用于燃料电池的双极性板、燃料电池以及用于制造双极性板的方法_2

文档序号:9308807阅读:来源:国知局
被所述至少一个燃料密封件和所述至少一个燃料连接缝环绕地包围的。优选地,所述双极性板包括至少两个燃料开口,这两个燃料开口尤其分别被至少一个燃料密封件和燃料连接缝环绕地包围。
[0018]根据本发明的另外一个优选设计方案规定,所述双极性板具有穿过所述双极性板的至少一个氧化剂开口,其中所述至少一个密封件包括至少布置在所述燃料侧上的至少一个氧化剂密封件,所述至少一个连接缝包括至少一个氧化剂连接缝,并且所述至少一个氧化剂开口是被所述至少一个氧化剂密封件和所述至少一个氧化剂连接缝环绕地包围的。优选地,所述双极性板包括至少两个氧化剂开口,这两个氧化剂开口尤其分别被至少一个氧化剂密封件和氧化剂连接缝环绕地包围。
[0019]所述燃料开口和氧化剂开口用于通过燃料电池内的双极性板供送燃料和氧化剂,即反应物。氧化剂侧上的燃料密封件确保了燃料不进入氧化剂侧上的氧化剂区中或者进入环境中。以类似的方式,燃料侧上的氧化剂密封件确保了氧化剂不进入燃料侧上的燃料区中或者进入环境中。所述燃料连接缝和氧化剂连接缝用于将冷却剂空腔相对于燃料开口和氧化剂开口进行密封。
[0020]根据本发明的另外一个优选设计方案规定,所述双极性板具有至少一个冷却剂开口,所述至少一个冷却剂开口穿过所述双极性板并且流体性地连接至所述冷却剂空腔,其中所述至少一个密封件包括布置在所述双极性板两侧上的多个冷却剂密封件,所述多个冷却剂密封件环绕地包围所述至少一个冷却剂开口。优选地,所述双极性板包括至少两个冷却剂开口,这两个冷却剂开口尤其分别在所述双极性板的两侧上被冷却剂密封件环绕地包围。所述冷却剂开口用于通过燃料电池内的双极性板供送冷却剂。所述冷却剂密封件确保了冷却剂不进入燃料区或氧化剂区或者环境中。
[0021]所述燃料连接缝和氧化剂连接缝围绕相应的开口将所述单板之间的区域环绕地密封。在工作中,燃料密封件、氧化剂密封件和冷却剂密封件环绕地密封双极性板与燃料电池的邻接的膜之间的区域。
[0022]优选规定,所述至少一个密封件包括至少一个燃料密封件,所述至少一个燃料密封件在所述燃料侧上环绕地包围所述至少一个燃料开口。进一步优选地,所述至少一个燃料密封件布置在所述至少一个燃料连接缝与所述至少一个燃料开口之间,并且在所述燃料密封件与所述燃料连接缝之间布置有至少一个穿过燃料侧上的单板的切口。尤其在燃料侧上,至少两个燃料开口分别被燃料密封件包围。
[0023]根据本发明的另外一个优选设计方案规定,所述至少一个密封件包括至少一个氧化剂密封件,所述至少一个氧化剂密封件在所述氧化剂侧上环绕地包围所述至少一个氧化剂开口。进一步优选地,所述至少一个氧化剂密封件布置在所述至少一个氧化剂连接缝与所述至少一个氧化剂开口之间,并且在所述氧化剂密封件与所述氧化剂连接缝之间布置有至少一个穿过氧化剂侧上的单板的切口。尤其在氧化剂侧上,至少两个氧化剂开口分别被氧化剂密封件包围。
[0024]在工作中,燃料侧上的所述燃料密封件和氧化剂侧上的所述氧化剂密封件将双极性板与燃料电池的邻接膜之间的区环绕地密封。因此能够对燃料区和/或氧化剂区中的燃料和/或氧化剂进行更准确的计量。所述燃料连接缝和氧化剂连接缝内的燃料密封件和/或氧化剂密封件与切口相结合的优选布置的效果在于,可以通过切口的横截面积影响对所述燃料区和氧化剂区的加载。燃料和氧化剂彼此分开地从相应的开口出发在所述单板之间流动,接着穿过所述切口并且因此进入相应的燃料区或氧化剂区。这优选地分别适用于至少两个燃料开口和/或氧化剂开口。
[0025]优选规定,所述至少一个连接缝包括冷却剂连接缝,所述冷却剂连接缝环绕地包围所述冷却剂空腔和尤其是所述至少一个冷却剂开口的冷却剂密封件。所述冷却剂连接缝在所述单板之间界定所述冷却剂空腔并且将其环绕地密封。所述冷却剂密封件并且因此所述冷却剂开口布置在所述冷却剂连接缝内,以便确保经由所述冷却剂开口向所述冷却剂空腔供应冷却剂。
[0026]优选规定,所述至少一个密封件包括一个燃料区密封件,所述燃料区密封件在所述燃料侧上环绕地包围燃料区和尤其是所述至少一个燃料连接缝。
[0027]进一步优选规定,所述至少一个密封件包括氧化剂区密封件,所述氧化剂区密封件在所述氧化剂侧上环绕地包围氧化剂区和尤其是所述至少一个氧化剂连接缝。
[0028]所述区密封件将所述单板上的相应的燃料区或氧化剂区环绕地密封。所述燃料区密封件和/或氧化剂区密封件确保了燃料区和/或氧化剂区是相对于彼此、相对于冷却剂和/或相对于环境分隔开的。
[0029]所述燃料区和/或氧化剂区可以具有多个管道,所述管道向外开放并且燃料和/或氧化剂经由所述管道分布在相应的区中。
[0030]所述区密封件相对于冷却剂连接缝的布置原则上可以按照如下方式进行(在所述双极性板的对置侧上延伸的区密封件不与连接缝相交):
[0031]-两个区密封件被所述冷却剂连接缝包围;
[0032]-两个区密封件包围所述冷却剂连接缝;或者
[0033]-所述区密封件之一被所述冷却剂连接缝包围,而另一个区密封件包围所述冷却剂连接缝,其中这种布置不具有上述布置的对称性。
[0034]优选地,多个连接缝彼此呈一件式地一体或集成地设计。这在所述连接缝之间没有密封件延伸的情况下是可以实现的。同样,在所述双极性板的同一侧上的多个密封件优选彼此呈一件式地一体或集成地设计。这在所述密封件之间没有连接缝延伸的情况下是可以实现的。所述所述设计方案能够更紧凑地布置所述连接缝和/或密封件。
[0035]优选地,所述冷却剂连接缝环绕地包围所述区密封件中的至少一个。所述冷却剂连接缝尤其包围所有其它的连接缝和密封件。由此实现了所述密封件的布置的更大灵活性。
[0036]优选地,至少一个冷却剂开口的所述冷却剂密封件布置在所述至少一个被环绕包围的区密封件之外。因此不存在燃料和/或氧化剂经由这个冷却剂开口进入冷却剂中的风险,因为燃料和/或氧化剂可以逸出至环境中。尤其是(所有的)冷却剂密封件都布置在所述被环绕包围的区密封件之外。
[0037]优选地,所述燃料连接缝布置在所述氧化剂区密封件内。优选地,所述氧化剂连接缝布置在所述燃料区密封件内。这导致了由所述区密封件所包围的面积增大。
[0038]备选地,所述区密封件中的至少一个可以环绕地包围所述冷却剂连接缝。
[0039]根据本发明的一个优选设计方案规定,所述区密封件中的至少一个环绕地包围所述冷却剂连接缝,并且所述冷却剂连接缝与所述燃料连接缝中的至少一个和/或与所述氧化剂连接缝中的至少一个一体地设计为组合连接缝。尤其是(所有的)燃料连接缝和氧化剂连接缝都与所述冷却剂连接缝一体地设计。由此实现了所述连接缝的极为紧凑的布置。
[0040]优选地,在燃料区和氧化剂区的对置侧上,分别布置了至少一个燃料单元、氧化剂单元和冷却剂单元。尤其是所述冷却剂单元布置在所述燃料单元与所述氧化剂单元之间。[0041 ] 根据本发明的双极性板优选地还可以用于电解器。
[0042]另外,提供了一种燃料电池,所述燃料电池包括至少一个双极性板和至少两个膜电极单元,其中,所述双极性板布置在所述膜电极单元之间。优选地,所述燃料电池包括多个交替堆叠的双极性板和膜电极单元。根据本发明的燃料电池还可以称为燃料电池堆并且其具体特征为,由于其改善的可制造性而降低了成本。所述至少一个密封件密封了所述双极性板与所述膜之间的过渡区。这样的燃料电池可以优选地用在机动车辆中以提供驱动电會K。
[0043]另外提供了一种用于制造根据本发明的双极性板的方法,其中,所述方法包括以下步骤:
[0044]-在单板上制造
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