RU2182387C2 - Биполярная сепараторная пластина топливной ячейки с протонной обменной мембраной - Google Patents
Биполярная сепараторная пластина топливной ячейки с протонной обменной мембраной Download PDFInfo
- Publication number
- RU2182387C2 RU2182387C2 RU99127456/09A RU99127456A RU2182387C2 RU 2182387 C2 RU2182387 C2 RU 2182387C2 RU 99127456/09 A RU99127456/09 A RU 99127456/09A RU 99127456 A RU99127456 A RU 99127456A RU 2182387 C2 RU2182387 C2 RU 2182387C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separator plate
- plate
- bipolar
- fuel cells
- resin
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 117
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 55
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 58
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 50
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 33
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 33
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 30
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 claims description 24
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 21
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 13
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 10
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims description 9
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 7
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 98
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 5
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 4
- -1 that is Substances 0.000 description 4
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 4
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229940024548 aluminum oxide Drugs 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/023—Porous and characterised by the material
-
- 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
-
- 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
- H01M8/0243—Composites in the form of mixtures
-
- 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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- 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
- H01M8/0234—Carbonaceous material
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
Пластина имеет, по меньшей мере, один материал, проводящий электрический ток, в количестве приблизительно 50 - 95 мас.% сепараторной пластины, по меньшей мере одну смолу в количестве, по меньшей мере, приблизительно 5 мас. % сепараторной пластины и по меньшей мере один гидрофильный агент, где материал, проводящий электрический ток, смола и гидрофильный агент по существу равномерно диспергированы по всей сепараторной пластине. Изобретение позволяет изготовить недорогую протонную обменную мембрану с улучшенными свойствами для устранения воды и внутреннего увлажнения. 4 с. и 46 з.п.ф-лы, 5 ил., 5 табл.
Description
Настоящее изобретение относится к биполярной сепараторной пластине для использования в наборе топливных ячеек с протонной обменной мембраной. Сепараторная пластика является гидрофильной и имеет управляемую пористость, что является положительным фактором при внутреннем увлажнении топливной ячейки, а также при устранении из топливной ячейки продукционной воды, при этом предусмотрены средства для управления температурой набора топливных ячеек.
Секции топливных ячеек с электрическим выходом обычно состоят из повторяющихся в виде наборов отдельных элементов, которые разделяются биполярными электрически проводящими сепараторными пластинами. Отдельные ячейки расположены вместе послойно, скреплены между собой и выполнены в виде однокаскадного устройства для достижения необходимой выходной энергии топливных ячеек. Каждый отдельный элемент обычно включает в себя анод и катод, общий электролит и источник газов топлива и окислителя. Оба газа топлива и окислителя вводятся через коллекторы, внутренние или внешние, по отношению к набору топливных ячеек, в соответствующие реакционные камеры, расположенные между сепараторной пластиной и электролитом.
В настоящее время существует и/или разрабатывается ряд систем топливных ячеек, которые конструируются для использования в различных приложениях, которые включают в себя выработку электроэнергии, автомобильную технику и другие приложения, где необходимо избегать загрязнения окружающей среды. Они включают в себя топливные ячейки из расплавленного карбоната, топливные ячейки из твердых оксидов, топливные ячейки из фосфорных кислот и топливные ячейки с протонной обменной мембраной. Одна проблема, связанная с успешной работой каждого из этих типов топливных ячеек, заключается в управлении температурой топливных ячеек и устранении продуктов, которые образуются внутри топливной ячейки в результате электрохимических реакций.
Коммерчески выгодные наборы топливных ячеек могут содержать вплоть до шестисот отдельных секций топливных ячеек, каждая из которых имеет плоскую область с площадью вплоть до 1,11 м2 (12 квадратных футов). При сложении в стопку состояний таких отдельных ячеек сепараторные пластины разделяют отдельные ячейки, при этом топливо и окислитель вводят между набором сепараторных пластин, причем топливо вводят между одной лицевой стороной сепараторной пластины и анодной стороной электролита, а окислитель вводят между другой лицевой стороной сепараторной пластины и стороной катода второго электролита. Набор ячеек, содержащий шестьсот ячеек, может иметь высоту вплоть до 6,09 м, что представляет серьезную проблему для поддержания целостности ячейки во время нагревания и работы набора топливных ячеек. Из-за тепловых градиентов в пределах комплекта ячеек и условий работы ячеек возникают очень сложные технические проблемы, связанные с различными тепловыми расширениями, необходимым сопротивлением материалов, которые требуются для различных элементов и минимальными допусками. В связи с этим чрезвычайно важным представляется управление температурой ячеек, и если это не выполняется с минимальным температурным градиентом, то однородная плотность тока не будет поддерживаться и произойдет ухудшение параметров ячейки.
