KR20240036047A - 연료 전지 판 - Google Patents

연료 전지 판 Download PDF

Info

Publication number
KR20240036047A
KR20240036047A KR1020247005226A KR20247005226A KR20240036047A KR 20240036047 A KR20240036047 A KR 20240036047A KR 1020247005226 A KR1020247005226 A KR 1020247005226A KR 20247005226 A KR20247005226 A KR 20247005226A KR 20240036047 A KR20240036047 A KR 20240036047A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reagent
plate
port
outlet
axis
Prior art date
Application number
KR1020247005226A
Other languages
English (en)
Inventor
요한 앙드레
데니스 시라크
Original Assignee
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드, 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 filed Critical 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
Publication of KR20240036047A publication Critical patent/KR20240036047A/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/002Shape, form of a fuel cell
    • H01M8/006Flat
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/0263Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant having meandering or serpentine paths
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 사용 위치에 있을 때 수직 평면에 배치되는 연료 전지 판(1)에 관한 것으로서, 판(1)은, 반응물 방출 포트(7) 내로 이어지는 배출구를 가지는 반응물 회로(11)를 형성하는, 반응물 배출구 매니폴드 포트(4), 냉각 면, 및 반응면(16)을 가지며, 판의 수직 사용 위치는 판(1)의 상부 연부와 하부 연부 사이에서 수직 길이방향을 정의하고, 방출 포트(7)는 상부 단부와 하부 단부 사이에서 수직 길이방향을 따라서 연장되고, 배출구 매니폴드 포트(4)는 상부 단부와 하부 단부 사이에서 수직 길이방향을 따라서 연장되고 상부 내부 연부 및 하부 내부 연부를 갖는다.

