[发明专利]双极板和燃料电池堆

说明书

本发明涉及一种双极板(3)，所述双极板在其彼此远离指向的板表面处分别形成为带有反应物流场，所述反应物流场包括多个由桥接部(10)的壁部(11)限制的用于反应介质的流动通道(9)，其中，相应的反应物流场与介质端口(4,5)经由处于活性区域(13)外的分配区域(14)中的分配器场在流动力学上连接，其中，分配器场的至少一个通道(15)设有分流器(12)，用于在将流动的反应介质导入到活性区域(13)中之前对其进行划分。具有分流器(12)的通道(15)具有通道隆起(16)，所述通道隆起包括上升部(17)，所述上升部以预设的间距存在于所述分流器(12)的上游。本发明此外涉及一种具有多个这样的双极板(3)的燃料电池堆(1)。

技术领域

本发明涉及一种双极板，该双极板在其彼此远离指向的板表面处分别形成为带有反应物流场。反应物流场中的每个包括多个由桥接部的壁部限制的用于反应介质的流动通道。反应物流场中的每个与配属于其的介质端口在流动力学上连接。这种连接经由处于活性区域外的分配区域中的分配器场进行。分配器场具有至少一个通道，该通道设有分流器，以在将流动的反应介质导入到活性区域中之前对其进行划分。具有分流器的分配器场的多个这样的通道同样是可能的。本发明此外涉及一种具有多个燃料电池的燃料电池堆，所述燃料电池配属有这种双极板。

背景技术

燃料电池装置用于将燃料与氧气化学转化为水以产生电能。为此，燃料电池作为核心部件包含所谓的膜电极单元(MEA，即膜电极组件)，其是由起质子传导作用的膜和分别在两侧布置在膜处的电极(阳极和阴极)组成的复合物。此外，气体扩散层(GDL)可以在膜电极单元的两侧布置在电极的背离膜的侧处。在具有多个组合成燃料电池堆的燃料电池的燃料电池装置的运行中，燃料、尤其氢气H₂或含氢气体混合物被供应给阳极，在该阳极处在释放电子的情况下进行H₂至H⁺的电化学氧化。经由以气密方式将反应室彼此隔开并使其电绝缘的电解质或膜，进行质子H⁺从阳极室到阴极室中的传输。在阳极处提供的电子经由电气线路馈送给阴极。氧气或含氧气体混合物被供应给阴极，从而在接收电子的情况下进行O₂到O^2-的还原。同时，在阴极室中，这些氧阴离子与经由膜传输的质子在形成水的情况下发生反应。

反应气体借助于双极板供应给燃料电池的电极。除了反应气体之外，由于在燃料电池反应中产生的热，冷却介质也穿引通过双极板，从而使三种不同的介质在最小的空间上引导通过双极板。

在以反应物供给燃料电池时，这些反应物经由主通道(端口)导引到双极板中，所述双极板应引起反应物到活性区域中的分配，以便借助于流场尽可能均匀地供给电极的整个面。由于在燃料电池堆中堆叠有多个带有膜电极单元的双极板，因此使用纵向通过燃料电池堆密封主通道的密封件。附加地，必须相对于在冷却剂通道中流动的冷却介质进行良好的密封。

为了引起反应介质在双极板的活性区域上的均匀分配，DE 10 2008 033 211 A1和EP 2 026 393 A1提出有针对性地改变反应物流场的流动通道沿其纵向延伸的流动横截面，以便平衡压力损失。在DE 10 2016 111 638 A1中可得知一种双极板，其中活性区域被分成入口区域和剩余的部分区域，其中，两个部分区域的流动引导部形成为带有不同的流动横截面。

在活性区域外、尤其在其中活性区域的供应从介质端口开始进行的那个区域中，常见的是，通过有针对性地使用流动引导部的分支来均匀地划分运行介质。在该分配区域中，在单个通道被划分成以下区域的两个、三个或四个通道时，尤其在高体积流和/或流动速度的情况下，实现总体积流的均匀划分变得越来越困难。由此，分配器场导致反应介质不均匀地分配到双极板的活性区域处。

发明内容

因此本发明的任务是提供一种双极板和燃料电池堆，其考虑到上述缺点。

该任务利用具有权利要求1的特征的双极板和通过具有权利要求10的特征的燃料电池堆来解决。本发明的具有适宜的改进的有利设计方案在从属权利要求中说明。