KR102308259B1 - Polar plate - Google Patents

Polar plate Download PDF

Info

Publication number
KR102308259B1
KR102308259B1 KR1020167014935A KR20167014935A KR102308259B1 KR 102308259 B1 KR102308259 B1 KR 102308259B1 KR 1020167014935 A KR1020167014935 A KR 1020167014935A KR 20167014935 A KR20167014935 A KR 20167014935A KR 102308259 B1 KR102308259 B1 KR 102308259B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polar plate
recess
elements
sintered
flow field
Prior art date
Application number
KR1020167014935A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160094968A (en
Inventor
울리히 자우터
세바스챤 마쓰
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20160094968A publication Critical patent/KR20160094968A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102308259B1 publication Critical patent/KR102308259B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/002—Shape, form of a fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223—Composites
    • H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0232—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241—Composites
    • H01M8/0245—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

본 발명은 특히 연료 전지 유닛용 폴라 플레이트, 특히 모노폴라 플레이트, 바이폴라 플레이트 또는 앤드 플레이트에 관한 것이며, 상기 플레이트는 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f)와 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)를 포함하고, 상기 소자들은 소결 연결부(16a; 16b; 16c; 16d; 16e; 16f)에 의해 분리될 수 없게 서로 연결되고, 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f)는 적어도 하나의 리세스(18a; 18b, 18c; 18d; 18e; 18f)를 갖는다. 본 발명에 따라, 적어도 하나의 리세스(18a; 18b, 18c; 18d; 18e; 18f)는, 적어도 하나의 작동 상태에서 적어도 하나의 냉각 유체를 수용하기 위해 제공된다. The present invention particularly relates to a polar plate, in particular a monopolar plate, a bipolar plate or an end plate for a fuel cell unit, said plate comprising at least one first element 12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f and at least one second elements 14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f of One first element 12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f has at least one recess 18a; 18b, 18c; 18d; 18e; 18f. According to the invention, at least one recess 18a; 18b, 18c; 18d; 18e; 18f is provided for receiving at least one cooling fluid in at least one operating state.

Description

폴라 플레이트{POLAR PLATE}Polar plate {POLAR PLATE}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 폴라 플레이트 및 청구항 제 13 항에 따른 폴라 플레이트의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polar plate according to the preamble of claim 1 and a method for manufacturing a polar plate according to claim 13 .

EP 0 154 772 A1호에는 중실 티타늄 플레이트가 소결 연결부에 의해 다공성 티타늄 플레이트에 연결된 폴라 플레이트가 개시되어 있다. 다공성 티타늄 플레이트는 한 면에 홈 구조를 갖는다. 다공성 티타늄 플레이트는, 홈 구조에 의해 반응 가스의 운반을 위한 채널들이 형성되도록 중실 티타늄 플레이트에 연결되고, 이 경우 반응 가스는 다공성 티타늄 플레이트를 통해 채널로부터 배출될 수 있다. EP 0 154 772 A1 discloses a polar plate in which a solid titanium plate is connected to a porous titanium plate by a sintered connection. The porous titanium plate has a groove structure on one side. The porous titanium plate is connected to the solid titanium plate so that channels for transporting the reactant gas are formed by the groove structure, and in this case, the reactant gas may be discharged from the channel through the porous titanium plate.

본 발명의 과제는 제조 공정 및 제조 비용이 바람직하게 감소할 수 있는 연료 전지 유닛용 폴라 플레이트 및 상기 폴라 플레이트의 제조 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a polar plate for a fuel cell unit and a method for manufacturing the polar plate, in which the manufacturing process and manufacturing cost can be preferably reduced.

상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 폴라 플레이트 및 청구항 제 13 항에 따른 제조 방법에 의해 해결된다.The above object is solved by a polar plate according to claim 1 and a manufacturing method according to claim 13 .

본 발명은 소결 연결부에 의해 분리될 수 없게 서로 연결된 적어도 하나의 제 1 소자와 적어도 하나의 제 2 소자를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제 1 소자는 적어도 하나의 리세스를 갖는, 특히 연료 전지 유닛용 폴라 플레이트, 특히 모노폴라 플레이트, 바이폴라 플레이트 또는 앤드 플레이트에 관한 것이다. The invention comprises at least one first element and at least one second element connected to each other inseparably by a sintered connection, said at least one first element having at least one recess, in particular a fuel cell unit It relates to a polar plate for use, in particular a monopolar plate, a bipolar plate or an end plate.

본 발명에 따라, 적어도 하나의 작동 상태에서 적어도 하나의 냉각 유체를 수용하는 적어도 하나의 리세스가 제공된다. According to the invention, at least one recess is provided for receiving at least one cooling fluid in at least one operating state.

"폴라 플레이트"란 특히 연료 전지 유닛의 적어도 하나의 연료 전지 및/또는 연료 전지 유닛의 적어도 특히 인접한 연료 전지들의 전기 접촉을 위해 및/또는 연료 전지 유닛에 적어도 하나의 특히 가스 형태의 반응물, 특히 수소 및/또는 일산화탄소 및/또는 산소의 공급을 위해 및/또는 적어도 하나의 반응 생성물, 특히 물의 배출을 위해 및/또는 바람직하게는 연료 전지 유닛의 냉각을 위해 제공된 기계 유닛을 의미한다. "제공된다"란 특히 특수하게 설계되고 및/또는 형성되는 것을 의미한다. 특정 기능에 대상물이 제공된다는 것은 특히, 대상물이 상기 특정 기능을 적어도 하나의 적용 상태 및/또는 작동 상태에서 수행하고 및/또는 실시하는 것을 의미한다. "연료 전지 유닛"이란 이와 관련해서 특히 적어도 하나의, 특히 연속해서 공급되는 연소 가스, 특히 수소 및/또는 일산화탄소의 및 적어도 하나의 산화제, 특히 산소의 적어도 하나의 화학 반응 에너지를 특히 전기 에너지로 변환하기 위해 제공된 적어도 하나의 연료 전지를 포함하는 유닛이다. 적어도 하나의 연료 전지는 특히 고체 산화물-연료 전지(SOFC)로서 및/또는 폴리머 전해질-연료 전지(PEMFC)로서 형성될 수 있다. 바람직하게는 적어도 하나의 연료 전지 유닛은 특히 연료 전지 스택 내에 배치된 다수의 연료 전지를 포함한다.The term "polar plate" means in particular for electrical contact of at least one fuel cell of a fuel cell unit and/or at least particularly adjacent fuel cells of a fuel cell unit and/or at least one reactant in particular in gaseous form to the fuel cell unit, in particular hydrogen and/or a mechanical unit provided for supplying carbon monoxide and/or oxygen and/or for discharging at least one reaction product, in particular water, and/or preferably for cooling the fuel cell unit. By “provided” is meant that which is particularly specially designed and/or formed. Providing an object for a particular function means in particular that the object performs and/or carries out said particular function in at least one state of application and/or state of operation. A "fuel cell unit" in this context in particular converts the energy of at least one chemical reaction of at least one, in particular continuously supplied combustion gases, in particular hydrogen and/or carbon monoxide and of at least one oxidizing agent, in particular oxygen, into electrical energy in particular A unit comprising at least one fuel cell provided for The at least one fuel cell may in particular be formed as a solid oxide-fuel cell (SOFC) and/or as a polymer electrolyte-fuel cell (PEMFC). Preferably the at least one fuel cell unit comprises a plurality of fuel cells, in particular arranged in a fuel cell stack.

