[发明专利]镀层钢双极板

说明书

发明背景

[0001]本发明涉及电化学转换电池，一般被称为燃料电池，由处理第一反应物和第二反应物而产生电能，比如通过氧化和还原氢和氧。作为说明并且无限制地，通常的电池包含位于一对气体扩散介质层和催化剂层之间的高分子膜(比如质子交换膜)。阴极板和阳极板位于与气体扩散介质层相邻的最外侧。所有这些部件共同构成电池单元。

[0002]对于有用的应用，单个电池单元提供的电压通常太小。因此，通常以一种“堆叠”方式连续排列和连接多个电池，以增加电化学转换组件或者燃料电池的电输出。在这种排列中，两个相邻的电池单元可以共用一个共同的极板，这个极板作为其串联的两个相邻的电池单元的阳极和阴极。这种板一般被称为双极板，这种双极板通常包括其中所限定的流场，以提高反应物和冷却剂向相关电池的传送。

[0003]用于燃料电池的双极板通常需要电化学稳定、导电和便宜。金属双极板是有利的，因为金属双极板可以做得很薄(例如＜0.25mm)，而且可以通过便宜的金属成型技术，例如模冲法，来形成最后的形状。但是，金属极板容易受到腐蚀。在燃料电池堆中的活性的腐蚀过程可以增加双极板的薄膜电阻和接触电阻，减少堆的功率密度。已经考虑用不锈钢质来制备双极板，主要由于其固有的耐腐蚀性和相对低廉的材料成本。因此，本发明人已经认识到需要提供改进的方案来使不锈钢能够用于制备双极板。

发明概述

[0004]本发明提供改进的方案来使不锈钢用于制备双极板。本发明提供了一种电化学转换组件，其包括多个电化学转换电池和多个导电双极板。电化学转换电池被配置为与第一反应物供给和第二反应物供给相通。相邻的电化学转换电池由所述多个双极板的各板分开。双极板包含含有铁和铬的合金。双极板的各表面部分设有导电的耐腐蚀的与电化学转换电池部分接触的层。耐腐蚀导电层可以包括主要以sp²杂化碳-碳键为特征的石墨层、钼掺杂氧化铟层、导电的Cr+N层、或者导电的MoSi₂层。

[0005]因此，本发明的一个目的是提供用于电化学转换组件中的改进的双极板。本发明其它的目的将根据包含在这里的发明的描述表现出来。

附图简述

[0006]当和下列图相结合阅读时，本发明的具体实施方式的下列详细的描述可以最好地理解。图中同样的结构用同样的参考数字标注，图中的不同部件不一定是按规定比例图解，其中：

[0007]图1是本发明的一个实施方案的双极板的图；

[0008]图2是本发明的一个实施方案的双极板的镀层部分的横截面的图；

[0009]图3是本发明的一个实施方案的电化学转换组件的示意图；

[0010]图4是带有燃料加工系统和本发明的一个实施方案的电化学转换组件的车辆的示意图。

详述

[0011]图1-3阐明了本发明的一种电化学转换组件10。通常，电化学转换组件10包括多个电化学转换电池20和多个导电双极板30。本发明涵盖了多种转换组件结构，只要该组件在一些或所有的各个电化学转换电池20之间利用了一个或多个双极板30。事实上，转换组件10和单独的转换电池20的具体的结构超越了本发明的范围，并且可以从涉及到能够从与电化学转换电池20相通的第一化学反应物供给和第二化学反应物供给R₁、R₂产生电流的组件设计的任何已存在的和待发展的教导中收集。通常也提供了一个或多个反应物出口R_OUT。

[0012]本发明的双极板30的具体结构的许多方面也超出了本发明的范围。例如，具体参考图1，本发明的双极板30可以包括流场部分32和与流场部分32结合的液体收集器部分34。如图2所示，流场部分32可以包括限定在双极板30的相对的导电面36、38之间的流场通道35。

[0013]如图3所示，相邻的电化学转换电池20被所述多个双极板30的各板分开。双极板30包含铁和铬的合金，并且包括表面部分，该表面部分包括沿着双极板30的相对面36、38的各自的耐腐蚀的导电层46、48。如此，限定在选择的双极板30的相对面上的层46、48可以与在转换组件10中的相应的电化学转换电池10电接触。通常，双极板30将与电化学转换电池10的气体扩散介质层相接触。