用于燃料电池的分隔板的制作方法

本公开涉及用于燃料电池的分隔板，并且更具体地，涉及用于包括扩散区域的燃料电池的分隔板，该扩散区域形成不均匀的截面积，该不均匀的截面积根据每个区域的流动路径在不同的区域中是不同的，使得用于燃料电池的分隔板被配置为均匀地分布反应气体的流速。

背景技术：

1、燃料电池是一种通过使燃料电化学反应将燃料的化学能转换为电能的发电机。燃料电池可用于为工业、家庭和/或车辆使用供电。燃料电池还可以或可替代地为诸如便携式设备的小电子产品供电。燃料电池可用作高效清洁能源。

2、在燃料电池中，膜电极组件(mea)可位于燃料电池的内部位置。mea可包括可移动质子的高分子电解质膜和被配置为允许氢气和氧气在电解质膜的任一侧反应的催化剂层，从而用作阳极和阴极。

3、此外，气体扩散层(gdl)可堆叠在mea的外部至阳极和阴极。可以在gdl的外侧形成被配置为将燃料供应至阳极和阴极并且排放通过反应产生的水的分隔板。在燃料电池的操作期间，可以在燃料和/或排放的水的分隔板中产生流场。用于支撑和固定上述部件中的每一个的端板可耦接至燃料电池的最外部。垫圈可以以各种模式、位置等形成，但是被配置为防止在燃料电池的操作期间在分隔板中流动的氢气、氧气(空气)和冷却剂的泄漏。

4、分隔板可包括被配置为用作流体流动的支撑件的台面(lands)和被配置为引导流体(例如，燃料和/或反应产物)的流动路径的通道。可以重复地形成台面和通道。

5、例如，分隔板可具有台面和通道反复弯曲的结构。在一侧，通道可面向gdl并且用作反应气体(诸如氢气或空气)可流动通过的空间，并且在另一侧，通道可用作冷却介质(诸如冷却剂)可流动通过的空间。一个单元电池可以包括两个分隔板，诸如具有氢气/冷却剂通道的分隔板和具有空气/冷却剂通道的分隔板。

6、图1示出了说明根据现有技术的用于燃料电池的分隔板的示图。

7、图1示出了示例性常规分隔板10，该分隔板包括：反应区域10a，该反应区域通过堆叠mea和gdl而形成在中央部分中，使得反应气体(即，氢气和空气(氧气))彼此反应；以及一对歧管区域10b，该对歧管区域形成在反应区域10a的相对侧并且多个歧管11穿过该对歧管区域。多个歧管11被配置用于引入或排放反应气体或冷却剂。该对歧管区域10b与反应区域10a之间的一对扩散区域10c可被配置为扩散反应气体或冷却剂的流动。

8、歧管区域10b中的多个歧管11可以包括：歧管11d和11c，作为反应气体的氢体可以通过歧管11d和11c被引入或排放；歧管11a和11f，作为反应气体的空气可以通过歧管11a和11f被引入或排放；以及歧管11b和11e，冷却剂可以通过歧管11b和11e被引入或排放。

9、该对扩散区域10c中的多个扩散肋13可以形成多个扩散流场14，多个扩散流场14被配置为允许从入口侧歧管11a、11d和11e引入的反应气体和/或冷却剂的扩散和/或使反应气体和冷却剂流入反应区域10a。扩散流场14还可以或者可替代地被配置为收集从反应区域10a排放的反应气体和/或冷却剂，以使反应气体和冷却剂流入出口侧歧管11b、11c和11f。

10、扩散流场14可形成在扩散肋13之间和/或扩散肋与燃料电池的相邻部分之间。例如，扩散肋13以浮雕形式从分隔板的表面突出，而扩散流场14以凹版形式从分隔板的表面凹陷。

11、分隔板可以包括阴极分隔板。可在入口侧歧管11a内和/或附近形成被配置为引入空气的反应气体入口12a，并且可在出口侧歧管11f内和/或附近形成被配置为排放空气的反应气体出口12b。

12、可以交替地形成多个入口侧扩散肋13a和入口侧扩散流场14a。多个入口侧扩散肋13a可形成入口侧扩散流场14a，使得反应气体(例如，作为反应气体的空气等)可在从入口侧歧管11a扩散至反应区域的同时流动。

13、可以交替地形成多个出口侧扩散肋13b和出口侧扩散流场14b。多个出口侧扩散肋13b可以形成出口侧扩散流场14b，使得作为反应气体的空气在从反应区域10a收集的同时流动到出口侧歧管11f。

14、多个入口侧扩散流场14a可以在邻近入口侧歧管11a的端部处具有相同的截面积(例如，多个入口侧扩散肋13a可以在邻近入口侧歧管11a的一端处均匀地间隔开)。多个入口侧扩散流场还可以在邻近反应区域10a的端部处具有相同的截面积。

15、同样地，多个出口侧扩散流场14b可在邻近反应区域10a的端部处具有相同的截面积。多个出口侧扩散流场还可以在邻近出口侧歧管11f的端部处具有相同的截面积。

16、具体地，多个入口侧扩散肋13a和入口侧扩散流场14a相对于反应区域10a的中心点与多个出口侧扩散肋13b和出口侧扩散流场14b点对称。

17、因此，多个入口侧扩散流场14a和出口侧扩散流场14b的截面积可以在相同的条件下形成(例如，以具有相同的结构和/或通过相同的处理形成)。优选地，反应气体(例如，空气)在均匀地扩散的同时被引入，并且在均匀地收集的同时被排放。然而，在实际的燃料电池中，存在如下问题：在扩散区域10c中流动路径短的区域(诸如在上部(例如，图1的垂直方向)形成的入口侧扩散流场14a和在下部(例如，图1的垂直方向)形成的出口侧扩散流场14b)流动速度过度流动。

18、前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，而不旨在意味着本公开落入本领域技术人员已知的范围内。

技术实现思路

1、以下概述呈现了某些特征的简化概述。该概述不是详尽的概览并且不旨在标识关键或重要元素。

2、描述了用于燃料电池的分隔板及其操作的系统、装置和方法。用于燃料电池的分隔板可包括：反应区域；一对歧管区域，设置在反应区域的相对侧，其中，每个歧管区域包括被配置为允许流体被引入到反应区域或从反应区域排放的多个歧管；一对扩散区域，在该反应区域与该对歧管区域之间，其中，该对扩散区被配置为将流体的流动扩散到反应区域中或从反应区域扩散出；以及扩散肋，在扩散区域中，其中，扩散肋在沿着歧管侧的方向上彼此间隔开。在扩散肋的相邻扩散肋之间可形成多个扩散流场。多个扩散流场可在邻近歧管区域的端部处具有不同的截面积，并且不同的截面积基于沿着歧管区域的位置而不同。

3、此外，或可替代地，用于燃料电池的分隔板可以包括：反应区域；位于反应区域的相对侧的一对歧管区域，包括被配置为允许流体被引入反应区域或从反应区域排放的多个歧管；一对扩散区域，在该反应区域与该对歧管区域之间，其中，该对扩散区被配置为将流体的流动扩散到反应区域中或从反应区域扩散出；以及多个扩散肋，在扩散区域中，其中，多个扩散肋在沿着歧管的方向上彼此间隔开，其中，扩散肋的相邻扩散肋之间形成多个扩散流场。多个扩散流场可在邻近反应区域的端部处具有不同的截面积。不同的截面积可以基于邻近反应区域的端部的位置而不同。

