元件具有固定點。
[0018]本發(fā)明的另一方面涉及一種雙極板，其形成燃料電池的第一基本元件的第一極板和同一燃料電池的與第一基本元件相鄰的第二基本元件的第二極板，所述雙極板包括兩個平行的板，每個板具有至少一個在極板的厚度中形成的用于分配燃料或氧化劑的通道，所述雙極板進一步包括用于供應燃料和/或氧化劑的歧管，所述歧管通過開口與雙極板的內(nèi)部連通。所述雙極板的特征在于，其包括在其中一個平行的板中形成的切口，以使位于所述歧管中的氣體經(jīng)由所述開口和所述切口進入所述分配通道。
[0019]在具體實施方案中，雙極板具有第一密封元件，所述第一密封元件位于其中形成切口的雙極板的外表面上，第一密封元件在歧管與切口之間，并平行于所述切口。
[0020]在具體實施方案中，第一密封元件為由聚合物材料制備的接頭。
[0021]在具體實施方案中，雙極板在切口與供應通道之間包括第二密封元件，所述第二密封元件用于在氣體入口開口與存在于兩個平行的板之間的冷卻液體之間提供密封。
[0022]在具體實施方案中，第二密封元件通過包括于下組中的方式提供:焊接、釬焊和粘結(jié)。
[0023]在具體實施方案中，切口和/或第一密封元件和/或第二密封元件在歧管的整個長度上延伸。
【附圖說明】
[0024]根據(jù)由以下附圖所示出的優(yōu)選的但非限制性的實施方案的以下描述，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將是顯而易見的，其中:
[0025]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的雙極板的第一面，
[0026]圖2顯示了圖1所示的雙極板沿著截面線C-C獲取的局部視圖，
[0027]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的雙極板的第二面，
[0028]圖4和5顯示了通過圖3所示的雙極板分別沿著A-A和B-B獲取的兩個截面。
【具體實施方式】
[0029]雙極板包括由兩個平行的薄板組成的中央骨架1，所述兩個平行的薄板通過例如粘結(jié)或焊接的方法固定在一起。在燃料電池中，所述板的一面意在放置為靠著陽極，而另一面意在放置為靠著陰極。
[0030]多個術語在下文中使用，并根據(jù)以下給出的它們的定義而進行解釋:
[0031]-術語“雙極板的面”意指薄板中的一個的外部的面，
[0032]-“雙極板的側(cè)面”為形成雙極板的矩形的四個側(cè)面，
[0033]-術語“水平”表示元件平行于雙極板的較短側(cè)面，術語“豎直”表示元件平行于雙極板的較長側(cè)面，
[0034]-術語“雙極板的頂部”表示氣體和冷卻液體進入所通過板的邊緣，
[0035]-術語“雙極板的底部”表示中性氣體和冷卻液體排出所通過的板的邊緣，
[0036]-術語“陽極雙極面”表示在燃料電池的組裝過程中放置為與陽極接觸的雙極板的面，并且
[0037]-術語“陰極雙極面”表示在燃料電池的組裝過程中放置為與陰極接觸的雙極板的面。
[0038]薄板在其周邊上穿通有多個孔，以形成用于燃料的歧管2、氧化劑的歧管3和冷卻液體的歧管4。所述板還包括在其厚度中形成的一組通道5，以使燃料或氧化劑在其表面上流動。薄板還具有開口 6，所述開口 6使得歧管能夠與氣體流動通道連通。
[0039]本發(fā)明提供了一種雙極板，所述雙極板在其兩個面中的每一個面上具有不同的通道布局。這是因為本發(fā)明的目的在于提出一種雙極板，其中冷卻液體的分布是均勻的。為此，在有利的實施方案中，本發(fā)明提出了一種通道布