"소자"란 이와 관련해서 특히 적어도 부분적으로 전기 전도성 재료로 이루어진 특히 기계적 평면 소자이다. "평면 소자"란 이와 관련해서 특히, 전개도의 평면에서 볼 때, 평면에 대해 수직인 횡단면도에서 비원형 횡단면을 갖고, 평면에 대해 수직으로, 평면에 대해 평행한 입체 소자의 표면 연장부의, 특히 평면에 대해 평행한 소자의 최소 표면 연장부의 50% 미만, 바람직하게는 25% 미만 그리고 특히 바람직하게 10% 미만인 재료 두께를 갖는 입체 소자를 의미한다. "소결 연결부"란 적어도 2개의 소자 사이의, 특히 소결 공정에 의해 제조된 재료 결합 방식의 연결부이다. "소결 공정"이란, 특히 표면 확산 공정에 의해 결정 입계의 유착에 의한 재료 결합 방식의 연결이 이루어지는, 특히 적어도 2개의 소자를 연결하기 위한 공정이다. 특히 소결 공정은 연결할 소자들의 용융 온도보다 낮은 공정 온도에서 이루어진다. 바람직하게는 공정 온도가 연결할 소자들의 용융 온도의 60% 내지 80%이다. 소결 공정에 의해 형성된 소결 연결부는 특히 현미경 사진에서 다른 연결 방식, 예를 들여 용접 연결부 및/또는 납땜 연결부 및/또는 접착 연결부와 구별될 수 있다. "분리될 수 없는 연결"이란, 이와 관련해서 특히, 파괴에 의서만, 특히 적어도 하나의 공구를 사용해서 분리 가능한 연결이다. A “device” in this context is in particular a particularly mechanical planar device which consists at least in part of an electrically conductive material. A "planar element" means in this context, in particular the surface extension of a three-dimensional element parallel to the plane, perpendicular to the plane and having a non-circular cross-section in the cross-sectional view perpendicular to the plane, in particular the plane, when viewed in the plane of the developed view. means a three-dimensional element having a material thickness of less than 50%, preferably less than 25% and particularly preferably less than 10% of the minimum surface extension of the element parallel to . A "sintered connection" is a connection between at least two elements, in particular by way of material bonding produced by a sintering process. The "sintering process" is a process for connecting at least two elements, in particular, in which a material bonding method by coalescence of crystal grain boundaries is made by a surface diffusion process. In particular, the sintering process is performed at a process temperature lower than the melting temperature of the elements to be connected. Preferably the process temperature is between 60% and 80% of the melting temperature of the devices to be connected. The sintered connections formed by the sintering process can be distinguished from other connection types, for example welded connections and/or brazed connections and/or adhesive connections, especially in micrographs. A "non-removable connection" in this context is, in particular, a connection that is detachable only by breaking, in particular using at least one tool.

"리세스"란 이와 관련해서 특히 소자 내의 및/또는 소자의 적어도 하나의 표면에 있는 재료 공동부이다. 이 경우 리세스는 소자 내의 거시적인 재료 리세스에 의해 및/또는 소자의 다공성 재료의 적어도 하나의 기공, 특히 적어도 하나의 개공에 의해 형성될 수 있다. 특히 적어도 하나의 제 1 소자는 특히 유체 기술적으로 서로 연결될 수 있는 다수의 리세스를 가질 수 있다. 또한, 적어도 하나의 제 2 소자도 바람직하게 적어도 하나의 작동 상태에서 적어도 하나의 제 1 소자의 적어도 하나의 리세스에 대응하는 적어도 하나의 리세스를 갖는 것이 가능하다. 적어도 하나의 리세스가 적어도 하나의 냉각 유체를 "수용하기 위해" 제공된다는 것은, 이와 관련해서 특히, 적어도 하나의 리세스가 적어도 하나의 냉각 유체의 유입 및/또는 특히 방향성 통과를 가능하게 하는 특히 3차원 구조를 갖는 것을 의미한다. "냉각 유체"란 이와 관련해서, 특히 연료 전지 유닛 내에 형성되는 열에너지를 흡수하기 위해 및/또는 연료 전지 유닛으로부터 방출하기 위해 제공된, 특히 기체 및/또는 액체 물질을 의미한다. 바람직하게 냉각 유체는 냉각수로 이루어진다. A “recess” in this context is in particular a material cavity in the device and/or in at least one surface of the device. The recess can in this case be formed by a macroscopic material recess in the device and/or by at least one pore, in particular at least one opening, in the porous material of the device. In particular, the at least one first element can have a plurality of recesses that can be connected to one another, in particular fluidically. It is also possible that the at least one second element also preferably has at least one recess corresponding to the at least one recess of the at least one first element in at least one operating state. That the at least one recess is provided for “accommodating” the at least one cooling fluid, in particular in this regard, means that the at least one recess enables the inflow and/or in particular the directional passage of the at least one cooling fluid. It means having a three-dimensional structure. "Cooling fluid" means in this context, in particular gaseous and/or liquid substances, provided in particular for absorbing and/or discharging from the fuel cell unit the thermal energy formed in the fuel cell unit. Preferably, the cooling fluid consists of cooling water.

이러한 실시예에 의해 연료 전지 유닛의 냉각과 관련해서 바람직한 특성을 갖는 상기 방식의 폴라 플레이트가 제공될 수 있다. 또한 상기 방식의 폴라 플레이트를 형성하는 적어도 2개의 소자의 소결 연결부를 형성하기 위해 소결 공정을 사용함으로써 제조 공정이 바람직하게 단축될 수 있고 및/또는 제조 비용이 바람직하게 감소할 수 있다. According to this embodiment, the polar plate of the above type having desirable characteristics with respect to cooling of the fuel cell unit can be provided. Also, by using the sintering process to form the sintered connection of at least two elements forming the polar plate in this way, the manufacturing process can be preferably shortened and/or the manufacturing cost can be preferably reduced.

