[发明专利]双极板、燃料电池垛和机动车

说明书

本发明涉及一种具有阳极板(12)和阴极板(10)的用于燃料电池的双极板(10)，阳极板和阴极板分别具有一个主动区域(AA)以及两个非主动区域(IA)，其中，在非主动区域(IA)中分别布置具有相应两个主气体端口(24,26)的供给区域(SA)和相应一个冷却介质主端口(28)以及用于将主气体端口(24,26)和冷却介质主端口(28)连结到主动区域(AA)处的分配区域(DA)，其提供运行介质的更好的平衡压力，提出，用于每种运行介质的分配区域(DA)具有分配结构(30,34,38)，其允许相应的运行介质的纵向和横向流动，其中，最多两个分配结构(30,34,38)完全或部分地重叠布置。此外，公开一种燃料电池垛和机动车。

技术领域

本发明涉及一种具有阳极板和阴极板的用于燃料电池的双极板，其分别具有一个主动区域以及两个非主动区域，其中，在非主动区域中分别布置带有相应两个用于输送和导出反应气体的主气体端口和相应一个用于输送和导出冷却介质的冷却介质主端口的供给区域以及用于将主气体端口和冷却介质主端口连结到主动区域处的分配区域，其中，阳极板和阴极板如此构造和重叠布置，即，在背对彼此的侧上可引导反应气体并且在面向彼此的侧之间可引导冷却介质，本发明涉及一种燃料电池垛以及一种机动车。

背景技术

燃料电池利用燃料与氧化学地转化成水以产生电能。为此，燃料电池包含所谓的膜片电极组件(membrane electrode assembly 简称MEA)作为核心部件，其为由传导质子的膜片和分别两侧地布置在膜片处的电极(阳极和阴极)组成的复合物。在燃料电池的运行中，将燃料、尤其地氢气H₂或含氢气的气体混合物输送给阳极，在阳极处，在释放电子的情况下进行电化学的氧化(H₂→2H⁺+2e^-)。通过使反应腔气密地彼此分离并且电绝缘的膜片实现质子H⁺从阳极腔中到阴极腔中的(水合的或无水的)运送。在阳极处提供的电子通过电导线被导送给阴极。将氧气或含氧气的气体混合物输送给阴极，从而在吸收电子的情况下进行氧气的还原(½O²+2e^-→O^2-)。同时，在阴极腔中这些氧阴离子在形成水的情况下与通过膜片运送的质子反应(2H⁺+O^2-→H₂O)。通过直接从化学能转化成电能，相对于其它电发生器，燃料电池由于避开了卡诺系数得到更好的效率。由于氧气相对于氢气更低的扩散速度，阴极反应尤其表示燃料电池反应的限制速度的元件。

通常，燃料电池通过多个布置成垛的(堆积的)、其电功率累加的膜片电极组件形成。在燃料电池垛的两个膜片电极组件之间分别布置双极板，其具有用于将过程气体输送给邻近的膜片电极组件的阳极或阴极的通道以及用于导出热的冷却通道。双极板由导电的材料组成，以建立电连接。由此，双极板具有膜片电极组件的过程气体供给、冷却以及电连结的三重功能。

双极板具有不同的区域，其先后布置在过程气体的主流动方向上。其首先是主通道或流体端口，通过其输送反应物和/或冷却介质。之后，紧接着是流入区域，其引导至分配结构。该分配结构分配流体，之后将流体输送给流动场，在该处，发生以上描述的化学反应。

在分配结构的区域中，通常重叠地引导所有运行介质，其中，从中得到的基础形状例如是三角形。在该三角形的形状中，通过定向的通道引导介质，以在整个宽度上利用运行介质供给流动场。

但是，也已知其它分配结构，即，在文献W02015150524A1中公开一种用于燃料电池的双极板，在其中，在板的分配区域中布置构造成分配结构的凹口。两个板的凹口部分地相交，从而在两个板之间构造冷却介质流动区域，而在两个位于外部的侧上提供用于阳极和阴极气体的流动区域。分配结构允许运行介质在双极板中的纵向流动和横向流动。

发明内容

现在，本发明提出的目标是，提供一种双极板，其提供运行介质的更好的平衡压力。