В топливной ячейке с протонной обменной мембраной (ПОМ) электролит является органическим полимером в форме протонной проводящей мембраны, такой как перфторсульфокислотный полимер. Этот тип топливной ячейки работает лучше тогда, когда мембрана электролита сохраняется влажной за счет воды, так как мембрана не будет работать эффективно, когда она будет сухой. Во время работы ячейки вода медленно просачивается через мембрану со стороны анода в сторону катода наряду с движением протонов через мембрану. Это приводит к высыханию стороны анода мембраны, а также к созданию водяной пленки на стороне катода мембраны. Поверхность катода дополнительно смачивается продукционной водой, которая образуется в ходе электрохимической реакции. Таким образом, критическим для работы топливной ячейки ПОМ является то, что продукционная вода будет непрерывно устраняться со стороны катода мембраны, при этом поддерживая сторону анода мембраны влажной для того, чтобы ускорить электрохимическую реакцию и увеличить проводимость мембраны.
Вопросу управления процессом смачивания в топливной ячейке с протонной обменной мембраной посвящен ряд патентов США. В патенте США 4769297 описывается использование топливной ячейки из твердого полимера, в которой вода подается с помощью газа анода на сторону анода мембраны. Некоторая часть воды перемещается через набор от ячейки к ячейке, причем миграция воды происходит в результате просачивания воды от анода через мембрану в сторону катода и с помощью использования пористой гидрофильной сепараторной пластины, расположенной между соседними секциями ячеек. Вода принудительно проходит через пористую сепараторную пластину из-за разности давления реагентов, которая поддерживается между катодом и анодом. Пластины, поддерживающие анод, обеспечивают большую площадь поверхности, с которой вода испаряется, выполняя при этом функцию охлаждения. Показанную сепараторную пластину следует изготавливать из графита.
В патенте США 4824741 описывается система топливных ячеек, в которых используется анодная пластина из пористого графита. Вода подается на пористую пластину и газ-реагент анода увлажняется за счет испарения с поверхности пластины. Протонная обменная мембрана увлажняется при контакте с влажной пористой пластиной анода. Непористая газонепроницаемая сепараторная пластина, расположенная рядом с пластиной катода, используется для предотвращения перехода газа от анода к катоду. Смотри также патент США 4826741, патент США 4826742, патент США 5503944 и заявку РСТ WO 94/15377.
В патенте США 4175165 описаны биполярные сепараторные пластины, которые используются в ячейках с протонной обменной мембраной, выполненные из графита или из композиционных материалов из графитового углерода, связанные смолой, и имеющие каналы для прохождения газа. В этом патенте описывается процесс пропитки сепараторных пластин путем покрытия поверхностей смачивающим агентом, таким как коллоидальные силикатные золи, для того, чтобы их поверхности стали гидрофильными. В этом способе вода, которая образуется в топливной ячейке, притягивается на расстоянии от электродов для последующего размещения. Однако покрытие поверхностей смачивающим агентом приводит к нежелательному увеличению электрического сопротивления поперек пластины, приводя в результате к низкой проводимости. В патенте США 3634569 описывается способ получения плотных графитовых пластин из смеси порошкообразного графита и термоусадочной смолы для использования в кислотных топливных ячейках. В способе используется смесь из 5-25 мас.% связующего вещества из термоусадочной фенольной смолы и 75-95 мас.% сортированного по крупности порошкообразного графита. Графитовые и смоляные биполярные пластины также описаны в патенте США 4339322 (биполярная пластина состоит из формованного термопластичного фторполимера, графита и углеродных волокон), в патенте США 4738772 (сепараторные пластины содержат 50 мас.% графита и 50 мас.% термоусадочной фенольной смолы), в патенте США 5108849 (панели для прохождения змеевика в сепараторной пластине топливных ячеек, которые состоят из непористого графита или других стойких к коррозии металлических порошков и термопластичной смолы, такой как фторид поливинилидена, в составе 10-30 мас.% смолы и 70-90 мас. % графитового порошка), в патенте США 4670300 (пластина топливных ячеек содержит 20-80% графита и целлюлозных волокон, которые находятся в равновесии, или целлюлозных волокон и термоусадочной смолы в равных пропорциях), в патенте США 4592968 (сепараторная пластина, которая состоит из графита, кокса и термоусадочной фенольной смолы, содержащей углерод, которые затем графитируют при температуре 2760oС), в патенте США 4737421 (пластина топливной ячейки состоит из углерода или графита в пределах 5-45%, термоусадочной смолы в пределах 40-80% при балансе с целлюлозными волокнами), в патенте США 4627944 (пластина топливной ячейки состоит из углерода или графита, термоусадочной смолы или целлюлозных волокон), в патенте США 4652502 (пластина топливной ячейки изготовлена из 50% графита и 50% термоусадочной смолы), в патенте США 4301222 (сепараторная пластина изготовлена из смеси 40-65% графита и 35-55% смолы) и в патенте США 4360485 (сепараторная пластина изготовлена из смеси 45-65% графита и 35-55% смолы).