Description

연료 전지 판
본 발명은 연료 전지 판, 이러한 판을 포함하는 연료 전지용 전지 모듈, 및 이러한 전지 모듈을 포함하는 연료 전지에 관한 것이다. 본 발명은 특히 유리하게는, 전지가 사용 위치에 있을 때 수직 평면으로 연장되는 판을 전지 모듈이 포함하는, 연료 전지에 적용될 수 있다.
자체적으로 공지된 방식으로, 연료 전지는, 일반적으로 이수소인 연료 및 일반적으로 이산소 또는 이산소를 포함하는 가스, 예를 들어 공기와 같은 산화제를 이용하여 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있게 하는 전기화학적 장치이고, 반응의 생성물은 물이고 그와 함께 열이 방출되고 전기가 생성된다.
공지된 구성에서, 전지 모듈 그리고 그에 따라 판은, 전지가 사용 위치에 있을 때, 즉 판의 평면이 수직일 때, 수직으로 배향된다. 이러한 유형의 구성에서는, 전지 모듈의 사용 조건에 따라, 전지 내의 물의 관리에 문제가 발생할 수 있다(전극 멤브레인 조립체의 물 포화, 시약 덕트(reagent duct) 내 물 과다, 공기 공급 불량 등)
물 관리는 매우 중요하며, 전지의 배향에 따라, 매니폴드의 기하학적 구조 및 그 배치와 관련된 선택이 필요하다.
따라서, 전지 모듈의 외부로 액체 물(반응 생성물)의 배출을 촉진하는 것이 중요하다. 특히, 활성 표면에 대한 매니폴드의 위치는 중력에 의한 배수(drainage)와 관련하여 바람직하지 못한 위치로 제한될 수 있으며, 이렇게 생성된 물을 배출하기 위한 원동력(재순환 펌프, 압력 구배, 퍼지 등)을 도입하지 못할 수 있다.
본 발명은, 양자 교환 멤브레인 유형의 연료 전지용 판을 제안함으로써, 이러한 단점을 효과적으로 해결하기 위한 것으로서, 판은 사용 위치에 있을 때 수직 평면에 배치되며; 판은 서로 대향되는 반응 면 및 냉각 면을 포함하고; 반응 면은 전극 멤브레인 조립체에 대면되고 반응 유체의 순환을 위한 시약 회로를 형성하는 릴리프(relief) 및 함몰부(recess)를 구비하며; 시약 회로는 시약 분배 포트 내로 개방된 유입구를 포함하고; 판은 시약 분배 포트로부터 분리된 시약 유입구 매니폴드 포트를 포함하고; 시약 유입구 매니폴드 포트는, 시약 유입구 매니폴드 포트를 시약 분배 포트와 유체 연통시키는 유입구 통로를 통해서, 시약을 시약 회로의 유입구에 공급하도록 배치되고; 시약 회로는 시약 방출 포트 내로 개방된 배출구를 포함하고; 판은 방출 포트로부터 분리된 시약 배출구 매니폴드 포트를 포함하고; 배출구 매니폴드 포트는, 배출구 매니폴드 포트를 방출 포트와 유체 연통시키는 배출구 통로를 통해서, 시약 회로를 빠져나가는 시약을 회수하도록 배치되고; 판의 수직 사용 위치는 판의 상부 연부와 하부 연부 사이에서 수직 길이방향을 정의하고; 방출 포트는 상부 단부와 하부 단부 사이에서 수직 길이방향으로 연장되고; 수직 평면은 수직 길이방향으로 연장되고 배출구 매니폴드 포트의 가장 넓은 폭의 절반을 통과하는 제1 축을 포함하고, 이러한 폭은 수직 평면에서 그리고 제1 축에 직각인 방향으로 측정되며; 수직 평면은 제1 축에 직각이고 시약 방출 오리피스의 하부 단부에서 접선(tangent)을 통과하는 제2 축을 포함하고; 배출구 매니폴드 포트는 상부 단부와 하부 단부 사이에서 수직 길이방향으로 연장되고; 배출구 매니폴드 포트는, 제2 축에서 만나는, 상부 내부 연부 및 하부 내부 연부를 포함하고; 배출구 매니폴드 포트는, 수직 평면을 통과하는 섹션에서, 상부 내부 연부 및 제2 축에 의해서 경계지어지는 상부 표면 및 하부 내부 연부 및 제2 축에 의해서 경계지어지는 하부 표면을 포함하고; 하부 표면은 대부분이 시약 회로와 제1 축 사이에 위치된다.
이러한 하부 내부 연부는, 전지가 사용 위치에 있을 때, 시약 회로 부근에 물 유지 구역을 형성한다. 이러한 배치로 인해 유지 구역 내의 물의 온도를 높게 유지할 수 있고, 이는 반응 유체(특히 이수소)가 전지 내에서 순환될 때 반응 유체의 온도가 높게 유지될 수 있게 한다. 따라서, 전지 유입구와 배출구 사이의 반응 유체의 온도차가 감소된다.
일 실시형태에서, 배출구 매니폴드 포트는 상부 단부와 하부 단부 사이에서 수직 길이방향으로 길이 연장되고, 배출구 매니폴드 포트는 제1 축에 직각인 방향으로 폭 연장된다.
변형예에서, 배출구 매니폴드 포트는 상부 단부와 하부 단부 사이에서 수직 길이방향으로 폭 연장되고, 배출구 매니폴드 포트는 제1 축에 직각인 방향으로 길이 연장된다.
일 실시형태에 따라, 하부 표면의 적어도 60%는 시약 회로와 제1 축 사이에 위치된다.
일 실시형태에 따라, 하부 표면은 상부 표면의 적어도 20%와 같다.
일 실시형태에 따라, 방출 포트, 배출구 매니폴드 포트, 시약 유입구 매니폴드 포트, 및 시약 분배 포트는 판을 관통하는 홀에 의해서 각각 형성된다.
일 실시형태에 따라, 배출구 통로는 반응 유체의 순환을 위한 복수의 배출구 덕트를 포함하고, 배출구 덕트의 각각은 제1 단부를 통해서 시약 배출구 매니폴드 내로, 특히 시약 배출구 매니폴드의 상부 내부 연부 내로 개방되고, 제2 단부를 통해서 시약 방출 포트 내로 개방된다.
일 실시형태에 따라, 배출구 덕트 중 적어도 하나는 다른 배출구 덕트보다 더 길고, 배출구 덕트는 특히 수직 길이방향에 직각인 방향으로 연장된다.
일 실시형태에 따라, 시약 배출구 매니폴드의 하부 내부 연부는 어떠한 덕트 내로도 개방되지 않는다.
일 실시형태에 따라, 시약 배출구 매니폴드의 하부 내부 연부 및 시약배출구 매니폴드의 내부 연부는 제2 축에서 만난다.
일 실시형태에 따라, 하부 표면은 전지가 사용 위치에 있을 때 물 유지 구역의 최대 체적의 범위를 정한다.
일 실시형태에 따라, 하부 표면은, 전지의 가장 불리한 동작 조건 하에서 2번의 퍼지 사이에서 예상되는 물의 최대량을 전지가 수용할 수 있도록 배치된다.
일 실시형태에 따라, 퍼지는, 유지 구역 내에 축적된 액체 물을 배출하기 위해서, 반응 유체의 유동을 일시적으로 증가시킴으로써, 특히 약 0.5 내지 2초의 시간 동안 공칭 유동의 1.3 내지 2배 사이의 배율로 증가시킴으로써 수행된다.
일 실시형태에 따라, 배출구 매니폴드 포트의 하부 내부 연부는 그 하부 단부에 위치되는 제1 라운딩(rounding), 및 제1 라운딩 방향으로 물의 유동에 대한 기울기를 형성하기 위해서 제1 축과 교차되는 방향으로 연장되는 경사진 직선형 부분을 포함한다.
일 실시형태에 따라, 배출구 매니폴드 포트의 상부 내부 연부는 제2 라운딩을 포함하고; 특히, 제2 라운딩의 중심은 제1 축 상에 위치된다.
일 실시형태에 따라, 제1 라운딩의 중심 및 제2 라운딩의 중심은 제2 축에 평행한 방향으로 오프셋된다.
일 실시형태에 따라, 판은 제1 횡방향 스트립, 제2 횡방향 스트립, 상부 연부의 측의 상부 스트립, 하부 연부의 측의 하부 스트립을 포함하고, 상기 시약 회로는 상부 스트립, 하부 스트립, 제1 횡방향 스트립, 및 제2 횡방향 스트립 사이에서 판의 중앙 부분에 배치된다.
일 실시형태에 따라, 시약 배출구 매니폴드 포트는 제1 횡방향 스트립에 배치되고, 시약 유입구 매니폴드 포트는 제2 횡방향 스트립에 배치된다.
일 실시형태에 따라, 판은, 판을 관통해서 형성되고 상부 스트립에 배치되는, 냉각 유체 유입구 매니폴드를 포함한다.
일 실시형태에 따라, 판은, 판을 관통해서 형성되고 하부 스트립에 배치되는, 냉각 유체 배출구 매니폴드를 포함한다.
본 발명은 또한 연료 전지용, 특히 양자 교환 멤브레인 연료 전지용 전지 모듈에 관한 것이고, 전지 모듈은 전술한 바와 같은 2개의 판, 및 판들 사이에 개재된 전극 멤브레인 조립체를 포함한다.
일 실시형태에 따라, 2개의 판들 중 하나는 양극 판이고 2개의 판들 중 다른 하나는 음극 판이다.
