[发明专利]用于电化学反应器的双极板

说明书

本发明涉及用于电化学反应器的双极板。所述双极板包括至少一个阳极片(Ta)和至少一个阴极片(Tc)，所述至少一个阳极片和所述至少一个阴极片每者都具有内表面(102)和外表面(101)，所述阳极片(Ta)和所述阴极片(Tc)通过它们的内表面(102)相互接触，每个阳极片(Ta)和每个阴极片(Tc)在其外表面(101)上包括用于循环反应流体的通道(Cc1，Cc2，Cc3，Cc4，Ca1，Ca2，Ca3，Ca4)，所述通道在所述阳极片和所述阴极片的内表面将用于传热流体流动的冷却管(20)分界，所述阳极片和所述阴极片的通道包括交替的凸台(Ba，Bc)和凹台(Ea，Ec)，所述阳极片的凸台(Ba)以交错方式布置，并且所述阴极片的凸台(Bc)以交错方式布置。

技术领域

本发明涉及一种电化学反应器、特别是燃料电池或电解器，其由双极板和膜电极组件(也称为MEA)的堆叠形成。更具体地，本发明涉及一种用于电化学反应器的双极板，其包括提供用于循环反应流体的通道的片。

本发明特别应用于燃料电池领域。本发明可以应用于以氢为燃料的燃料电池，但也可以应用于其他燃料、例如甲醇。

背景技术

燃料电池是单元电池的堆叠，其中连续引入的两种反应流体(燃料和氧化剂)之间发生电化学反应。燃料与阳极接触，氧化剂与阴极接触。该反应细分为两个半反应(即氧化和还原)，该反应在两个电极之间的离子导体、电解质和电导体、外部电路存在时，一方面在阳极/电解质界面发生，另一方面在阴极/电解质界面发生。

每个单元电池由与双极板相关联的电池芯或膜电极组件(MEA)形成，这些双极板分布反应流体、收集产物、传输产生的电能和热能，并有时在密封件的帮助下将各种阳极、阴极和冷却隔室物理隔开。

专利申请FR 3049391描述了一种包括第一导电片和第二导电片的双极板。在两个片之间设置传热流体在其中流动的冷却回路。第一导电片包括布置在通道中并且在平面的两个方向上都相互对齐的凸台。第二片包括布置在通道中并且以交错方式布置的凸台。由于凸台的这种分布，在双极板的某些区域中，传热流体流过少量细管，这导致冷却回路中的压降。此外，通道的各种分开和再结合会产生导致压降的湍流行为。

因此，需要减少冷却回路中的压降而不引起用于分布反应流体的通道中的压降。

发明内容

本发明旨在解决该需求，并且根据第一方面，本发明的目的是一种用于电化学反应器的双极板，包括至少一个阳极片和至少一个阴极片，所述至少一个阳极片和所述至少一个阴极片每者都具有内表面和外表面，阳极片和阴极片通过它们的内表面相互接触，每个阳极片和阴极片在其外表面上包括用于循环反应流体的通道，所述通道在阳极片和阴极片的内表面将用于传热流体流动的冷却管分界，

阳极片和阴极片的通道包括交替的凸台和凹台，

阳极片的凸台以交错方式布置，并且阴极片的凸台以交错方式布置。

“阳极片”表示外表面旨在与电化学反应器的阳极接触的片。“阴极片”表示外表面旨在与电化学反应器的阴极接触的片。阳极片和阴极片是导电片，例如由金属材料、特别是金属制成。阳极片和阴极片可以由任何可以成形的导电材料制成。阳极片和阴极片可以是冲压片，通道、凸台和凹台可以通过冲压制成。

通道

“通道”表示阳极片或阴极片中的凹陷，其特别可以纵向延伸。它可以沿片的纵向轴线伸长。例如，它可以呈现凹槽的形状。特别地，每个阳极片或阴极片可以包括多个相互平行、特别是均匀地延伸的通道。例如，片的通道可以相互间隔开距离d，在沿着通道移动时该距离d可以是恒定的，并且对于片的两个连续通道、或者甚至对于片的所有通道可以是相同的。在沿着通道移动时距离d可以是恒定的，并且对于两个阳极片和阴极片的所有通道可以是相同的。