SE532057C2 - Flödesplatta för användning i en bränslecellstapel - Google Patents

Description

532 IT35? lång singelkanal på den andra sidan, dvs. att ge möjlighet att placera flödeskanaler från cell till cell av alla geometriska former. 0 Att korrosion i hål kan elimineras, efiersom alla hål och kanter på plåten kan giutas in i ramens massa, vilket är speciellt fördelaktigt i samband material där det föreligger risk för galvanisk korrosion. 0 Åstadkomma en bipolär elektrod som kan ge en minskad bygghöjd (i en riktning vinkelrätt mot elektroden) jämfört med tidigare kända bipolära elektroder. 0 Kunna öka isolationsavståndet mellan de elektriskt ledande delarna hos bipolära elektroder i en' bränslecellsstapel, tack vare att ramen skapas i ett isolerande material. 0 Att kurma producera flödesplattor till lägre kostnad.

Vid en bipolär elektrod och/eller separatorplatta av det inledningsvis nämnda slaget uppnås ett eller flera av dessa ändamål genom att anordna elektroden i enlighet med patentkraven.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV DE BIFOGADE RITNINGARNA I det följande kommer uppfinningen att beskrivas närmare med hänvisning till föredragna utiöringsfonner och de bifogade ritningama.

Fig. l är en planvy av den ena sidan av en forsta utfóringsfonn av en bipolär elektrod enligt uppfinningen med en kanalmönsterfórsedd skiva, som här är fyrkantig och har kanaler som sträcker sig ut till två motstående sidokanter av skivan, och som är infattad i en tämingsram försedd med partier som bildar kanalkrökar, F ig. 2a är en perspektivvy av skivan i Fig. 1 innan den infattats i ramen, Fig. Zb är en tvärsnittsvy av en skiva enligt ett alternativt utforrnande, Fig. 3 är en tvärsnittsvy enligt linjen III-III i Fig. 1, Fig. 4 är en tvärsnittsvy enligt linjen IV-IV i Fig. l, Fig. 5 är en tvärsnittsvy enligt linjen V~V i Fig. l, 535? Fig. 6 är en planvy av den ena sidan av en andra uttöringsfonn av en kanalmönster- försedd skiva, som här är fyrkantig och har ett rarnoniråde som omger kanalrnönstret, vilken skiva skall infattas i en tätningsrarn försedd med partier som bildar kanalkrökar enligt uppfinningen, Fig. 7 är en tvärsníttsvy enligt linjen VII-VII i Fig. 6, Fig. 8 är en tvärsnittsvy enligt linjen VIII-VIII i Fig. 6, Fig. 9 är en delvy av det övre vänstra hörnet i Fig. 5, efter att skivan törsetts med en tätningsrarn med partier som bildar kanalkrökar för att bilda den andra föredragna utföringsforrnen av en bipolär elektrod enligt uppfinningen, Fig. 10 är en tvärsnittsvy enligt linjen X-X i Fig. 9, Fig. 11 är en tvärsnittsvy enligt linjen XI-XI i Fig. 9, F ig. 12 är en delvy av det övre vänstra hörnet i Fig. 5, efter att skivan försetts med en tätningsram med partier som bildar kanalkrökar för att bilda en tredje föredragen utföringsforrn av en bipolär elektrod enligt uppfinningen, Fig. 13 är en tvärsnittsvy enligt linjen XIII-XIII i Fig. 12, Fig. 14, 15 och 16 respektive 14a, l5a och l6a visar några olika medelst de kanal- kröksbildande rampartierna åstadkomna kanalmönster på den ena sidan av en bipolär elektrod enligt uppfinningen, respektive den andra sidan, och Fig. 17 visar en alternativ utföringsfonn enligt uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Fig. 1, 3 och 4 visar principerna för ett utförande enligt uppfinningen av en bipolär elektrod, innefattande en skiva enligt Fig. 2a respektive 2b för användning i en bränslecellstapel. En dylik bränslestapel innefattar minst en elektriskt ledande bipolär elektrod, företrädesvis ett flertal, och ett protongenomsläppligt mernbran (peng. ”proton exchange membrane”) på var sida om varje bipolär elektrod, Enligt uppfinningen består den i Fig. 1, 3, 4 och 5 visade bipolära elektroden av en enda skiva 1, som visas bäst i Fig. 2a, med en godstjocklek i intervallet 0,1 - l mm, företrädesvis max 0,5 mm och mer föredraget max 0,2 mm. Ett mönster av öppna kanaler 3 på ena skivsidan respektive mönster av öppna kanaler 23 på den andra skivsidan anbringats på sådant sätt, att dalar 4, 24 i mönstret på den ena sidan av skivan bildar åsar 25, 5 på den andra sidan. Det mönstrade partiet av skivan kan såsom visas i Fig. 2a exempelvis ha ett i huvudsak sinusformigt tvärsnitt varigenom samma bredd Bl, B2 erhålls i kanalen 3 på första sidan som i kanalerna 23 på andra sidan.

I andra utföringsformer såsom visas i Fig. 6 och F ig. 7, har åsar och dalar ett i huvudsak likbent parallelltrapetsforrnigt tvärsnitt. Vidare kan såsom visas i Fig. 2b bredden av dalarna skilja sig från bredden av åsarna, varvid breda dalar och smala åsar på ena sidan motsvaras av breda åsar och smala dalar på den andra sidan, varigenom kanaler 3 med större bredd Bl bildas på första sidan och kanaler 23 med mindre bredd B2 på andra sidan. Denna möjlighet kan t.ex. vara av intresse i bränsleceller.

Vidare är enligt uppfinningen skivan 1 infattad i en elektriskt isolerande tätningsram 9 med en total tjocklek H som företrädesvis är väsentligen densamma (se Fig. 3) som höj den h av skivan l, så att ytorna 90A respektive 90B ligger i samma nivå som respektive åsar 5, 25 , varigenom ett gemensamt tätande plan Pl, respektive P2, för skiva 1 och tätning 9 bildas på vardera sida. Härigenom kan enkelt elektroden anordnas på tätande vis mot en plan motstående yta 39°, se Fig. 4.

Av figurerna framgår även att skivan 1 (här exemplifierad för motström) är försedd med hål 7, 28 för inlopp av reaktanter till kanalerna 3, 23 på de två sidorna av skivan 1, samt hål 27, 8 för utlopp av bildade reaktionsprodukter från kanalerna 3, 23. En första fördjupning 10, 31 i tätningsramen 9 åstadkommer en flödesväg mellan vart och ett av inloppshålen 7, 28 och en angränsande ände av en kanal, 3 respektive 23.

En andra fördjupning ll, 30 i tätningsrarnen 9 åstadkommer en flödesväg mellan vart och ett av utloppshålen 27, 8 och en angränsande ände av en kanal 3 respektive 23.

Vidare finns ett flertal ytterligare fördjupningar i tätningen 9 som bildar ett flertal kanalpartier 12, 32, som vart och ett förbinder en godtycklig dal 4, 24 med en efterföljande, föregående eller parallellkopplad dal på samma sida av skivan l, så att det bildas åtminstone en strömningskanal 3, 23 från varje inloppshål 7, 28 till respektive utloppshål 8, 27. 532 H5? Vid den i Fig. l, 2a, 3 - 5 visade utföringsformen bildar varje kanalparti 12 och 32 ett U. Mellan skänklama i varje U-formigt kanalparti 12 och 32 finns en tätningsdel/ flödesspärr 9” vid änden av den äs, 5 respektive 25, som kanalpartiet 12, 32 kringränner. Vidare finns det mellan varje sådant U-forrnigt kanalparti 12, 32 en tämingstunga 9°, som från en yttre del av tätningsrarnen 9 sträcker sig in till den mellanliggande åsen 5 respektive 25 och tätar mot dennas ände och då även mellan kanalpartierna 12, 32. Flödesspärrarna 9” och tätningstungoma 9” sträcker sig alltså förbi sidokanterna 100 av skivan l, vilket åstadkommes vid tillverkningen då skivan l gjuts in i materialet som bildar tätningen 9.

Genom att skivan l med dalar 4, 25 och åsar 5, 25 kan ges en enkel form, och de kanalpartier 12, 32, som erfordras för att förbinda dalarna till att bilda strömnings- kanaler 3, 23 för reaktanter och bildade reaktionsprodukter, förläggs i den ornslutande ramen 9, kan större flexibilitet erhållas och kan tillverkníngstörfaranden väljas, som är mateiial- och kostnadsbesparande, och om så önskas den färdiga bipolära elektrodens bygghöjd göras mindre än tidigare. Således kan, tack vare att dessa kanalpartier 12, 32 formas i tätningen 9, mycket stor variation av flödesmönster erhållas, med möjlighet att samtidigt enbart nyttja skivor l av ett begränsat antal utformningar.

I den uttöringsforrn som visas i Fig. 2b är dalarna 4 på den ena sidan av skivan l bredare och åsarna 5 smalare än på den andra sidan, så att kanalerna 3 på ena sidan blir bredare Bl än B2 av kanalerna 23 på andra sidan. Då kan i en bränslecellsapplikation t.ex. luft ledas i de bredare dalarna påskivans ena sida och vätgas i de smalare dalarna på den andra sidan av skivan.

Vid ett motströmsförfarande gäller att det vid ett forsta hörn belägna inloppshålet 7, via inloppskanalen 10 för rakt in till kanalen 3, på den ena sidan av skivan 1. Via kanalpartierna 12, som förbinder intilliggande dalar 4, kommer så kanalen 3 att i ett meanderlopp, via den raka utloppskanalen ll utmynna i utloppshålet 8 som är beläget i närheten av ett diagonalt motsatt, andra hörn. På motsvarande vis löper förbindelsen mellan det andra inloppshålet 28, som är beläget vid det andra hörnet och det andra utloppshålet 27, genom kanalen 23 på andra sidan. Till skillnad från kanalema 10, ll på ovansidan kommer in/utloppskanalerna 30, 31 på undersidan att löpa i vinkel till kanalen 23. 5332 llêš? I ett medströmsutförande av den visade bipolära elektroden nyttjas exakt samma konstruktion men för inlopp/utlopp gäller det omvända, dvs. hålen 7, 27 för inlopp av reaktanter är anordnade i närheten av varandra och hålen 8, 28 för utlopp av bildade reaktionsprodukter är likaledes anordnade i närheten av varandra.

Tätningsramen 9 kan också vara försedd med hål 19 för inlopp och utlopp av t.ex. ett kylmedium, som är avsett att i stället för en reaktant strömma i kanalen/ erna på den ena sidan av skivan 1 när kylning erfordras, och hål 20 för icke visade dragstänger som håller samman plattorna i en bränslecellstapel. De extra hålen 19 kan vara förbundna med dalarna 4 eller 24 genom icke visade fördjupningar i tätningsrarnen 9.

I utíöringsfonnen som beskrivits ovan är sidokantema 100 på skivan 1 helt inkapslade i en elektriskt isolerande tätningsram 9. Tätningsrarnen 9 är försedd med urtagriingar, som ger flödesförbindelser dels från varje reaktantinloppshål till respektive kanal, 3, 23 dels från varje kanal till respektive utloppshål för bildade reaktionsprodukter och dels förbindelse mellan dalar som skall förbindas.

Företrädesvis är materialet i tätningsrarnen 9, 29 respektive 49, 54 valt ur en grupp material som är tillräckligt beständiga mot de använda reaktantema och de bildade reaktionsprodtilrterna, och de leder inte elektricitet. Företrädesvis är åtminstone de flesta av dalarna 4, 24 raka och lika långa. Vid de i Fig. 1 - 5 och 2b visade utföringsforrnerna täcker kanalmönstret i huvudsak hela skivan 1, så att dalarna 4, 24 har fullt djup och åsarna 5, 25 har full höjd ut till två motstående kanter 100 av skivan 1. Skivor enligt denna utföringsfonnen kan tillverkas enkelt, t.ex. genom bockning av plåt.

I Fig. 3 och 4 indikeras att den bipolära elektroden i en bränslecellstapel på båda sidor omges av en MEA 39. Vidare såsom visas i tvärsnitten av Fig. 1, dvs. Fig. 3, 4 och 5, är höjden h' av kanaldelama 12, 32, respektive även inlopps- och utloppskanaler 10, 11, 30, 31 anordnade med sådant djup att de inte överstiger H/2, dvs. h” < 0,5 H. Härigenom möjliggörs att en kanaldel 12 upptill kan anordnas i samma tvärsnittsplan som en kanaldel 32 nedtill. En utformning av kanaldelarna 12, 32 kan väljas, som gör att tvärsnittsytan är i allt väsentligt konstant i ett plan vinkelrätt mot flödesriktníngen, så att väsentligen samma flödesmotstånd råder i varje kanal 3, 23 oavsett var i kanalen. Detta innebär att företrädesvis bör bredden av skänklarna i de U-formiga partierna 12, 32 vara väsentligt bredare än bredden B1, B2 av kanalen mitt i skivan 1, då djupet h” i dessa kanaldelar 12, 32 är väsentligt mindre än djupet h mitt i kanalerna 3, 23 i skivan 1. För de fall tryckfall önskas, t.ex. att Ûš? åstadkomma ett visst läckflöde genom MEA”ts gasdiffiisionslager mellan intilliggande kanaler (och därigenom öka ”den aktiva ytarP/utbytet), kan kanaldelama 12, 32 väljas med mindre tvärsnittsarea.

Själva membranet betecknas med 33, vilket på båda sidor försedd med gasdiffusions- lager 34, 35. På i sig känt vis är membran 33 och gasdiffiisionslager 34, 35 anpassade till den reaktion som ska utföras i bränslecellen. Ett gasdiffusionslager 34, 35 är elektriskt ledande och kan exempelvis bestå av kolfiberfilt eller av grafitpapper. Den enhet 39 som består av själva rnembranet 33 och gasdiffiisionslager 34, 35 kallas ibland för MEA (eng. ”membrane electrode assembly”). Också den kan med fördel ha ett ramområde som är inkapslat av en tätningsram 36, varvid membranenhetens tätningsram anligger tätande mot den bipolära elektrodens. I en bränslecellsstapel anligger det ena gasdiffiisionlager 34 mot topparna på åsarna 5 på den ena sidan av den bipolära elektroden för avgränsning av de mellan åsarna 5 liggande kanalerna 4, och det andra gasdiffiisionlagret 35 anligger mot topparna av åsarna 25 på den andra sidan av den bipolära elektroden för avgränsning av de mellan åsarna 25 liggande dalarna 24. Självfallet är också membranenheten 39, eller dess tätníngsram 36, försedd med hål som motsvarar dem i den bipolära elektroden.

Vid utföringsforrnerna enligt Fig. 6 - 13 är kanalmönstret 2, 22 såsom bäst visas i Fig. 6 - 8 anordnat i ett centralt parti av skivan 1 och omges av ett ramområde 6, 26, i vilket ramområde 6, 26 hål anordnats för inlopp 7, 27 (om medström) av reaktanter till kanalema 3, 23 på de två sidorna av skivan l. Skivan 1 är också försedd med hål för utlopp 8, 28 av bildade reaktionsprodtikter från kanalema 3, 23 på de två sidorna av skivan 1, och åtminstone de flesta av kanalerna 3, 23 är raka och lika långa och slutar vid raniornrådet 6, 26. Även i detta fall är såsom visas i Fig. 9 ~ 13 de kanalpartier 12, 32 som erfordras tör att förbinda dalarna 4, 24 till att bilda strömningskanaler för reaktanter och bildade reaktionsprodukter förlagda i den omslutande ramen 9. I denna uttöringsfonn är dock dalarna/åsarna bockade in i skivan så att täta ändväggar 4°, 24” förbinder dalarna 4, 24 med ramområdet 6, 26.

Enligt en töredragen utfóringsfonn är det lämpligt att skivan 1 består av plåt med en godstjocklek av högst l mm, företrädesvis 0,1 - 0,8 mm, varigenom såväl tillverkningskostnader som bygghöjd kan hållas nere.

En speciellt lämplig pressmetod för åstadkommande av kanalmönstret 2, 22 är adiabatisk pressning och med anledning därav intöres härmed WO 0183132 som referens.