일 실시형태에 따라, 밀봉부는 시약 회로 주위에 배치된다.
일 실시형태에 따라, 하부 표면은 대부분 밀봉부와 제1 축 사이에 위치된다.
본 발명은 또한, 전술한 바와 같은 전지 모듈의 스택을 포함하는, 특히 양자 교환 멤브레인을 갖는, 연료 전지에 관한 것이다.
일 실시형태에 따라, 전지 모듈들 중 하나의 양극 판은 다른 전지 모듈의 음극 판에 고정, 특히 접착 또는 용접되어, 양극성 판(bipolar plate)을 형성한다.
변형예로서, 전지 모듈들 중 하나의 양극 판은 다른 전지 모듈의 음극 판에 대해서 클램핑되고, 밀봉부가 그 사이에 배치되어 냉각 회로를 형성한다.
본 발명은 이하의 설명을 읽고 첨부 도면을 참조함으로써 더 잘 이해될 것이다. 이들 도면은 단지 본 발명의 예시를 위해서 제공되는 것이며, 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 판의 개략적인 입면도이다.
도 2는 도 1의 판의 상세 부분의 개략적인 부분도이다.
도 3은 본 발명에 따른 연료 전지의 전지 모듈을 형성하는 판의 스택의 개략적인 부분 사시도를 도시한다.
동일, 유사 또는 비슷한 요소들은 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호를 유지한다.
도 1 및 도 2는 양자 교환 멤브레인 유형의 연료 전지용 판(1)을 도시한다. 이러한 판(1)은 사용 위치에 있을 때 수직 평면에 배치된다.
판(1)은 서로 대향하는 반응 면(16) 및 냉각 면(10)을 포함한다(도 1에는, 냉각 면(10)이 도시되어 있고, 냉각 면에 대향하는 반응 면은 보이지 않는다).
(도 2에 도시된) 반응 면(16)은 전극 멤브레인 조립체에 대면되고, 반응 유체의 순환을 위한 시약 회로(11)를 형성하는 릴리프 및 함몰부를 구비한다.
냉각 면(10)은 전지의 판의 스택의 다른 판의 냉각 면에 대면되어, 이들 사이에서 릴리프 및 함몰부를 정의하고, 그에 따라 냉각 유체의 순환을 위한 냉각 회로(3)를 형성한다.
시약 회로(11)는 시약 분배 포트(17) 내로 개방된 유입구를 포함한다. 판(1)은, 시약 분배 포트(17)로부터 분리된 시약 유입구 매니폴드 포트(14)를 포함한다. 시약 유입구 매니폴드 포트(14)는, 시약 유입구 매니폴드 포트(14)를 시약 분배 포트(17)와 유체 연통시키는 유입구 통로를 통해서, 시약을 시약 회로(11)의 유입구에 공급하도록 설계된다.
시약 회로(11)는 시약 방출 포트(7) 내로 개방된 배출구를 포함한다. 판(1)은 시약 방출 포트(7)로부터 분리된 시약 배출구 매니폴드 포트(4)를 포함한다. 배출구 매니폴드 포트(4)는, 배출구 매니폴드 포트(4)를 방출 포트(7)와 유체 연통시키는 배출구 통로(5)를 통해서, 시약 회로(11)를 빠져나가는 시약을 회수하도록 설계된다.
판의 수직 사용 위치는 판(1)의 상부 연부(18)와 하부 연부(19) 사이에서 수직 길이방향을 정의한다.
방출 포트(7)는 상부 단부와 하부 단부 사이에서 수직 길이방향으로 연장된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 수직 평면은 수직 길이방향으로 연장되고 배출구 매니폴드 포트(4)의 가장 넓은 폭의 절반을 통과하는 제1 축(20)을 포함하고, 이러한 폭은 수직 평면에서 그리고 제1 축(20)에 직각인 방향으로 측정된다.
용어 "폭"은, 수직 평면에서 그리고 제1 축(20)에 직각인 방향으로 측정된 치수를 나타내기 위해서 앞서 사용되었다. 이러한 용어는 배출구 매니폴드 포트(4)의 상대적인 크기(길이 및 폭)를 나타내지 않는다.
또한, 수직 평면은 제1 축(20)에 직각이고 시약 방출 포트(7)의 하부 단부에서 접선을 통과하는 제2 축(21)을 포함한다.
배출구 매니폴드 포트(4)는 상부 단부와 하부 단부 사이에서 수직 길이방향으로 연장된다. 배출구 매니폴드 포트(4)는, 제2 축(21)에서 만나는, 상부 내부 연부(8) 및 하부 내부 연부(9)를 포함하고, 수직 평면을 통과하는 섹션에서, 상부 내부 연부(8) 및 제2 축(21)에 의해서 경계지어지는 상부 표면 및 하부 내부 연부(9) 및 제2 축(21)에 의해서 경계지어지는 하부 표면을 정의한다.
하부 표면은 대부분이 시약 회로(11)와 제1 축(20) 사이에 위치된다.
방출 포트(7), 배출구 매니폴드 포트(4), 시약 유입구 매니폴드 포트(14), 및 시약 분배 포트(17)의 각각은 판(1)을 관통하는 홀에 의해서 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배출구 통로(5)는 반응 유체의 순환을 위한 복수의 배출구 덕트(6)를 포함하고, 배출구 덕트(6)의 각각은 제1 단부를 통해서 시약 배출구 매니폴드(4) 내로, 특히 시약 배출구 매니폴드(4)의 상부 내부 연부(8) 내로 개방되고, 제2 단부를 통해서 시약 방출 포트(7) 내로 개방된다.
배출구 덕트(6) 중 적어도 하나는 다른 배출구 덕트(6)보다 더 길다. 배출구 덕트(6)는 수직 길이방향에 직각인 방향으로 연장된다.
배출구 매니폴드 포트(4)의 하부 내부 연부(9)는 그 하부 단부에 위치되는 제1 라운딩, 및 제1 라운딩 방향으로 물의 유동에 대한 기울기를 형성하기 위해서 제1 축(20)과 교차되는 방향으로 연장되는 경사진 직선형 부분을 포함한다.
배출구 덕트(6) 중 적어도 하나는 제1 라운딩 내로 개방된다.
배출구 매니폴드 포트(4)의 상부 내부 연부(8)는 수직 길이방향으로 연장되는 일직선의 직선형 부분을 포함한다. 배출구 덕트(6) 중 적어도 하나는 일직선의 직선형 부분 내로 개방된다.
판(1)은 제1 횡방향 스트립(2), 제2 횡방향 스트립(12), 상부 연부(18)의 측의 상부 스트립, 하부 연부(19)의 측의 하부 스트립을 포함하고, 시약 회로(11)는 상부 스트립, 하부 스트립, 제1 횡방향 스트립(2), 및 제2 횡방향 스트립(12) 사이에서 판(1)의 중앙 부분에 배치된다.
시약 배출구 매니폴드 포트(4)는 제1 횡방향 스트립(2)에 배치된다. 시약 유입구 매니폴드 포트(14)는 제2 횡방향 스트립(12)에 배치된다.
판(1)은, 판(1)을 관통해서 형성되고 상부 스트립에 배치되는, 냉각 유체 유입구 매니폴드(13)를 포함한다. 판(1)은, 판(1)을 관통해서 형성되고 하부 스트립에 배치되는, 냉각 유체 배출구 매니폴드(15)를 포함한다.
냉각 유체 유입구 매니폴드(13)를 통과해서 도달하는 냉각 유체가 냉각 회로(3)에 진입한다. 사실상, 여기에서 냉각 면(10)에는 냉각 회로를 형성하기 위한 릴리프 및 함몰부가 제공된다. 판(1)의 냉각 면(10)은 다른 판(1)의 냉각 면(10)에 대면되어 냉각 회로를 형성한다. 실제로, 릴리프 및 함몰부는 하나의 판 또는 다른 판 또는 양 판들 상에 배치될 수 있다.
도 2는 도 1의 판(1)의 일부를 도시하고 있지만, 가시적인 면은 시약 회로(11)를 형성하는 릴리프 및 함몰부를 구비하는 반응 면(16)이다.
하부 표면은 전지가 사용 위치에 있을 때 물 유지 구역의 최대 체적의 범위를 정한다.
도 3은 3개의 판, 즉 1개의 양극 판(101) 및 2개의 음극 판(100)의 스택의 개략적인 부분 사시도를 도시한다.
연료 전지용 전지 모듈은 2개의 판(1), 및 2개의 판(1) 사이에 개재된 전극 멤브레인 조립체(미도시)를 포함한다.
전지 모듈의 2개의 판(1) 중 하나는 양극 판(101)이고, 전지 모듈의 2개의 판 중 다른 하나는 음극 판(100)이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제3 판(여기에서는 음극 판(100))은 전지의 제2 전지 모듈(여기에서, 제2 전지 모듈은 도 3에 부분적으로만 도시되어 있기 때문에, 하프 전지 모듈을 형성함)에 속한다.

Claims (10)

  1. 양자 교환 멤브레인 유형의 연료 전지용 판(1)으로서, 상기 판(1)은 사용 위치에 있을 때 수직 평면에 배치되며; 상기 판(1)은 서로 대향되는 반응 면(16) 및 냉각 면(10)을 포함하고; 상기 반응 면(16)은 전극 멤브레인 조립체에 대면되고 반응 유체의 순환을 위한 시약 회로(11)를 형성하는 릴리프 및 함몰부를 구비하며; 상기 시약 회로(11)는 시약 분배 포트(17) 내로 개방된 유입구를 포함하고; 상기 판(1)은 상기 시약 분배 포트(17)로부터 분리된 시약 유입구 매니폴드 포트(14)를 포함하고; 상기 시약 유입구 매니폴드 포트(14)는, 상기 시약 유입구 매니폴드 포트(14)를 상기 시약 분배 포트(17)와 유체 연통시키는 유입구 통로를 통해서, 시약을 상기 시약 회로(11)의 유입구에 공급하도록 배치되고; 상기 시약 회로(11)는 시약 방출 포트(7) 내로 개방된 배출구를 포함하고; 상기 판(1)은 상기 방출 포트(7)로부터 분리된 시약 배출구 매니폴드 포트(4)를 포함하고; 상기 배출구 매니폴드 포트(4)는, 상기 배출구 매니폴드 포트(4)를 상기 방출 포트(7)와 유체 연통시키는 배출구 통로(5)를 통해서, 상기 시약 회로(11)를 빠져나가는 시약을 회수하도록 배치되고; 상기 판(1)의 수직 사용 위치는 상기 판(1)의 상부 연부(18)와 하부 연부(19) 사이에서 수직 길이방향을 정의하고; 상기 방출 포트(7)는 상부 단부와 하부 단부 사이에서 수직 길이방향으로 연장되고; 상기 수직 평면은 상기 수직 길이방향으로 연장되고 상기 배출구 매니폴드 포트(4)의 가장 넓은 폭의 절반을 통과하는 제1 축(20)을 포함하고, 상기 폭은 수직 평면에서 그리고 상기 제1 축(20)에 직각인 방향으로 측정되며; 상기 수직 평면은 상기 제1 축(20)에 직각이고 상기 시약 방출 오리피스(7)의 하부 단부에서 접선을 통과하는 제2 축(21)을 포함하고; 상기 배출구 매니폴드 포트(4)는 상부 단부와 하부 단부 사이에서 수직 길이방향으로 연장되고; 상기 배출구 매니폴드 포트(4)는, 상기 제2 축(21)에서 만나는, 상부 내부 연부(8) 및 하부 내부 연부(9)를 포함하고; 상기 배출구 매니폴드 포트(4)는, 상기 수직 평면을 통과하는 섹션에서, 상기 상부 내부 연부(8) 및 상기 제2 축(21)에 의해서 경계지어지는 상부 표면 및 상기 하부 내부 연부(9) 및 상기 제2 축(21)에 의해서 경계지어지는 하부 표면을 포함하고; 상기 하부 표면은 대부분이 상기 시약 회로(11)와 상기 제1 축(20) 사이에 위치되는, 판(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방출 포트(7), 상기 배출구 매니폴드 포트(4), 상기 시약 유입구 매니폴드 포트(14), 및 상기 시약 분배 포트(17)는 상기 판(1)을 관통하는 홀에 의해서 각각 형성되는, 판(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배출구 통로(5)는 반응 유체의 순환을 위한 복수의 배출구 덕트(6)를 포함하고, 상기 배출구 덕트(6)의 각각은 제1 단부를 통해서 상기 시약 배출구 매니폴드(4) 내로, 특히 상기 시약 배출구 매니폴드(4)의 상부 내부 연부(8) 내로 개방되고, 제2 단부를 통해서 상기 시약 방출 포트(7) 내로 개방되는, 판(1).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배출구 덕트(6) 중 적어도 하나는 다른 배출구 덕트(6)보다 더 길고, 상기 배출구 덕트(6)는 특히 수직 길이방향에 직각인 방향으로 연장되는, 판(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출구 매니폴드 포트(4)의 하부 내부 연부(9)는 그 하부 단부에 위치되는 제1 라운딩, 및 상기 제1 라운딩 방향으로 물의 유동에 대한 기울기를 형성하기 위해서 상기 제1 축(20)과 교차되는 방향으로 연장되는 경사진 직선형 부분을 포함하는, 판(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판(1)은 제1 횡방향 스트립(2), 제2 횡방향 스트립(12), 상기 상부 연부(18)의 측의 상부 스트립, 상기 하부 연부(19)의 측의 하부 스트립을 포함하고, 상기 시약 회로(11)는 상부 스트립, 상기 하부 스트립, 상기 제1 횡방향 스트립(2) 및 상기 제2 횡방향 스트립(12) 사이에서 상기 판(1)의 중앙 부분에 배치되는, 판(1).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 시약 배출구 매니폴드 포트(4)는 상기 제1 횡방향 스트립(2)에 배치되고, 상기 시약 유입구 매니폴드 포트(14)는 상기 제2 횡방향 스트립(12)에 배치되는, 판(1).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 판은 상기 판(1)을 관통해서 형성되고 상기 상부 스트립에 배치되는 냉각 유체 유입구 매니폴드(13)를 포함하고, 상기 판은 상기 판(1)을 관통해서 형성되고 상기 하부 스트립에 배치되는 냉각 유체 배출구 매니폴드(15)를 포함하는, 판(1).
  9. 연료 전지용 모듈, 특히 양자 교환 멤브레인 연료 전지용 전지 모듈로서, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 청구된 바와 같은 2개의 판(1), 및 상기 판들 사이에 개재된 전극 멤브레인 조립체를 포함하는, 전지 모듈.
  10. 제9항에 청구된 바와 같은 전지 모듈의 스택을 포함하는, 특히 양자 교환 멤브레인을 갖는, 연료 전지.
KR1020247005226A 2021-07-23 2022-06-22 연료 전지 판 KR20240036047A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2108028A FR3125646B1 (fr) 2021-07-23 2021-07-23 Plaque de pile à combustible
FRFR2108028 2021-07-23
PCT/EP2022/067048 WO2023001477A1 (fr) 2021-07-23 2022-06-22 Plaque de pile à combustible