또한, 적어도 하나의 리세스가 유동장을 형성하는 것이 제안된다. "유동장"이란 이와 관련해서 특히 기계적 및/또는 화학적 및/또는 광학적 방법에 의해 적어도 하나의 제 1 소자의 적어도 하나의 표면에 및/또는 적어도 부분적으로 적어도 하나의 제 1 소자의 표면 내로 삽입되는 특히 3차원 구조이다. 특히 유동장은 적어도 하나의 제 1 소자의 적어도 하나의 표면의 적어도 30%, 바람직하게 적어도 50% 그리고 바람직하게 적어도 75%를 차지한다. 특히 유동장은 격자 유동장으로서 및/또는 채널 유동장으로서 형성되고, 상기 유동장은 특히 적어도 실질적으로 서로 평행하게 연장되는 다수의 채널 및/또는 곡류 형태로 연장되는 적어도 하나의 채널을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 제 1 소자 외에 적어도 하나의 제 2 소자도 유동장을 형성하는 적어도 하나의 리세스를 갖는 것이 가능하다. 이로 인해 간단하고 및/또는 경제적인 방식으로 냉각 유체의 수용에 적합한 리세스가 형성될 수 있다. It is also proposed that at least one recess forms a flow field. A “flow field” means in this context in particular inserted into at least one surface and/or at least partially of at least one first element by means of a mechanical and/or chemical and/or optical method, in particular It is a three-dimensional structure. In particular the flow field occupies at least 30%, preferably at least 50% and preferably at least 75% of the at least one surface of the at least one first element. In particular the flow field is configured as a lattice flow field and/or as a channel flow field, which flow field may in particular comprise a plurality of channels extending at least substantially parallel to one another and/or at least one channel extending in a meandering fashion. It is also possible for at least one second element in addition to the at least one first element to also have at least one recess defining a flow field. This makes it possible to form a recess suitable for receiving the cooling fluid in a simple and/or economical manner.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 제 1 소자와 적어도 하나의 제 2 소자는, 적어도 하나의 리세스의 적어도 일부가 적어도 하나의 폐쇄된 채널을 형성하도록 서로 연결되는 것이 제안된다. 바람직하게 적어도 하나의 제 2 소자는 적어도 하나의 작동 상태에서 적어도 하나의 제 1 소자의 적어도 하나의 리세스를 적어도 실질적으로 완전히 커버한다. "폐쇄된 채널"이란 이와 관련해서, 특히 적어도 하나의 냉각 유체의 유입 및/또는 배출을 위한 적어도 하나의 유입구 및/또는 적어도 하나의 배출구를 포함하는 채널이고, 상기 채널은 그 원주 방향을 따라 특히 적어도 수밀 방식으로, 바람직하게는 적어도 증기 밀봉 방식으로 그리고 특히 바람직하게는 적어도 기밀 방식으로 형성된다. 이로 인해 폴라 플레이트를 통해 적어도 하나의 냉각 유체의 바람직한 안내가 이루어질 수 있고, 이로써 특히 연료 전지 유닛의 바람직하게 효과적인 냉각이 가능해질 수 있다. 또한 바람직하게, 적어도 하나의 냉각 유체의 특히 원치 않는 배출이 적어도 실질적으로 방지될 수 있고, 이로써 연료 전지 유닛의 기능 장애 및/또는 손상이 방지될 수 있다. In a preferred embodiment of the invention, it is proposed that the at least one first element and the at least one second element are connected to each other such that at least part of the at least one recess forms at least one closed channel. Preferably the at least one second element at least substantially completely covers the at least one recess of the at least one first element in the at least one operating state. A "closed channel" in this context is in particular a channel comprising at least one inlet and/or at least one outlet for the inlet and/or outlet of at least one cooling fluid, said channel in particular along its circumferential direction It is formed in at least a watertight manner, preferably in at least a vapor-tight manner and particularly preferably in at least an airtight manner. This can result in a desirable guidance of the at least one cooling fluid through the polar plate, which in particular enables a preferably effective cooling of the fuel cell unit. It is also advantageous that a particularly undesirable discharge of the at least one cooling fluid can be at least substantially prevented, thereby preventing malfunction and/or damage of the fuel cell unit.

본 발명의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 제 1 소자는 적어도 부분적으로 개공 재료로 이루어지고, 상기 재료는 적어도 하나의 리세스를 형성한다. "개공 재료"란 이와 관련해서 특히, 공동부를 가진 재료이고, 상기 공동부들은 유체 기술적으로 서로 및/또는 주변에 연결된다. 예를 들어 적어도 하나의 제 1 소자는 적어도 부분적으로 와이어 메쉬(wire mesh) 및/또는 확장 금속(expanded metal) 및/또는 발포 금속으로 이루어질 수 있다. 특히 적어도 하나의 작동 상태에서 서로 연결되는 공동부들은, 적어도 하나의 냉각 유체를 수용하기 위해 제공된다. 이로 인해 간단하고 및/또는 경제적인 방식으로, 냉각 유체의 수용에 적합한 리세스가 형성될 수 있다. In another embodiment of the invention, the at least one first element is at least partially made of an apertured material, said material defining the at least one recess. A “porous material” in this context is in particular a material having cavities, said cavities being fluidically connected to each other and/or to the periphery. For example, the at least one first element may at least partially consist of a wire mesh and/or an expanded metal and/or a foamed metal. In particular in at least one operating state the interconnected cavities are provided for receiving the at least one cooling fluid. This makes it possible to form a recess suitable for receiving the cooling fluid in a simple and/or economical manner.

또한, 폴라 플레이트는 소결 연결부에 의해 적어도 하나의 제 1 소자와 적어도 하나의 제 2 소자에 분리될 수 없게 연결되는 적어도 하나의 제 3 소자를 포함하는 것이 제안된다. 바람직하게 적어도 하나의 제 1 소자는 적어도 하나의 제 2 소자와 적어도 하나의 제 3 소자 사이에 배치된다. 바람직하게 적어도 하나의 제 1 소자는 적어도 부분적으로 개공 재료로 이루어지고, 상기 소자는 적어도 하나의 제 2 소자 및 적어도 하나의 제 3 소자에 의해 적어도 하나의 작동 상태에서 주변에 대해 적어도 실질적으로 특히 적어도 수밀 방식으로, 바람직하게는 적어도 증기 밀봉 방식으로 그리고 특히 바람직하게 적어도 기밀 방식으로 폐쇄된다. 이로 인해 폴라 플레이트의 바람직한 구조가 달성될 수 있고, 상기 구조는 특히 적어도 하나의 냉각 유체의 바람직한 수용 및/또는 분배를 가능하게 한다. It is also proposed that the polar plate comprises at least one third element which is inseparably connected to the at least one first element and the at least one second element by means of a sintered connection. Preferably the at least one first element is arranged between the at least one second element and the at least one third element. Preferably at least one first element at least partially consists of an apertured material, said element being at least substantially in particular at least with respect to the periphery in at least one operating state by way of at least one second element and at least one third element It is closed in a watertight manner, preferably at least in a vapor-tight manner and particularly preferably in at least an airtight manner. In this way, a desirable structure of the polar plate can be achieved, which structure in particular allows for a desirable reception and/or distribution of the at least one cooling fluid.

또한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 소자가 소결 재료로 제조되는 것이 제안된다. "소결 재료"란 이와 관련해서 특히 적어도 하나의 입상 및/또는 분말 및/또는 섬유상 물질로 이루어진 재료이고, 상기 재료는 가열에 의해 결합 및/또는 압축되고 특히 소결 공정에 의해 제조된다. 소결 재료는 개방 및/또는 폐쇄 기공률을 가질 수 있다. "폐공 재료"란 특히, 폐쇄된 공동부만을 포함하는 재료이다. 소결 재료로 제조된 적어도 2개의 소자의 연결을 위해 상기 소자들은 먼저 소정의 단부 위치에서 서로 인접하게 배치되고 및/또는 서로 정렬된다. 적어도 2개의 소자의 용융 온도의 60% 내지 80%의 특히 절대 온도로 적어도 2개의 소자를 후속해서 가열함으로써 2개의 소자 사이에 소결 연결부가 형성된다. 경제적으로 및 간단하게 후속 처리될 수 있는 소결 재료들을 사용함으로써 폴라 플레이트의 간단한 및/또는 경제적인 제조가 달성될 수 있다. 또한 폴라 플레이트의 중량이 바람직하게 감소할 수 있다. Also in another preferred embodiment of the invention, it is proposed that at least one element is made of a sintered material. A "sintered material" in this context is in particular a material consisting of at least one granular and/or powder and/or fibrous material, said material being bonded and/or compressed by heating and produced in particular by a sintering process. The sintered material may have an open and/or closed porosity. A “closed pore material” is in particular a material comprising only closed cavities. For the connection of at least two elements made of sintered material, said elements are first arranged adjacent to one another at predetermined end positions and/or aligned with one another. A sintered connection is formed between the two elements by subsequent heating of the at least two elements, in particular to an absolute temperature of 60% to 80% of the melting temperature of the at least two elements. Simple and/or economical production of the polar plate can be achieved by using sintered materials which can be economically and simply subsequently processed. Also, the weight of the polar plate can be preferably reduced.

또한, 적어도 하나의 소자는 중실로 구현되고 및/또는 폐다공성을 갖는 것이 제안된다. "중실로 구현된" 소자란 이와 관련해서 특히 적어도 실질적으로 공동부를 갖지 않는 바람직하게 균일한 재료로 이루어진 소자이다. 중실로 형성된 적어도 2개의 소자의 연결을 위해 먼저, 바람직하게 적어도 부분적으로 적어도 2개의 소자의 제조 물질로 이루어진 입상 및/또는 분말 형태의 과립이 적어도 하나의 연결 위치에 제공된다. 그리고 나서, 적어도 2개의 소자는 소정의 단부 위치에서 서로 인접하게 배치되고 및/또는 서로 정렬된다. 적어도 2개의 소자 및/또는 과립의 용융 온도의 60% 내지 80%의 온도로 적어도 2개의 소자와 과립을 후속해서 가열함으로써 2개의 소자 사이에 소결 연결부가 형성된다. 중실로 형성된 적어도 하나의 소자와 소결 재료로 이루어진 소자 사이에 연결부의 형성 시 과립의 사용이 반드시 필수적인 것은 아니다. 그러나, 과립을 사용함으로써 이러한 소결 연결부의 안정성이 바람직하게 높아질 수 있다. 중실로 형성된 및/또는 폐공 소자를 사용함으로써 특히 간단하게 적어도 하나의 리세스의 밀봉이 이루어질 수 있다. It is also proposed that at least one element is embodied as solid and/or has closed porosity. A “solid embodied” device is in this context in particular a device made of a preferably uniform material that is at least substantially free of cavities. For the connection of at least two elements formed in solid form, granules, preferably in granular and/or powder form, which preferably at least partially consist of the material of the at least two elements, are provided at the at least one connecting position. The at least two elements are then disposed adjacent to each other and/or aligned with each other at predetermined end positions. A sintered connection is formed between the two elements by subsequent heating of the at least two elements and granules to a temperature between 60% and 80% of the melting temperature of the at least two elements and/or granules. The use of granules in the formation of the connection between the at least one element formed of solid and the element made of sintered material is not necessarily required. However, by using granules, the stability of these sintered joints can be preferably increased. The sealing of the at least one recess can be achieved particularly simply by using a solidly formed and/or closed-hole element.

적어도 하나의 소자가 금속 박판 및/또는 금속 시트로 제조되면, 적어도 하나의 리세스는 신속하게 및/또는 간단하게 및/또는 경제적으로, 특히 스탬핑 공정에 의해 형성될 수 있다. 또한 금속 박판 및/또는 금속 시트로 이루어진 소자들은 경제적인 대량 생산 공정으로 제조될 수 있고, 이로 인해 바람직하게 비용 절감이 이루어질 수 있다. If the at least one element is made of a metal sheet and/or a sheet of metal, the at least one recess can be formed quickly and/or simply and/or economically, in particular by means of a stamping process. In addition, devices made of a thin metal plate and/or a metal sheet can be manufactured in an economical mass production process, whereby cost savings can be advantageously achieved.

적어도 2개의 소자들이 서로 동일하게 형성되면, 폴라 플레이트의 제조 시 바람직한 비용 절감이 이루어질 수 있다. 또한 재고 관리에 대한 요구들도 감소할 수 있다. 바람직하게 적어도 2개의 소자는 동일한 형상을 갖고 및/또는 동일한 재료로 형성된다. When at least two elements are formed identically to each other, a desirable cost reduction can be achieved in the manufacture of the polar plate. Inventory management requirements may also be reduced. Preferably the at least two elements have the same shape and/or are formed of the same material.

적어도 하나의 소자가 적어도 실질적으로 플레이트형으로 형성되면, 특히 앤드 플레이트로서 사용될 수 있는 폴라 플레이트의 간단하고 및/또는 경제적인 제조가 가능해질 수 있다. "플레이트형으로 형성된 소자"란 이와 관련해서 특히 전개도의 평면에서 볼 때, 평면에 대해 수직인 횡단면도에서 비원형 횡단면을 갖고, 평면에 대해 수직으로, 특히 적어도 실질적으로 일정한, 즉 평면에 대해 평행한 입체 소자의 표면 연장부의, 특히 평면에 대해 평행한 소자의 최소 표면 연장부의 20% 미만, 바람직하게 10% 미만 그리고 특히 바람직하게 5% 미만인 재료 두께를 갖는 입체 소자이다. "적어도 실질적으로 일정한"이란 이와 관련해서 특히, 재료 두께가 평균 재료 두께와 특히 20% 미만, 바람직하게 10% 미만 그리고 특히 바람직하게 5% 미만의 편차를 갖는 것을 의미한다.If at least one element is formed at least substantially plate-like, a simple and/or economical production of a polar plate which can be used in particular as an end plate can be made possible. A "plate-formed element" in this context means, in particular when viewed in the plane of a developed view, which has a non-circular cross-section in a cross-sectional view perpendicular to the plane and is perpendicular to the plane, in particular at least substantially constant, ie parallel to the plane. A three-dimensional element having a material thickness that is less than 20%, preferably less than 10% and particularly preferably less than 5% of the surface extension of the three-dimensional element, in particular of the minimum surface extension of the element parallel to the plane. "At least substantially constant" in this context means in particular that the material thickness deviates from the average material thickness by in particular by less than 20%, preferably by less than 10% and particularly preferably by less than 5%.

또한 폴라 플레이트는 적어도 하나의 기체 확산 부재를 포함하고, 상기 부재는 다른 소결 연결부에 의해 적어도 하나의 소자에 분리될 수 없게 연결되는 것이 제안된다. 바람직하게 적어도 하나의 기체 확산 부재는 특히 금속 기체 확산 전극으로서 형성된다. 이로 인해 하나의 공정 단계에서 적어도 2개의 소자들의 연결과 함께 바람직하게 기체 확산 부재의 제공이 이루어지고, 이로써 공정 시간이 바람직하게 감소할 수 있다. It is also proposed that the polar plate comprises at least one gas diffusion member, said member being irremovably connected to the at least one element by means of another sintered connection. Preferably, the at least one gas diffusion element is formed in particular as a metal gas diffusion electrode. This advantageously results in the provision of a gas diffusion element with the connection of at least two elements in one process step, whereby the process time can be advantageously reduced.

또한 적어도 하나의 소자는 연결 위치로부터 떨어져 있는 측면에 다른 유동장을 갖고, 상기 유동장은 적어도 하나의 반응물의 공급을 위해 및/또는 적어도 하나의 반응 생성물의 배출을 위해 제공된다. 이로 인해 바람직하게 반응물의 공급 및/또는 바람직하게 반응 생성물의 배출이 보장될 수 있다. The at least one element also has another flow field on its side remote from the connecting position, said flow field being provided for supply of at least one reactant and/or discharge of at least one reaction product. This can preferably ensure the supply of the reactants and/or preferably the discharge of the reaction products.