В патенте АТ-В-389020 описывается водородо-кислородно-топливная ячейка, содержащая мембрану и сепараторные пластины. Для уменьшения обезвоживания мембраны ячейки предложено изготавливать мембрану и поры сепараторных пластин (микропоры 0,001 - 1 мкм) или включать гидрофильные агенты с микропорами наподобие каолина или микроасбестов в пределах размеров от 0,001 до 1 мкм. Поры наполняются водой во время применения и капиллярные силы достаточны для того, чтобы сделать сепараторную пластину газонепроницаемой.
Обнаружено, что биполярные сепараторные пластины, предназначенные для использования в топливных ячейках с протонной обменной мембраной, обладают многочисленными уникальными свойствами, которые имеют большое значение при их дальнейшем производстве и эксплуатации и которые не отражены в предшествующем уровне техники. Они включают в себя водопроницаемость пластины по отношению к электронной проводимости пластины, силу сжатия пластины, функциональность пластины по отношению к своей способности поддерживать свою способность к поглощению воды и способность пластины выдерживать чередующееся тепловое воздействие в условиях замерзания и оттаивания, которые, вероятно, могут иметь место при применении топливной ячейки в автомобилях. Кроме того, сепараторную пластину следует конструировать из недорогих исходных материалов, то есть, материалов, которые позволяют достаточно просто придать пластине любую конфигурацию, предпочтительно с использованием одноэтапного процесса формования, материалов, которые являются устойчивыми к коррозии при низкой температуре топливных ячеек и не требуют дополнительной обработки, такой как высокотемпературная тепловая обработка, и с использованием способа получения пластин, в котором гидрофильность или пористость пластины можно было бы контролировать.
Соответственно задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы выполнить биполярную сепараторную пластину, подходящую для использования в топливной ячейке, с протонной обменной мембраной, которая является относительно недорогой для изготовления.
Другая задача настоящего изобретения заключается в выполнении биполярной сепараторной пластины, которая имеет улучшенные свойства для устранения воды и внутреннее увлажнение топливной ячейки с протонной обменной мембраной.
Другая задача настоящего изобретения заключается в выполнении биполярной сепараторной пластины для топливной ячейки с протонной обменной мембраной, использующей силу сжатия более чем приблизительно 14 кг/см2.
Другая задача настоящего изобретения заключается в выполнении сепараторной пластины для топливной ячейки с протонной обменной мембраной, которая подходит для использования в наборе топливных ячеек с полностью внутренними коллекторами.
Другая задача настоящего изобретения заключается в выполнении способа получения биполярной сепараторной пластины, подходящей для использования в топливной ячейке с протонной обменной мембраной. Эти и другие задачи настоящего изобретения достигаются с помощью биполярной сепараторной пластины, содержащей по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, в количестве в пределах приблизительно 50-95 мас.% сепараторной пластины, по меньшей мере одной смолы в количестве, по меньшей мере приблизительно 5 мас. % сепараторной пластины, и по меньшей мере один гидрофильный агент, подходящий для использования в топливной ячейке с протонной обменной мембраной для притягивания воды в сепараторную пластину. Материал, проводящий электрический ток, смола и гидрофильный агент по существу равномерно диспергированы по всей сепараторной пластине. Согласно одному конкретному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, материал, проводящий электрический ток, является материалом, содержащим углерод и проводящим электрический ток, и гидрофильный агент является гидрофильной смолой.
Биполярную сепараторную пластину, согласно настоящему изобретению, изготавливают с помощью смешивания по меньшей мере одного материала, проводящего электрический ток, предпочтительно материала, содержащего углерод, по меньшей мере одной смолы и по меньшей мере одного гидрофильного агента до образования по существу однородной смеси, содержащей материал, проводящий электрический ток, в количестве в пределах приблизительно 50-95 мас.% смеси, по меньшей мере одной смолы в количестве, по меньшей мере, приблизительно 5 мас.% смеси и по меньшей мере одного гидрофильного агента. Смесь затем формуют в требуемую форму при температуре в пределах приблизительно 121-426oС, температура которой зависит от используемой смолы, и давление находится в пределах приблизительно 35-281 кг/см2, в результате чего образуется биполярная пластина. