专利名称：用于燃料电池的极板，尤其是终端板或双极性板的制作方法
用预料电池的极板，尤其是终端板或双极性板
本发明涉朋于燃料电池的极板，尤其是终端板m^又极性板，iM料电池包括 自该极板的至少一侧可获取的至少一个流场。本发明还涉及用于燃料电池堆的终 端单元和重复单元以蕭斗电池堆。
在SOFC燃料电池系统中，例如，燃料电池堆包括在彼此顶端堆叠的重复单元 和两个终端单元。
图1、 2、 4和6显示了根据现有技术的一种极板，图1显示了极板的示意性剖 视图，图2显示了由于压力而变形的图1的极板，图4是图1的Y部的细节图并 且图6是极板的透视图。该己知的极板10'包括，具有形成了未示出更多细节的流 场16'的外誠部的流场板22'以及形成上部壳体的挡板24'。除没有特别关眹性的 两个工作體给茅4 Lt外，像从图6戶膽至啲那样，该挡板24'具有i!31该流场16' 的获取 L 18' o该流场板22邻该挡板24'以气密性方式会殊显示细节的焊缝接头而 连接。在获取孔18，的上部和/或内侦股置隔腠电极单元26'，其例如,娥极方法 S31焊接用玻璃连接至階板24'的周边。为了清楚，未示出实际实施例中戶欣置的 附加的密封、t魏虫-产生层，等。
例如，该隔腠电极单元26'主要由紀稳定氧化锆形成，同时该极板10'由铁素 体钢形成。不同的材料具有不同的膨胀系数，这在热循环期间产生了应力(在SFOC 燃料电池系统中，例如，離在环境鹏和80(TC以上的工作鹏之间变化)。原 则上，紀稳定氧化锆和铁素体钢能够确保张力和压力而不会有任何塑性变形。然 而，极板10'的在图1中明显可见并具有狭窄職的三维结构可能会导致产生弯曲 力矩和结构弯曲。而且，会因力学弯曲而发4^缩。如果将隔腠电极单元26'暴露 在压力应变下，例如在环境鹏下，同时将由流场板22邻挡板24'乡贼的极板10'
暴驗张力下，如图4戶;f^会产生弯曲力矩。这种情况下，由压縮力和张力得到
的力F与水平臂Li配合。如图2所示，所述弯曲力矩会导致极板10'变形。所示 的变形是张力的一种释放。平衡会导致其长度改变。例如，图2所示的尺寸X2大 于图1所示的尺寸A。如图2戶标的重复单元或终端单元30'的娜会导g^寸焊的破损和/或电极撤虫 的滑脱或断裂。
因此，本发明基于这个目的，在热循环期间至少基本M^用于燃料电池堆的终 端和/或重复单元的^^。
战目的鹏te权利要求的特征解决。
本发明的雌实施例和进一步的展开在,AM权利要求中公开。
根据本发明的极板是基于普通技术，至少一个流场可以M31多个获取 L获取。 这个解决方法是基于一个发现，获取 Lt间的材料会导致结构刚性化，并且如上 戶脱，当提供多个小的获取 L来代替一个大的获取孔时会减小弯曲力矩。这样， 结果，至少大大减小了终端和/或重复单元的变形，这产生了增强的循环5驢。由 于封焊不会M^，从而增强了坚固程度。由于也防止了电极撤虫的断裂或滑落， 从而减小了M^燃料电池堆中的J数虫劣化，即阳极和阴极的J魏虫，等。
在雌实施例中，设计为通过至少一个以上柳膙支柱使多个获取孔彼此分 离。例如，通过彼此垂直设置的加强支柱将大的矩形或正方形获取 L细分为多个 小的矩形或正方形获取孔。Eit匕而言，特别的优势在于加强支柱由所谓的档板材 料形成，细节将在TM予以讨论。
而且，1M根据本发明的极板包括具有至少一个流场的流场板以及具有多个获 取孔的挡板。与现有技樹目似，流场板和挡板以气密方式彼itk^接，例如通过焊 接。
在根据本发明的极板的雌实施例中，设计为，其至少部分由钢构成，尤其是 铁素体钢。例如，铁素体钢倉,在SOFC燃料电池系乡紅作期间而針显。
而且，iM为根据本发明的极板提供至少一个流场，以为隔膜-电极单元供给 含氢工作气体。与现有技糊似，例如该隔腠电极单元主要由f乙稳定氧化锆审喊。
在根据本发明的极板的某些实施例中，将其设计为终端板。对于燃料电池堆的 终端fet—，其具有用于分配^工作气体的流场^￡够的。
在根据本发明的极板的其它实施例中，其设计为一种双极性板，并朋于将含 氧气体供给其它隔膜-电极单元的分配装置设置在双极性板的与获取孔相反的一 侧。例如该分酉鹏形成为类似沟槽并连接到流场板与流场相反的一侧或与流场 板一体形成。根据本发明的用于燃料电池堆的终端单元特别包括
一终端板形式的用于燃料电池堆的极板，包S^圣多个获取孑UA该终端板的 至少一侧获取的至少一个流场，以及
一覆盖该多个获取孔的隔^电极单元，
设置戶;MS少一个流场以将飽工作气体供给到该隔腠电极单元。
根据本发明的用于燃料电池堆的鼓单元特别具有
一双极性板形式的用 料电池堆的极板，具有经多个获取孔从该终端板
的至少Hi获取的至少一个流场，以及
一 SM该多个获取孔的隔膨电极单元，
设動腿至少一个流场以将含氢工作气体供给到该隔腠电极单元，并在双极 性极板的与获取孔相反的一侧设置分配装置，以将含氧工作气体供给到分配到其 它终端驢复单元的另一隔腠电极单元。
跳根据本发明的燃料电池堆包括
一根据本发明的至少一个终端单元，以及
一根据本发明的多个重复单元。
将M31实例并结合附图来详细说明本发明的雌实施例，其中
