[发明专利]用于燃料电池的冷却板

说明书

用于燃料电池组件的隔离板(108；300；400；410)具有第一边缘(110、310)和第二相对边缘(111,311)。燃料电池隔离板限定在第一边缘与第二边缘之间纵向延伸的一系列气流通道(112,113,312,313,401,411)。这些气流通道可以是非线性气流通道，该非线性气流通道由与面对的通道壁中的对应凹部(321)相对的一系列连串的凸部(320)形成。一系列连串的凸部和凹部可以贯穿整个通道长度。一系列连串的凸部和凹部可以形成为具有振幅和频率的正弦波。

技术领域

本公开在用于燃料电池的隔离板的领域中。具体地，本公开涉及用于向燃料电池的活性区域提供冷却和/或氧化剂气流的装置和方法。

背景技术

在开放式阴极燃料电池堆中，气流被引导经过每个燃料电池的阴极侧以向每个燃料电池的膜电极组件(“MEA”)的阴极侧提供氧化剂。通常经由扩散层来提供氧化剂。为了横跨具有多个燃料电池的整个燃料电池堆实现到燃料电池的均匀气流，可以在堆的相对面之间横跨燃料电池堆并行提供气流。因此，可以横跨每个电池从电池的一个边缘到电池的相对边缘提供气流。

一种实现横跨燃料电池堆的燃料电池的足够的气流速率的方法是通过波纹槽状阴极隔离板提供气流。这样的隔离板用于与燃料电池电解质的阴极侧形成电连接，并且用于提供横跨下部的(underlying)扩散层的气流的路径。隔离板可以横跨每个板的宽度限定一组流动通道，其中每个流动通道沿着每个板的长度延伸。一些燃料电池堆能够仅利用波纹槽状隔离板来冷却气流，并且单独提供阴极/氧化剂气流。

为了获得燃料电池堆的最佳性能，期望横跨每个燃料电池的整个表面(既横向上跨过每个板的宽度，又纵向上沿着每个板的每个流动通道的长度)保持足够的冷却。使用额外的动力增加气流速率可能给整个电池组的性能造成寄生功耗，例如，驱动风扇所增加的电功率比经由改进的燃料电池输出所获得的功率更多。

此外，为了获得最佳性能，横跨每个燃料电池的MEA的压缩必须足够高，以避免由于欧姆损耗而产生的较高的接触电阻和较低的效率。还期望横跨每个燃料电池的表面提供每个MEA的均匀压缩，以避免形成施加在MEA上的剪切应力，该剪切应力将由于MEA的针刺穿孔(pin-holing)而导致电池故障。贯穿整个燃料电池堆的压缩的均匀性对于电池堆的电气性能很重要，这受到整个电池堆的电气变化的限制，其中在一对端板之间承受数吨的压缩力时，堆中可以包含数十个或数百个燃料电池，重要的是无论在横向上跨过每个板的宽度还是纵向上沿着每个板的每个流动通道的长度都避免在制造和组装工艺期间引入任何变化或避免形成非均匀部件厚度，因为这些变化将在具有数十或数百个重复的部件层的整个燃料电池堆中导致均匀性问题。

因此，需要用于燃料电池冷却的改进的板。本公开针对这些需求和其他重要需求。

发明内容

本公开提供了隔离板的各个方面，所述隔离板包括第一边缘和第二相对边缘。隔离板可以限定在隔离板的第一边缘与第二相对边缘之间纵向延伸的一系列气流通道。隔离板可以包括非线性气流通道，这些非线性气流通道由与面对的通道壁中的对应凹部相对的一系列连串的凸部形成。隔离板可以限定具有多个波纹槽(corrugation)的一系列气流通道，隔离板中的每个波纹槽包括限定气流通道的波峰和波谷，其中一对相邻的波峰之间或者一对相邻的波谷之间的间隔对应于通道宽度w，并且第一边缘与第二相对边缘之间的距离对应于通道长度l。一系列连串的凸部和凹部可以贯穿整个通道长度l。一系列连串的凸部和凹部可以形成为具有振幅h_b和频率的正弦波。

本公开提供空气冷却的燃料电池组件的各个方面，所述空气冷却的燃料电池组件包括阳极板、阳极侧扩散层、阳极垫片、膜电极组件(MEA)、阴极垫片、阴极侧扩散层、如本公开中所描述的隔离板以及一对垫片。