또한 특히 연료 전지 유닛용 폴라 플레이트, 특히 모노폴라 플레이트, 바이폴라 플레이트 또는 앤드 플레이트의 제조 방법이 제안되고, 이 경우 폴라 플레이트는 적어도 하나의 작동 상태에서 적어도 하나의 냉각 유체를 수용하기 위해 제공된 적어도 하나의 리세스를 가진 적어도 하나의 제 1 소자와 적어도 하나의 제 2 소자를 포함하고, 이 경우 적어도 하나의 제 1 소자와 적어도 하나의 제 2 소자는 소결 연결부에 의해 분리될 수 없게 서로 연결된다. 이로 인해 냉각과 관련해서 바람직한 특성을 갖는 폴라 플레이트가 제공될 수 있다. 또한 소결 공정을 사용함으로써 제조 공정이 바람직하게 단축되고 및/또는 제조 비용이 바람직하게 감소할 수 있다. Also proposed is a method for manufacturing a polar plate, in particular a monopolar plate, a bipolar plate or an end plate, in particular for a fuel cell unit, wherein the polar plate comprises at least one cooling fluid provided for receiving at least one cooling fluid in at least one operating state. at least one first element with a recess and at least one second element, wherein the at least one first element and the at least one second element are non-separably connected to each other by means of a sintered connection. This may provide a polar plate with desirable properties with respect to cooling. Also, by using the sintering process, the manufacturing process can be preferably shortened and/or the manufacturing cost can be advantageously reduced.

본 발명에 따른 폴라 플레이트는 전술한 적용 및 실시예로 제한되지 않는다. 특히 본 발명에 따른 폴라 플레이트는 여기에 설명된 기능을 수행하기 위해 여기에 제시된 개별 부재, 부품 및 유닛의 개수와는 다른 개수들을 포함할 수 있다. The polar plate according to the present invention is not limited to the above-described applications and embodiments. In particular, a polar plate according to the present invention may include a number other than the number of individual members, parts and units presented herein to perform the functions described herein.

다른 장점들은 하기 실시예 설명에 제시된다. 도면에 본 발명의 8개의 실시예들이 도시된다. 도면, 상세한 설명 및 청구항들은 다수의 특징들을 조합하여 포함한다. 당업자는 특징들을 바람직하게 개별적으로 고려하여 바람직한 다른 조합을 구성할 수 있을 것이다.Other advantages are presented in the description of the examples below. Eight embodiments of the invention are shown in the drawings. The drawings, the detailed description and the claims include numerous features in combination. A person skilled in the art will be able to configure other preferred combinations, preferably considering the features individually.

도 1은 동일하게 형성된 2개의 소자로 이루어진 본 발명에 따른 폴라 플레이트의 구조를 도시한 개략도.
도 2는 서로 상이하게 형성된 2개의 소자를 포함하는 본 발명에 따른 대안적 폴라 플레이트의 구조를 도시한 도면.
도 3은 3개의 소자로 이루어진 본 발명에 따른 대안적 폴라 플레이트의 구조를 도시한 도면.
도 4는 플레이트형으로 형성된 소자를 포함하는 본 발명에 따른 대안적 폴라 플레이트의 구조를 도시한 도면.
도 5는 동일하게 형성된 2개의 소자로 이루어진 본 발명에 따른 대안적 폴라 플레이트의 구조를 도시한 도면.
도 6은 서로 상이하게 형성된 2개의 소자로 이루어진 본 발명에 따른 대안적 폴라 플레이트의 구조를 도시한 도면. 1 is a schematic diagram showing the structure of a polar plate according to the present invention consisting of two elements formed identically;
Fig. 2 shows the structure of an alternative polar plate according to the invention comprising two elements formed differently from each other;
Fig. 3 shows the structure of an alternative polar plate according to the invention consisting of three elements;
Fig. 4 shows the structure of an alternative polar plate according to the present invention comprising a plate-like element;
Fig. 5 shows the structure of an alternative polar plate according to the invention consisting of two identically formed elements;
Fig. 6 shows the structure of an alternative polar plate according to the invention consisting of two elements formed differently from each other;

도 1은 여기에 도시되지 않은, 특히 연료 전지 스택으로서 형성된 연료 전지 유닛 내에서 바이폴라 플레이트 또는 모노폴라 플레이트로서 사용하기 위한 본 발명에 따른 폴라 플레이트(10a)의 구조를 개략적으로 도시한다. 폴라 플레이트(10a)는 제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a)를 포함한다. 제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a)는 서로 동일하게 형성된다. 제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a)는 소결 연결부(16a)에 의해 분리될 수 없게 서로 연결된다. 제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a)는 연결 위치(34a)를 향한 측면에 각각 다수의 리세스(18a)를 갖고, 상기 리세스들 중 여기에는 예시적으로 5개만이 도시된다. 물론, 5개가 아닌, 다른 수의 리세스도 가능하다. 리세스들(18a)은, 유동장(20a)을 형성하도록 제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a) 내에 형성된다. 이 경우 유동장(20a)은 채널 유동장으로서 형성되고, 리세스(18a)는 서로 평행하게 연장되는 채널(42a)로서 구현된다. 대안으로서, 격자 유동장으로서 또는 곡류 형태로 연장되는 채널을 가진 유동장으로서 유동장의 형성도 가능하다.1 schematically shows the structure of a polar plate 10a according to the invention for use as a bipolar plate or a monopolar plate in a fuel cell unit not shown here, in particular formed as a fuel cell stack. The polar plate 10a includes a first element 12a and a second element 14a. The first element 12a and the second element 14a are formed to be identical to each other. The first element 12a and the second element 14a are inseparably connected to each other by the sintered connecting portion 16a. The first element 12a and the second element 14a each have a plurality of recesses 18a on the side facing the connecting position 34a, of which only five are shown here by way of example. Of course, other than five recesses are also possible. Recesses 18a are formed in the first element 12a and the second element 14a to form a flow field 20a. The flow field 20a in this case is embodied as a channel flow field, and the recesses 18a are embodied as channels 42a extending parallel to each other. As an alternative, the formation of a flow field as a lattice flow field or as a flow field with channels extending in a meandering form is also possible.

제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a)는, 리세스들(18a)이 폐쇄된 채널(22a)을 형성하도록, 소결 연결부(16a)에 의해 서로 연결된다. 연료 전지 유닛의 냉각을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 폴라 플레이트(10a)가 설치된 연료 전지 유닛의 작동 중에 냉각 유체, 바람직하게는 냉각수가 폐쇄된 채널들(22a)을 통해 안내된다. The first element 12a and the second element 14a are connected to each other by a sintered connection 16a such that the recesses 18a form a closed channel 22a. In order to achieve cooling of the fuel cell unit, a cooling fluid, preferably cooling water, is guided through the closed channels 22a during operation of the fuel cell unit equipped with the polar plate 10a according to the present invention.

제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a)는 연결 위치(34a)로부터 떨어져 있는 측면에 각각 다른 유동장(36a)을 갖고, 상기 유동장에 의해 연료 전지 유닛에 전기 에너지의 발생을 위해 필요한 반응물, 특히 수소 및/또는 산소가 공급되고, 생성되는 반응 생성물, 특히 물이 방출된다. The first element 12a and the second element 14a each have a different flow field 36a on the side away from the connection location 34a, the reactants necessary for the generation of electrical energy in the fuel cell unit by the flow field; In particular hydrogen and/or oxygen are supplied and the resulting reaction products, in particular water, are discharged.