图1显示了根据已经在引言中解释了的现有技术的终端单元的剖视图2显示了也已经在弓l言中解释了的图1的终端单元的^^1^态；
图3显示了根据本发明的终端单元的一个实施例的示意性剖视图4显示了已经在引言中解释了的图1的细节部Y;
图5显示了图3的细节部Z;
图6显示了根据已经在弓l言中解释了的现有技术的极板的透视亂 图7显示了根据本发明的极板的实施例的透视图8显示了根据本发明的重复单元的一个实施例的示意性剖视图；以及 图9显示了根据本发明的燃料电池堆的一个实施例的示意性音舰图。
在这些图中，同样的或相似的附图^i己g相同或相似的元件，为了避免重 复，至少1分仅MI 释一次。
《Mil^比图6和图7戶膽到的那样，根据本发明的极板10體有如图7所示的多个获取孔18以代替单个的大获取孔18，(见图6)。在这种情况下，该多个 获取 L 18 M由挡板24的材料形成的多个加^^柱20 ^jl:匕分离。由流场板22 形成或容纳的流场16通过多个获取孔18获取。流场板22和挡板24优选由铁素 体钢形成。
在图3和图5中，由虚线，形成了该多个获取孔18的挡板24部分。图4 和图5的对比显示，相对于杠杆臂Lp加强支柱20使杠杆臂L2明显縮短了。这 样，减小的弯曲力矩作用于一个结构，其由于劍t^^柱20而顿刚性。根据本 发明的终端单元30的变形(见图3)和根据本发明的重复单元的变形(见图8) 相对于现有技术至少明显减小了 。图8戶际的该重复单元34与图3所示的终端单 元30的不同在于，在流场板22的与流场相反的侧面上设置分皿置28用于将含 氧气体供给到另一隔膜-电极单元。能以本领職术人员公知的fii可方式形^^M 分配，28，例如以,方式。
图9中示出了根据本发明的终端单元30和根据本发明的两个重复单元34以及 匕不尉寺另,关的另一设计的另一终端单元的结合，图9描述了根据本发明的 燃料电池堆的一个实施例。经一侧上的各流场16将"^工作气体供应到*隔膜 -电极单元，并Ji圣另一侧上的各分E^S 28将含氧气体供应到齡隔腠电极单 元。即使像现有技术中那样不X^尔的设计燃料电池堆32的各^P件，总之减小了 弯曲力矩，结构更刚性，在由，变化导致的应力的情况下该结构的变形相对于 现有技术明显的减小了。
"述说明书中、附图中和权利要求中所公开的本发明的特征，对于实现本发 明本身或本发明的任意组合是M的。
10， 10，极板 12极板 14燃料电池 16， 16，流场18， 18，获取孔
20 加鹏主
22， 22，流场板
24， 24'挡板
26， 26'隔膨电极单元
28分酉鹏
30， 30，终端单元
32燃料电池堆
34重复单元
36不同设计的终端单元
权利要求
1. 一种用于燃料电池堆(14)的极板(10，12)，尤其是一种终端板(10)或双极性板(12)，具有能够从该极板(10，12)的至少一侧获取的至少一个流场(16)，其特征在于，所述至少一个流场(16)能够经多个获取孔(18)获取。
2. 根据权利要求1的极板(10， 12)，其特征在于，所述多个获取孔(18)通 过至少一个或多个加敲柱(20)彼此分离。
3. 根据权利要求1或2的极板(10， 12)， ^#征在于，包括具有至少一个流 场(16)的流场板(22)以及具有戶腿多个获取孔(18)的挡板(24)。
4. 根据前述权利要&一的极板(10， 12)，其特征在于，其至少部分由钢构 成，雌由铁素体钢构成。
5. 根据前述权利要粒一的极板(10， 12)，其特征在于，设動;MM少一个流场(16)以将含氢气体供给至幌膜-电极单元(26)。
6. 根据权利要求5的极板(10， 12),其特征在于，其是终端板(10)。
7. 根据权利要求5的极板(10， 12)， ^f寺征在于，其魏极性板(12)，并 且在该双极性板(12)的与该获取孔(18)相反的一侧^S分S^置(28)，以将 含氧气体供给到另一隔膜-电极单元(26)。
8. —种用于燃料电池堆(32)的终端单元(30)，包括 根据权利要求6戶服的极板(10)，以及 S^多个获取孔(18)的隔^I-电极单元(26)。
9. 一种用于燃料电池堆(32)的重复单元(34)，包括 根据权利要求7戶，的极板(12)，以及 多个获取孔(18)的隔膜-电极单元(26)。
10. —种燃料电池堆(32)，包括 根据权利要求8臓的至少一个终端单元(30)，以及 根据权利要求9戶，的多个重复单元(34)。
全文摘要
本发明涉及一种用于燃料电池堆(14)的极板(10，12)，尤其是终端板(10)或双极性板(12)，该极板包括，至少一个由该极板(10，12)的至少一侧获取的流场(16)。就此而言，根据本发明，所述至少一个流场(16)经多个获取孔(18)获取。本发明还涉及用于燃料电池堆的终端单元和重复单元以及燃料电池堆。
文档编号H01M8/24GK101421873SQ200780012883
公开日2009年4月29日 申请日期2007年4月5日 优先权日2006年4月10日
发明者A·赖纳特, H-P·巴尔杜斯 申请人:施泰克赛拉有限责任公司