I en alternativ utföringsforrn består skivan 1 av en polymer, som har god ledningstörmåga för elektricitet, och är resistent mot reaktanter som tillförs till eller bildas i bränslecellstapeln.

Ramområdet 6, 26 är beläget i ett plan P av den bipolära elektroden, vilket plan är beläget mellan åstopparna 5 på den ena sidan och åstoppama 25 på den andra sidan av elektroden. Planet kan ligga mitt emellan åstopparna på ena sidan och åstopparna på andra sidan av skivan. Det är också möjligt, om så önskas, att förskjuta planet i riktning mot åstopparna på den ena sidan för att öka tryckfallet på ena sidan av skivan, samtidigt som en minskning av tryckfallet på den andra sidan av skivan kan medges.

När den i F ig. 6 - 13 visade skivan 1 ska användas som bipolär elektrod i en bränsle- cellstapel är det för att erhålla bästa skydd mot korrosion och bästa elektriska isolation, lämpligt, såsom bäst visas i Fig. 9 - 13, att ramområdet 6 är helt inkapslat i en elektriskt isolerande tåtningsram 9 med fördjupningar 10, 30 som förbinder dels varje reaktantinlopp 7, 27 med respektive kanal 3, 23, och fördjupningar 11, 31 som förbinder varje kanal 3, 23 med respektive reaktionsproduktsutlopp. Fig. 9 tydliggör att i det föredragna utförandet omsluts varje hålkant i plattan 1 (se t.ex. 7'), av tätningsmaterialet i tätningsramen 9, varigenom isolationsvägen väsentligen ökas mellan ledande ytor.

Såsom framgår av planvyema och tvärsnitten i Fig. 6 ~ 13 ger uppfinningen en möjlighet till mycket stor flexibilitet även då ett ramområde 6, 26 nyttjas. Se t.ex.

Fig. 9 och Fig. 12, däri allt väsentligt samma slags skiva 1 med ram 6, 26 nyttjats, men där tätningsramen 9 givits väsentligen olika utformning. I Fig. 9 har kanaldelar 12 utformats i tätningsramen 9, genom väsentligen U-fonniga urtagriingar, i likhet med vad som redan beskrivits i samband med Fig. 1 - 5. Till skillnad från Fig. 1 - 5 är dock inte egentligen den tätningsdel 9' som är placerade mellan de U-forrniga skänklarna nödvändig i tätande syfte.

I en utföringsform enligt Fig. 6 - 13, där kanalerna 3, 23 är anordnade, utan hål i plattan 1, med täta ändytor 4”, 24', som styr flödet, finns nämligen ingen risk för tvårflöde från ena sidan till den andra via änden av en dal 4, 24. Däremot kan det i många applikationer vara fördelaktigt att ändå anbringa dylika U-formiga delar av tätningsmaterialet 9°, för att ge ytterligare stöd åt det membran som skall vila mot elektroden.

Enligt det i Fig. 9 visade utförandet tvingas flödet (vid medström) att inflöda via inloppshålet 7 och genom urtagningen 10 i tätningsmaterialet 9 in i den dal 4 som ligger kopplad därtill och som bildar början av kanalen 3 på den översta sidan (sett i Fig. 9) av elektroden. Sedan kommer kanalen att löpa meanderrnässigt till ett utloppshål (ej visat) i enlighet med vad som tidigare beskrivits. På motsvarande vis kan kanalerna vara anordnade på motstående sida.

I Fig. 12 visas att istället för ett meanderformigt flöde kan med enkelhet även ett parallellt flöde åstadkommas genom att helt enkelt öppna upp flödesvägarna i tätningsrarnen 9, så att inloppshålet 7 är i direkt förbindelse med var och en av de parallellt liggande dalarna 4. Det inses att olika slags kombinationer enligt denna principmodell medger mycket stor variation av flödesmönster, speciellt i kombination med möjligheten att positionera planet P på olika avstånd och/eller nyttja olika bredd Bl, BZ av kanalerna på respektive sida.

I Fig. 14 - 16 illustreras på schematiskt vis, genom att visa olika flödeskanaler, den enorma flexibilitet som kan erhållas med uppfinningen, genom att indikera enbart ett fåtal möjliga utföringsexempel, där i den vänstra kolumnen ena sidan av en tänkt elektrod enligt uppfinningen visas och i den högra kolumnen dess baksida. l Fig. 14 visas att man med hjälp av uppfinningen enkelt kan åstadkomma ett flertal parallella kanaler på en sida med så kallade ”dead ends”, vilket kan vara föredraget i vissa applikationer t.ex. i samband med vätgas. Saintidigt kan man på en andra sida därom enbart koppla varannan dal i ett meandermönster, så att total flödesväg på baksidan blir väsentligt kortare än på framsidan, vilket är en applikation som är önskvärd i vissa sammanhang.

I Pig. 15 visas en variant där enbart ett fåtal av de föreliggande dalarna nyttjas fór genornflöde på ena sidan, medan baksidan (l 5A) ges ett mer traditionellt meander- mönster.

I Fig. 16 visas att med samma skiva kan även drastiskt förändrad flödesväg erhållas på bak- respektive framsida genom att i likhet med vad som beskrivits ovan sammankoppla t.ex. var fjärde dal på ena sidan, Fig.16, medan varje nåstintilliggande dal sammankopplas på andra sidan, Fig. 16 A. Denna möjlighet att variera flödesmönstret är således en stor fördel enligt uppfinningen.

I en i Fig. 17 visad alternativ utföringsforrn är skivan 41 rund och är i huvudsak cirkulär. I skivan 41 har ett mönster 42 av öppna kanaler 43 på ena skivsidan respektive ett icke visat mönster av öppna kanaler på den andra skivsidan anbringats på sådant sätt, att mellan åsar 45 liggande dalar 44 i mönstret på den ena sidan av skivan bildar mellan dalar liggande åsar på den andra sidan och omvänt. Närmare bestämt utgörs kanalmönstret av en enda ås och bredvidliggande kanal som spiralformigt sträcker sig inåt. Om så önskas är det dock självfallet möjligt att låta två eller fler parallella åsar med angränsande dalar sträcka sig spiralformigt över det mönstrade området, så att det bildas ett motsvarande antal kanaler på var sida av skivan. Ett ramområde 46, som sträcker sig runt skivans omkrets, är försett med ett första hål 47 för inlopp till eller utlopp från kanalerna 43 på den ena sidan av skivan 41 och i anslutning till det första hålet 47 ett andra hål 67 för inlopp till eller utlopp från kanalerna på den andra sidan av skivan 41. Ett centralt, inre område 53 är försett med ett första hål 48 för utlopp från eller inlopp till kanalerna 43 på den ena sidan av skivan och i anslutning till det första hålet 48 i det centrala området 53 ett andra hål 68 för utlopp från eller inlopp till kanalerna på den andra sidan av skivan.

Både ramområdet 46 och det centrala inre området 53 är belägna i ett plan av den bipolära elektroden, vilket plan är beläget mellan åstopparna 45 på den ena sidan och åstopparna på den andra sidan av elektroden. Liksom i utföringsformen enligt Fig. 3 - 6 kan planet utgöras av ett medianplan, som ligger mitt emellan åstopparna på ena sidan och åstopparna på andra sidan av skivan. Det är också möjligt, om så önskas, att förskj uta planet i riktning mot åstopparna på den ena sidan.

Vid den i Fig. 17 visade utföringsformen av skivan 41 finns ytterligare hål anordnade i ramområdet 46, nämligen hål 59 för exempelvis till-/bortförsel av ett strömmande medium, t.ex. kylvatten, och hål 60 för genomföring av icke visade dragstänger för axiell sammanhållning av en bränslecellstapel.

Vidare visas att rarnområdet 46 och det centrala inre området 53, i likhet med vad som beskrivits ovan vid andra utföringsformer, lämpligen är helt inkapslade i en 11 elektriskt isolerande tätningsram 49 respektive inre tätningsrarn 54 med fördjupningar 50, 70 som förbinder dels varje reaktantinlopp 47, 67 med kanal 43 respektive angränsande kanal på skivans 41 andra sida, och fördjupningar 51, 71 som förbinder den andra änden av dessa kanaler med respektive reaktionsprodulrtsutlopp 48, 68. Tätningsrarnen 49 och den inre tåtningsramen 54 finns naturligtvis på båda sidor av skivan 41. Vidare kallas i detta sammanhang den inre tätningsramen 54 något oegentligt för ram, fast den i den visade uttöringsforrnen inte ramar in något centralt område.

Om plåten i skivan 1, 41 består' av ett material som angrips av 'reaktanterna eller de bildade reaktionsprodukterna, är det lärnpligt att båda sidor av skivan 1, 41 är försedda med ett tunt skyddsskikt av ett material som inte angrips. När så skivans ytterkanter och hålen 7, 8, 27, 28, 19, 20, 47, 48, 59, 60, 67, 68 i skivan tillverkas genom exempelvis stansning, kommer ytterkanterna och hålens insidor att uppvisa områden som är oskyddade och alltså kan angripas av reaktanterna och/eller reaktionsprodulrtema. Det är därför lämpligt att tätningsramarna 9, 49 och 54 kapslar in även skivans kanter och hålkanten í hålen 7, 8, 27, 28, 19, 20, 47, 48, 59, 60, 67, 68, så att dessa skyddas mot reaktanterna och/eller reaktionsprodukterna samt mot galvanisk korrosion mellan skyddsskiktet och basmaterialet i skivan 1, 41.

Inkapslingen av ytterkantema ger även skydd mot oönskad elektrisk kontakt.

Den bipolära elektroden och/eller separatorplattan enligt uppfinningen medger följande fördelar, t.ex. vid bygge av en bränslecellstack.

Enkel och billig tillverkning av en bipolär elektrod/separatorplatta med komplexa mönster. lsolation av ytterkanter, skruvhå1m.m. vid stackbygget löses enkelt genom att välja ett isolerande material i ramen, vilket underlättar monteringen. Behovet av lösa packningar reduceras. Korrosion i hål elimineras, eftersom alla hål och kanter på plåten giuts in i ramens massa. Tätning runt in- och utlopp blir enkel, eftersom det är möjligt att skapa designer som är kostsarmna att skapa i metall.

I en traditionell stack kan man få elektrisk överledning mellan plattorna genom flödeskanalerna från cell till cell, då isolationsavståndet där endast är membranets tjocklek. När ramen skapas i ett isolerande material kommer detta isolationsavstånd att ökas dramatiskt. 12 Uppfinningen begränsas inte av det ovan beskrivna utan kan varieras inom ramarna för de efterföljande patentkraven. Det inses att principen ger möjlighet att placera flödeskanaler både i ytterkant och inuti mönstret på flödesplattor av alla geometriska former.

Genom val av lämpligt material i ramen kommer trycket i stacken att fördelas jämnt över stacken.

Olika flödesmönster kan skapas på de två sidoma av den bipolära elektroden/ flödesplattan, t.ex. parallella kanaler på den ena sidan och en enda lång singelkanal på den andra sidan.

Olika material kan blandas i ramen för att ge den exakt rätt egenskaper på rätt ställe från både kemisk och mekanisk synvinkel.

Själva skivan kan tillverkas av ett flertal olika material och med flera olika metoder, t.ex. pressning/bockning av tunn metallplåt.

Två olika flödesplattor kan sammanfogas och gjutas in for att åstadkomma olika mönster på båda sidoma och/eller skapa extra kanaler mellan plattorna t.ex. för kylning.

Styrtappar kan enkelt gjutas in, så att stacken inte går att montera fel.

INDUSTRIELL TILLÄMPBARHET Den ovan beskrivna flödesplattan enligt uppfinningen är främst avsedd att användas i bränsleceller av det slag som drivs med vätgas och som oxidationsmedel använder luft eller syrgas, men fackmannen kan naturligtvis enkelt och utan uppfinningsarbete modifiera den inom ramen för de efterföljande patentkraven, så att den kan användas inom närliggande områden.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 05? PATENTKRAV l. F lödesplatta, för användning i en bränslecellstapel, vilken omfattar minst en skivformig flödesdel (1) med dalar (4, 24) på ömse sidor och en vid flödesdelen (1) anordnad tätningsram (9), varvid flödesdelen omfattar en skiva (1) infattad i en, företrädesvis elektriskt isolerande, tätningsram (9), som är försedd med kanalpartier (12, 32), som förbinder åtminstone några av nämnda dalar (4, 24) till ett flödesmönster, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda tätningsram (9) är försedd med åtminstone två inloppshål respektive åtminstone två utloppshål (8, 28, 7, 27) för reaktanter till, respektive reaktionsprodukter från, kanaler (3, 23) på de två sidorna av skivan (1) samt första respektive andra fördjupning (1 l, 31, 10, 30) i tätningsramen (9) för åstadkommande av flödesvägar mellan vart och ett av inlopp/utlopps-hålen (8, 28, 7, 27) och en ände av en dal (4 respektive 24). Flödesplatta enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda skiva (1) är utformad med öppna kanaler (3, 23) anbringade på sådant sätt, att dalar (4) på den ena sidan av skivan bildar åsar (25) på den andra sidan och omvänt. . Flödesplatta enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda skiva (1) har en godstjocklek av högst 2 mm, företrädesvis 0,05-0,8 mm, mer föredraget max 0,5 mm. Flödesplatta enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att ett flertal kanalpartier (12, 32), som vart och ett förbinder en godtycklig dal (4, 24) av skivan (l) med en efterföljande, föregående eller parallellkopplad dal på samma sida av skivan (l), så att det bildas nämnda flödesmönster på vardera sida från varje inloppshål ut över åtminstone i huvudsak hela skivan (l) till respektive utloppshål. Flödesplatta enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a d a v att dalarna på den ena sidan av skivan (l) är bredare och åsarna smalare än på den andra sidan. Flödesplatta enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att tjockleken (H) av tätningsramen (9) är väsentligen densamma som höjden (h) av skivan ( l ). Flödesplatta enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v att höjden (h”) i den huvudsakliga utsträckningen av nämnda kanalpartier (12, 32) är mindre än H/2. l0 15 20 25 30 35 10. ll. 12. 13. 14. 15. 16. Flödesplatta enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone de flesta av dalarna (4, 24) är väsentligen raka och företrädesvis lika långa. Flödesplatta enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d a v att skivan (l) är cirkulär och att tätningsramen (9) innefattar en yttre ram utmed skivans periferí, en på avstånd därifrån anordnad inre ram, samt att nämnda kanaler (3, 23) är krökta. Flödesplatta enligt något av kraven 1-9, k ä n n e t e c k n a d a v att tätningsramen (9) är försedd med ytterligare hål (19) för inlopp och utlopp av ett ytterligare medium, företrädesvis ett kylrnedium, sorn är avsett att i stället för en reaktant strömma i kanalen/erna (3, 23) på den ena sidan eller båda sidorna av skivan (1). Flödesplatta enligt något av kraven 1-10, k ä n n e t e c k n a d a v att kanalmönstret (2, 22) täcker åtminstone i huvudsak hela skivan (l), så att dalarna (4, 24) har fullt djup och åsarna (5, 25) har full höjd ut till två motstående kanter (100) av skivan (1). Flödesplatta enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att skivan (1) omfattar ett perifert anordnat ramornråde (6, 26) beläget i ett plan (P) mellan åstopparna (5) på den ena sidan och åstopparna (25) på den andra sidan av den bipolära elektroden. Flödesplatta enligt något av kraven l-12, k ä n n e t e c k n a d a v att tätníngsramen (9) är anordnad att omsluta åtminstone någon kant i skivan (l). Flödesplatta enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d a v att tätningsrarnen (9) är anordnad att omsluta åtminstone ett flertal hålkanter i skivan (1). Flödesplatta enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d a v att tätningsramen (9) sträcker sig över samtliga kanter inklusive hålkanter på skivan (l). Flödesplatta enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda kanalpartier (12, 32) anordnas olikformigt på de båda sidorna så att olika kanalmönster/flödesmönster åstadkommes på de båda sidorna.