제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14b)는 중실로 구현되고, 예를 들어 금속 박판 또는 금속 시트로 제조된다. 유동장(20a, 36a)은 예를 들어 간단하고 경제적인 스탬핑 공정에 의해 제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a)에 형성될 수 있다. 제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a)가 중실로 구현됨으로써 유동장들(20a, 36a)은 유체 기술적으로 서로 분리된다. 또한 제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a) 사이의 소결 연결부(16a)에 의해, 폐쇄된 채널들(22a)로부터 냉각 유체의 측면 배출을 저지하기 위해 충분한 밀봉이 달성된다. 중실 구현에 대한 대안으로서, 제 1 소자 및/또는 제 2 소자가 폐다공성을 갖는 재료로 제조되는 것도 가능하다.The first element 12a and the second element 14b are embodied as solid and made of, for example, a thin metal plate or a metal sheet. The flow fields 20a, 36a can be formed in the first element 12a and the second element 14a, for example by a simple and economical stamping process. The first element 12a and the second element 14a are realized as solid so that the flow fields 20a, 36a are fluidically isolated from each other. A sufficient sealing is also achieved by means of the sintered connection 16a between the first element 12a and the second element 14a to prevent lateral discharge of the cooling fluid from the closed channels 22a. As an alternative to the solid implementation, it is also possible for the first element and/or the second element to be made of a material having closed porosity.

연결 위치(34a)로부터 떨어져 있는 제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a)의 측면에 각각 바람직하게 금속 기체 확산 부재(30a, 32a)가 제공된다. 기체 확산 부재(30a, 32a)는 각각 다른 소결 연결부(38a, 40a)에 의해 분리될 수 없게 제 1 소자(12a) 또는 제 2 소자(14a)에 연결된다. 기체 확산 부재들(30a, 32a)과 제 1 소자(12a) 및 제 2 소자(14a) 사이에 다른 소결 연결부(38a, 40a)의 형성은 바람직하게 제 1 소자(12a)와 제 2 소자(14a) 사이에 소결 연결부(16a)의 형성과 동시에 이루어진다. 소결 연결부(16a, 38a, 40a)의 형성은 특히 연속 소결로에서 이루어질 수 있다. Metal gas diffusion members 30a and 32a are preferably provided on the sides of the first element 12a and the second element 14a away from the connection position 34a, respectively. The gas diffusion members 30a and 32a are connected to the first element 12a or the second element 14a so as not to be separated by other sintered connecting portions 38a and 40a, respectively. The formation of another sintered connection 38a, 40a between the gas diffusion members 30a, 32a and the first element 12a and the second element 14a is preferably the first element 12a and the second element 14a. ) is made at the same time as the formation of the sintered connection portion (16a) between. The formation of the sintering connections 16a, 38a, 40a can in particular take place in a continuous sintering furnace.

도 2 내지 도 6에 본 발명의 다른 실시예들이 도시된다. 후속하는 설명 및 도면은 실질적으로 실시예들 간의 차이점으로 제한되고, 이 경우 동일하게 표시된 부품들과 관련해서, 특히 동일한 도면부호를 갖는 부품들과 관련해서 기본적으로 특히 도 1의 다른 실시예의 도면 및/또는 설명이 참조될 수 있다. 실시예들의 구별을 위해 도 1의 실시예의 도면부호 뒤에 알파벳 a가 제공된다. 도 2 내지 도 6의 실시예에서 알파벳 a는 알파벳 b 내지 z로 대체된다. Another embodiment of the present invention is shown in Figures 2-6. The description and drawings that follow are substantially limited to the differences between the embodiments, in which case the drawings of the other embodiment of FIG. / or the description may be referenced. The letter a is provided after the reference number of the embodiment in FIG. 1 to distinguish the embodiments. In the embodiment of Figs. 2 to 6, the alphabet a is replaced with the letters b to z.

도 2는 대안적인 본 발명에 따른 폴라 플레이트(10b)의 구조를 개략적으로 도시한다. 폴라 플레이트(10b)는 제 1 소자(12b)와 제 2 소자(14b)를 포함한다. 제 1 소자(12b)는 제 2 소자(14b)에 소결 연결부(16b)에 의해 분리될 수 없게 연결된다. 제 1 소자(12a)는 연결 위치(34b)를 향한 측면에 다수의 리세스(18a)를 갖는다. 제 2 소자(14a)는 연결 위치(34a)를 향한 측면에 평평한 표면을 갖는다. 제 1 소자(12b)와 제 2 소자(14b) 사이의 소결 연결부(16b)에 의해 리세스(18b)는 냉각 유체의 수용 및/또는 안내를 위한 폐쇄된 채널(22b)을 가진 유동장(20b)을 형성한다. 2 schematically shows the structure of an alternative polar plate 10b according to the invention. The polar plate 10b includes a first element 12b and a second element 14b. The first element 12b is irremovably connected to the second element 14b by a sintered connection 16b. The first element 12a has a plurality of recesses 18a on the side facing the connecting position 34b. The second element 14a has a flat surface on the side facing the connecting position 34a. The recess 18b by means of a sintered connection 16b between the first element 12b and the second element 14b is formed in a flow field 20b with closed channels 22b for receiving and/or guiding the cooling fluid. to form

제 1 소자(12b)와 제 2 소자(14b)는 연결 위치(34b)로부터 떨어져 있는 측면에 각각 다른 유동장(36b)을 갖는다. 도 1에 관한 설명에 제시된 바와 같이, 도 2에 도시된 실시예에서도, 추가로 기체 확산 유닛들을 소결 연결부에 의해 제 1 소자 및/또는 제 2 소자에 연결하는 것이 가능하다. The first element 12b and the second element 14b each have a different flow field 36b on the side away from the connecting position 34b. As indicated in the description with respect to FIG. 1 , also in the embodiment shown in FIG. 2 , it is additionally possible to connect the gas diffusion units to the first and/or second element by means of a sintered connection.

본 발명에 따른 폴라 플레이트(10c)의 도 3에 도시된 구현 시 제 1 소자(12c)는 개공 재료(24c)로 이루어진다. 개공 재료(24c)는 예를 들어 발포 금속으로 및/또는 금속 격자 구조로 및/또는 개기공률을 갖는 소결 재료로 이루어질 수 있다. 제 1 소자(12c)는 제 2 소자(14c)와 제 3 소자(26c) 사이에 배치되고, 소결 연결부(16c, 28c)에 의해 상기 소자들에 분리될 수 없게 연결된다. 제 2 소자(14c)와 제 3 소자(26c)는 중실로 형성되고 및/또는 폐다공성을 갖고, 이로써 제 1 소자(12c)는 연결 위치(34c)에서 밀봉 방식으로 폐쇄된다. 제 1 소자(12c)의 개공은 리세스(18c)를 형성하고, 상기 리세스를 통해 냉각 유체가 안내될 수 있다. 냉각 유체의 배출을 저지하기 위해, 제 1 소자(12c)의 측면 영역은 도시되지 않은 함침부에 의해 및/또는 도시되지 않은 부재에 의해 폐쇄될 수 있다. 이 경우에도 전술한 바와 같이 기체 확산 부재들은 소결 복합체에 함께 결합된다. In the implementation shown in FIG. 3 of the polar plate 10c according to the invention, the first element 12c is made of a perforated material 24c. The perforated material 24c may for example consist of a foamed metal and/or of a metal lattice structure and/or of a sintered material having an open porosity. The first element 12c is disposed between the second element 14c and the third element 26c, and is irremovably connected to the elements by sintered connections 16c and 28c. The second element 14c and the third element 26c are solidly formed and/or have closed porosity, whereby the first element 12c is closed in a sealing manner at the connecting position 34c. An opening in the first element 12c forms a recess 18c through which a cooling fluid can be guided. In order to prevent the cooling fluid from draining, the side region of the first element 12c may be closed by an impregnation not shown and/or a member not shown. In this case, as described above, the gas diffusion members are joined together in the sintered composite.