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240036047A true KR20240036047A (ko) 2024-03-19

Family

ID=78086467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247005226A KR20240036047A (ko) 2021-07-23 2022-06-22 연료 전지 판

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4374438A1 (ko)
KR (1) KR20240036047A (ko)
CN (1) CN117616604A (ko)
FR (1) FR3125646B1 (ko)
WO (1) WO2023001477A1 (ko)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8603695B2 (en) * 2007-06-22 2013-12-10 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell assembly manifold heater for improved water removal and freeze start
US9083008B2 (en) * 2010-04-22 2015-07-14 GM Global Technology Operations LLC Formed plate assembly for PEM fuel cell
FR2997560B1 (fr) * 2012-10-25 2015-04-24 Air Liquide Plaque de pile a combustible et empilement de cellules comprenant une telle plaque
JP5749703B2 (ja) * 2012-12-10 2015-07-15 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP6258839B2 (ja) * 2014-11-13 2018-01-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータ、燃料電池用集電板、燃料電池、および燃料電池スタック
KR102587079B1 (ko) * 2016-12-14 2023-10-10 현대자동차주식회사 연료전지용 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 스택

Also Published As

Publication number Publication date
FR3125646A1 (fr) 2023-01-27
FR3125646B1 (fr) 2023-11-24
EP4374438A1 (fr) 2024-05-29
WO2023001477A1 (fr) 2023-01-26
CN117616604A (zh) 2024-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7325163B2 (ja) 燃料電池膜加湿器
CN109585874B (zh) 燃料电池用隔离部件和燃料电池堆
JP4960415B2 (ja) 燃料電池
JP2000012051A5 (ko)
US9608282B2 (en) Fuel cell having perforated flow field
US9484590B2 (en) Fuel cell header wedge
JP2005228622A (ja) レドックスフロー電池セル
US20210210769A1 (en) Separator plate for an electrochemical system
JP6772200B2 (ja) 発電セル
CA2971083C (fr) Stack of cells of a fuel cell and fuel cell comprising such a stack
JP4887285B2 (ja) 平面図形利用率を最大限にする燃料電池反応物流れ区域
KR20240036047A (ko) 연료 전지 판
US20050069749A1 (en) Flow field plate arrangement
KR101534940B1 (ko) 연료전지용 분리판 및 이를 이용한 연료전지
EP2054965B1 (en) Bipolar separators with improved fluid distribution
CN218731068U (zh) 燃料电池双极板
US9425467B2 (en) Fuel cell plate and stack of cells comprising such a plate
JP4578997B2 (ja) 燃料電池用セパレータ及び燃料電池
US7807309B2 (en) Integrated coolant header venting for a fuel cell stack
US11239476B2 (en) Fuel cell system and fuel cell vehicle
JP2008293835A (ja) 燃料電池
KR102680450B1 (ko) 연료전지 적층 구조체 및 이를 포함하는 연료전지 시스템
US20230187660A1 (en) Plate device for a fuel stack and fuel cell device comprising the same
CN217822880U (zh) 一种固体氧化物燃料电池电堆的气流分配板
JP4930819B2 (ja) 燃料電池