4、下面更详细地描述这些和其他特征和优点。

技术特征：

1.一种用于燃料电池的分隔板，包括：

2.根据权利要求1所述的分隔板，进一步包括：突出部，在多个所述扩散流场中，在所述扩散肋的邻近所述歧管区域的端部处在与所述扩散肋相同的方向上突出，

3.根据权利要求2所述的分隔板，其中，一对所述歧管区域包括被配置为引入所述流体的入口侧歧管区域和被配置为排放所述流体的出口侧歧管区域，

4.根据权利要求3所述的分隔板，其中，所述入口侧扩散区域中的所述突出部的高度和所述出口侧扩散区域中的所述突出部的高度相对于所述反应区域的中心点不对称。

5.根据权利要求3所述的分隔板，其中，在从所述反应区域的所述第一侧到所述反应区域的所述第二侧的方向上，所述反应区域包括第一反应区域、第二反应区域和第三反应区域，

6.根据权利要求5所述的分隔板，其中，所述入口侧扩散区域的所述歧管区域区段中的所述突出部的高度在从所述反应区域的所述第一侧到所述反应区域的所述第二侧的方向上降低。

7.根据权利要求5所述的分隔板，其中，在所述入口侧扩散区域的所述歧管区域区段中，所述入口侧第一前端突出部比所述入口侧第三前端突出部长。

8.根据权利要求5所述的分隔板，其中，所述入口侧扩散区域的所述歧管区域区段中的所述突出部的长度在从所述反应区域的所述第一侧到所述反应区域的所述第二侧的方向上逐渐减小。

9.根据权利要求3所述的分隔板，其中，在从所述反应区域的所述第一侧到所述反应区域的所述第二侧的方向上，所述反应区域被划分为第一反应区域、第二反应区域和第三反应区域，

10.根据权利要求9所述的分隔板，其中，所述出口侧扩散区域的所述歧管区域区段中的所述突出部的高度在从所述反应区域的所述第一侧到所述反应区域的所述第二侧的方向上逐渐降低。

11.根据权利要求10所述的分隔板，其中，在所述出口侧扩散区域的所述歧管区域区段中，所述出口侧第一后端突出部沿着所述扩散流场的长度比所述出口侧第三后端突出部的长度长。

12.根据权利要求9所述的分隔板，其中，所述出口侧扩散区域的所述歧管区域区段中的所述突出部的长度在从所述反应区域的所述第一侧到所述反应区域的所述第二侧的方向上逐渐减小。

13.一种用于燃料电池的分隔板，包括：

14.根据权利要求13所述的分隔板，进一步包括：突出部，在多个所述扩散流场中，在邻近所述反应区域的端部处在与所述扩散肋相同的方向上突出，并且

15.根据权利要求14所述的分隔板，其中，一对所述歧管区域包括被配置为引入所述流体的入口侧歧管区域和被配置为排放所述流体的出口侧歧管区域，

16.根据权利要求15所述的分隔板，其中，所述入口侧扩散区域中的所述突出部的高度在从所述反应区域的所述第一侧到所述反应区域的所述第二侧的方向上降低。

17.根据权利要求15所述的分隔板，其中，在从所述反应区域的所述第一侧到所述反应区域的所述第二侧的方向上，所述反应区域包括第一反应区域、第二反应区域和第三反应区域，

18.根据权利要求17所述的分隔板，其中，在所述入口侧扩散区域的所述反应区域区段中，所述入口侧第一后端突出部比所述入口侧第三后端突出部长。

19.根据权利要求15所述的分隔板，其中，在从所述反应区域的所述第一侧到所述反应区域的所述第二侧的方向上，所述反应区域包括第一反应区域、第二反应区域和第三反应区域，

20.根据权利要求19所述的分隔板，其中，在所述出口侧扩散区域的所述反应区域区段中，所述出口侧第一前端突出部比所述出口侧第三前端突出部长。

技术总结
一种用于燃料电池的分隔板，包括：反应区域；一对歧管区域，位于反应区域的相对侧并且多个歧管穿过该对歧管区域，歧管区域被配置为引入或排放反应气体或冷却剂；以及一对扩散区域，位于反应区域与歧管区域之间，扩散区域被配置为扩散反应气体或冷却剂的流动。扩散区域中的扩散肋沿着歧管彼此间隔开。扩散肋可以间隔开，使得在扩散肋之间形成的扩散流场对于邻近歧管区域的端部的相应区域具有不同的截面积。

技术研发人员：崔载铉,金京民
受保护的技术使用者：现代自动车株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5