도 4 내지 도 6은 각각 본 발명에 따른 폴라 플레이트(10d, 10e, 10f)의 대안 실시예를 도시하고, 상기 폴라 플레이트는 특히 각각 앤드 플레이트로서 연료 전지 유닛에서 사용될 수 있다. 폴라 플레이트(10d, 10e, 10f)는 각각 제 1 소자(12d, 12e, 12f)와 제 2 소자(14d, 14e, 14f)를 포함한다. 각각의 제 1 소자(12d, 12e, 12f)는 각각의 소결 연결부(16d, 16e, 16f)에 의해 분리될 수 없게 제 2 소자(14d, 14e, 14f)에 연결된다. 제 2 소자(14d, 14e, 14f)는 연결 위치(34d, 34e, 34f)로부터 떨어져 있는 측면에 각각 폐쇄된 평평한 표면을 갖는다. 4 to 6 each show an alternative embodiment of a polar plate 10d, 10e, 10f according to the invention, which can in particular be used in a fuel cell unit as an end plate, respectively. The polar plates 10d, 10e, and 10f include first elements 12d, 12e, and 12f and second elements 14d, 14e, and 14f, respectively. Each first element 12d, 12e, 12f is non-separably connected to a second element 14d, 14e, 14f by a respective sintered connection 16d, 16e, 16f. The second elements 14d, 14e, 14f each have a closed flat surface on the side away from the connecting positions 34d, 34e, 34f.

도 4에 도시된 실시예에서 제 2 소자(14d)는 플레이트형으로 형성되고, 양측면에 폐쇄된 평평한 표면을 갖는 한편, 도 5 및 도 6에 도시된 제 2 소자(14e, 14f)는 관련 연결 위치(34e, 34f)를 향한 측면에 리세스(18e, 18f)를 갖고, 상기 리세스들은 각각의 유동장(20e, 20f)를 형성한다. 폐쇄된 채널(22d, 22e, 22f)의 형성과 관련해서 도 4 내지 도 6에 도시된 폴라 플레이트(10d, 10e, 10f)는 도 1 및 도 2에 도시된 폴라 플레이트(10a, 10b)에 상응한다. In the embodiment shown in Fig. 4, the second element 14d is formed in the form of a plate and has a closed flat surface on both sides, while the second element 14e, 14f shown in Figs. It has recesses 18e, 18f on the side facing positions 34e, 34f, which recesses form respective flow fields 20e, 20f. The polar plates 10d, 10e, and 10f shown in FIGS. 4 to 6 with respect to the formation of the closed channels 22d, 22e, 22f correspond to the polar plates 10a, 10b shown in FIGS. 1 and 2 . do.

도 4 내지 도 6의 실시예에서도 전술한 바와 같이, 기체 확산 부재들은 소결 복합체에 함께 결합될 수 있다. 4 to 6, as described above, the gas diffusion members may be bonded together in the sintered composite.

10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f 폴라 플레이트
12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f 제 1 소자
14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f 제 2 소자
16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f 소결 연결부
18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f 리세스
20a, 20b, 20d, 20e, 20f 유동장10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f polar plate
12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f first element
14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f second element
16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f sintered connections
18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f recesses
20a, 20b, 20d, 20e, 20f flow fields

Claims (13)

적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f)와 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)를 포함하고, 상기 소자들은 소결 연결부(16a; 16b; 16c; 16d; 16e; 16f)에 의해 분리될 수 없게 서로 연결되고, 상기 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) 및/또는 상기 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)는 적어도 하나의 리세스(18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f)를 갖는, 폴라 플레이트에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) 및/또는 상기 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)는 중실 금속 박판 또는 중실 금속 시트로 제조되고,
상기 적어도 하나의 리세스(18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f)는 상기 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) 및/또는 상기 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)의 적어도 하나의 평탄한 표면에 대해 오목한 부분이며, 상기 오목한 부분은 상기 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) 및/또는 상기 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)로부터 상기 적어도 하나의 평탄한 표면의 재료가 제거된 부분이며,
상기 적어도 하나의 리세스(18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f)는, 적어도 하나의 작동 상태에서 적어도 하나의 냉각 유체, 적어도 하나의 반응물 또는 적어도 하나의 반응 생성물을 수용하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. at least one first element 12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f and at least one second element 14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f, said elements comprising a sintered connection 16a 16b; 16c; 16d; 16e; 16f) inseparably connected to each other, said at least one first element 12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f and/or said at least one second Element (14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f) having at least one recess (18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f),
said at least one first element 12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f and/or said at least one second element 14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f is a solid metal sheet or solid metal made from sheets,
The at least one recess 18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f may be connected to the at least one first element 12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f and/or the at least one second element. (14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f) a concave portion with respect to at least one planar surface, said concave portion comprising said at least one first element (12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) and / or a portion of said at least one planar surface material removed from said at least one second element (14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f);
wherein said at least one recess 18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f is provided for receiving at least one cooling fluid, at least one reactant or at least one reaction product in at least one operating state. Features a polar plate. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 리세스(18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f)는 유동장(20a; 20b; 20d; 20e; 20f)을 형성하는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. 2. Polar plate according to claim 1, characterized in that said at least one recess (18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f) forms a flow field (20a; 20b; 20d; 20e; 20f). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12d; 12e; 12f)와 상기 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14d; 14e; 14f)는, 상기 적어도 하나의 리세스(18a; 18b; 18d; 18e; 18f)의 적어도 일부가 적어도 하나의 폐쇄된 채널(22a; 22b; 22d; 22e; 22f)을 형성하도록 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the at least one first element (12a; 12b; 12d; 12e; 12f) and the at least one second element (14a; 14b; 14d; 14e; 14f) comprise: A polar plate, characterized in that at least a portion of the at least one recess (18a; 18b; 18d; 18e; 18f) is connected to each other to form at least one closed channel (22a; 22b; 22d; 22e; 22f). 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 소자(12c)는 적어도 부분적으로 개공 재료(24c)로 이루어지고, 상기 재료는 적어도 하나의 리세스(18c)를 형성하는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. 2. Polar plate according to claim 1, characterized in that said at least one first element (12c) is at least partially made of an apertured material (24c), said material defining at least one recess (18c). 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 소자(12c)와 상기 적어도 하나의 제 2 소자(14c)에 소결 연결부(16c, 28c)에 의해 분리될 수 없게 연결되는 적어도 하나의 제 3 소자(26c)가 제공되는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. 5. The at least one third element according to claim 4, which is inseparably connected to said at least one first element (12c) and said at least one second element (14c) by means of sintered connections (16c, 28c). 26c) is provided. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 소자들(12a-f, 14a-f) 중 적어도 하나의 소자는 소결 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. 3. Polar plate according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the elements (12a-f, 14a-f) is made of a sintered material. 제 5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 3 소자(26c)는 중실로 구현되고 및/또는 폐다공성을 갖는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. 6. Polar plate according to claim 5, characterized in that said at least one third element (26c) is embodied as solid and/or has closed porosity. 제 5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 3 소자(26c)는 금속 박판 및/또는 금속 시트로 제조되는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. 6. Polar plate according to claim 5, characterized in that the at least one third element (26c) is made of a thin metal plate and/or a metal sheet. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 소자들 중 적어도 2개의 소자(12a; 12c; 12e, 14a; 14c; 14e)는 서로 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. 3. Polar plate according to claim 1 or 2, characterized in that at least two of said elements (12a; 12c; 12e, 14a; 14c; 14e) are formed identically to each other. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 소자들 중 적어도 하나의 소자(14d)는 적어도 플레이트형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. 3. Polar plate according to claim 1 or 2, characterized in that at least one element (14d) of said elements is formed at least in the form of a plate. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다른 소결 연결부(38a, 40a)에 의해 상기 소자들 중 적어도 하나의 소자(12a)에 분리될 수 없게 연결된 적어도 하나의 기체 확산 부재(30a, 32a)가 제공되는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. 3. The at least one gas diffusion element (30a, 32a) according to claim 1 or 2, wherein at least one gas diffusion member (30a, 32a) is provided which is irremovably connected to at least one of said elements (12a) by means of another sintered connection (38a, 40a). Polar plate characterized in that it becomes. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 소자들(12a-f, 14a-f) 중 적어도 하나의 소자는 연결 위치(34a; 34b; 34c; 34d; 34e; 34f)의 반대편을 향하는 측면에 유동장(36a; 36b; 36c; 36d; 36e; 36f)을 갖고, 상기 유동장은 적어도 하나의 반응물의 공급을 위해 및/또는 적어도 하나의 반응 생성물의 배출을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 폴라 플레이트. 3. The flow field according to claim 1 or 2, wherein at least one of the elements (12a-f, 14a-f) has a side facing opposite the connecting position (34a; 34b; 34c; 34d; 34e; 34f). (36a; 36b; 36c; 36d; 36e; 36f), wherein the flow field is provided for supply of at least one reactant and/or discharge of at least one reaction product. 폴라 플레이트(10a; 10b; 10c; 10d; 10e; 10f)를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 플레이트는 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f)와 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) 및/또는 상기 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)는 적어도 하나의 리세스(18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f)를 갖는, 폴라 플레이트(10a; 10b; 10c; 10d; 10e; 10f)를 제조하기 위한 방법에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) 및/또는 상기 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)는 중실 금속 박판 또는 중실 금속 시트로 제조되고,
상기 적어도 하나의 리세스(18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f)는 상기 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) 및/또는 상기 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)의 적어도 하나의 평탄한 표면에 대해 오목한 부분이며, 상기 오목한 부분은 상기 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) 및/또는 상기 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)로부터 상기 적어도 하나의 평탄한 표면의 재료가 제거된 부분이며,
상기 적어도 하나의 제 1 소자(12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f)와 상기 적어도 하나의 제 2 소자(14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f)는 소결 연결부(16a; 16b; 16c; 16d; 16e; 16f)에 의해 분리될 수 없게 서로 연결되고,
상기 적어도 하나의 리세스(18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f)는, 적어도 하나의 작동 상태에서 적어도 하나의 냉각 유체, 적어도 하나의 반응물 또는 적어도 하나의 반응 생성물을 수용하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.A method for manufacturing a polar plate (10a; 10b; 10c; 10d; 10e; 10f), said plate comprising at least one first element (12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) and at least one second element (12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) element (14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f), said at least one first element (12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) and/or said at least one second element (14a) ; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f) make polar plate 10a; 10b; 10c; 10d; 10e; 10f) with at least one recess 18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f In a method for
said at least one first element 12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f and/or said at least one second element 14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f is a solid metal sheet or solid metal made from sheets,
The at least one recess 18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f may be connected to the at least one first element 12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f and/or the at least one second element. (14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f) a concave portion with respect to at least one planar surface, said concave portion comprising said at least one first element (12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f) and / or from said at least one second element (14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f) the material of said at least one flat surface has been removed;
The at least one first element 12a; 12b; 12c; 12d; 12e; 12f and the at least one second element 14a; 14b; 14c; 14d; 14e; 14f are sintered connections 16a; 16b; 16c. ; 16d; 16e; 16f) inseparably connected to each other,
wherein said at least one recess 18a; 18b; 18c; 18d; 18e; 18f is provided for receiving at least one cooling fluid, at least one reactant or at least one reaction product in at least one operating state. How to characterize.
KR1020167014935A 2013-12-05 2014-12-04 Polar plate KR102308259B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013225028.2A DE102013225028A1 (en) 2013-12-05 2013-12-05 polar plate
DE102013225028.2 2013-12-05
PCT/EP2014/076550 WO2015082601A1 (en) 2013-12-05 2014-12-04 Polar plate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160094968A KR20160094968A (en) 2016-08-10
KR102308259B1 true KR102308259B1 (en) 2021-10-06

