[发明专利]用于燃料电池的气体分配器板和燃料电池

说明书

本发明涉及一种用于燃料电池的气体分配器板，包括：用于将燃料分配到第一电极上的第一分配结构和用于将氧化剂分配到第二电极上的第二分配结构(60)。在此，在所述分配结构(60)的至少一个分配结构中设置有至少一个线材元件(80)。本发明还涉及一种燃料电池，包括至少一个具有第一电极和第二电极的膜‑电极单元，所述第一电极和第二电极被膜分隔开；和包括至少一个根据本发明的气体分配器板。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池的气体分配器板，该气体分配器板包括用于将燃料分配到第一电极上的第一分配结构和用于将氧化剂分配到第二电极上的第二分配结构。本发明也涉及燃料电池，该燃料电池包括至少一个根据本发明的气体分配器板。

背景技术

燃料电池是一种原电池，该原电池将连续供应的燃料和氧化剂的化学反应能转化为电能。即燃料电池是电化学的能量转换器。在已知的燃料电池中，尤其氢气(H₂)和氧气(O₂)转换为水(H₂O)、电能和热。

电解装置是一种电化学能量转换器，该电化学能量转换器借助电能将水(H₂O)分解为氢气(H₂)和氧气(O₂)。

此外，已知质子交换膜(Proton-Exchange-Membran＝PEM)燃料电池。质子交换膜燃料电池具有在中央布置的膜，该膜对于质子、即氢离子是可透过的。氧化剂、尤其空气中的氧气由此在空间上与燃料、尤其氢气分隔开。

此外，质子交换膜燃料电池还具有阳极和阴极。燃料被供应到燃料电池的阳极处并且通过催化在释放电子的情况下被氧化成质子。所述质子穿过膜到达阴极。被释放的电子从燃料电池被导出并且经由外部电路流到阴极。

氧化剂被供应到燃料电池的阴极处，并且通过接收来自外部电路的质子和穿过膜到达阴极的电子反应成水。这样形成的水从燃料电池被导出。总反应为：

O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O

在此，在燃料电池的阳极和阴极之间施加有电压。为了提高电压，多个燃料电池可以机械式地彼此相叠地布置成燃料电池堆并且以串联方式电连接。

为了将燃料均匀地分配到阳极处以及将氧化剂均匀地分配到阴极处设置有也被称为双极板的气体分配器板。该气体分配器板例如具有通道状的结构，用于将燃料以及氧化剂分配到电极处。此外，该通道状的结构还用于导出在反应时形成的水。此外，气体分配器板还可以具有用于引导冷却液穿过燃料电池来导出热的结构。

由DE 10 2012 221 730 A1已知一种具有此类气体分配器板的燃料电池，所述气体分配器板由两个板面构造。在此，所述两个板面中的每个板面都具有分配结构，该分配结构设置为用于分配反应气体。

由DE 10 2014 207 594 A1也已知一种用于燃料电池的气体分配器板。所述气体分配器板在此具有回曲形的通道，该通道例如构造为槽。在此，该回曲形的通道用于将氢气或者氧气导入到燃料电池中。

发明内容

本发明提出一种用于燃料电池的气体分配器板，该气体分配器板包括用于将燃料分配到第一电极上的第一分配结构和用于将氧化剂分配到第二电极上的第二分配结构。然而，该气体分配器板也可以被用于其它电化学能量转换器中，例如电解装置中。

在此，根据本发明在分配结构中设置至少一个线材元件。通过线材元件的适合的布置能够有针对性地在分配结构中构造通道。由此可以影响分配结构的通流。

在此优选地，在第二分配结构中设置至少一个线材元件，该第二分配结构用于将氧化剂分配到第二电极上以及用于导出在反应时形成的水。然而，替代地或附加地，至少一个线材元件也可以设置在用于将燃料分配到第一电极上的第一分配结构中。