Family

ID=52021186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167014935A KR102308259B1 (en) 2013-12-05 2014-12-04 Polar plate

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6440713B2 (en)
KR (1) KR102308259B1 (en)
DE (1) DE102013225028A1 (en)
WO (1) WO2015082601A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015225466A1 (en) * 2015-12-16 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Method for producing a bipolar plate for a fuel cell

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005235407A (en) * 2004-02-17 2005-09-02 Toyota Motor Corp Fuel cell and manufacturing method
JP2005536839A (en) * 2002-08-19 2005-12-02 ゼネラル・モーターズ・コーポレーション Fuel cell bipolar plate with conductive foam as coolant layer

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3564135D1 (en) 1984-01-26 1988-09-08 Bbc Brown Boveri & Cie Bipolar plate for an apparatus made of a stack of electrochemical cells with solid electrolyte, and its manufacturing process
US6663994B1 (en) * 2000-10-23 2003-12-16 General Motors Corporation Fuel cell with convoluted MEA
JP4978060B2 (en) * 2006-05-31 2012-07-18 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell and manufacturing method thereof
JP2008117701A (en) * 2006-11-07 2008-05-22 Nissan Motor Co Ltd Separator for fuel cell

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005536839A (en) * 2002-08-19 2005-12-02 ゼネラル・モーターズ・コーポレーション Fuel cell bipolar plate with conductive foam as coolant layer
JP2005235407A (en) * 2004-02-17 2005-09-02 Toyota Motor Corp Fuel cell and manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015082601A1 (en) 2015-06-11
DE102013225028A1 (en) 2015-06-11
JP6440713B2 (en) 2018-12-19
KR20160094968A (en) 2016-08-10
JP2016539479A (en) 2016-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101891544B1 (en) Integrated gaseous fuel cpox reformer and fuel cell systems, and methods of producing electricity
EP2294649B1 (en) Fuel cell design based on a framed bipolar plate
EP3331076B1 (en) Separator plate and fuel cell stack comprising same
JP2015520497A5 (en)
JP6433719B2 (en) Highly efficient media distribution device geometry for electrolyzers.
JP2016219404A (en) Porous division plate for fuel cell
WO2015049864A1 (en) Separator and fuel cell
JP2017016942A (en) Separator for fuel battery, cell structure and cell stack
JP6634955B2 (en) Fuel cell
KR102308259B1 (en) Polar plate
JP2020502759A (en) Bipolar plate and fuel cell for fuel cell
US10741852B2 (en) Bipolar plate for an electrochemical reactor with a compact homogenization zone and a low pressure differential
JP5082312B2 (en) Fuel cell separator structure
WO2014167306A2 (en) Fuel cells
KR101867696B1 (en) Fuel cell apparatus
US11600833B2 (en) Stack of electrochemical cells divided up into separate groups comprising a homogenization compartment
US10122024B2 (en) Bipolar plate having half plates of varying thickness and fuel cell stack having same
KR20190128178A (en) Porous Molding for Electrochemical Modules
JP5936709B2 (en) Stack for electrical energy storage
JP7115838B2 (en) fuel cell
CN107667445B (en) Separator and fuel cell stack including the same
US20160344042A1 (en) Fuel cell microporous layer having multiple densities
KR20150029657A (en) Fuel cell component having dimensions selected to maximize a useful area
JP2010049924A (en) Separator for fuel cell
JP5793432B2 (en) Fuel cell and distribution manifold

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant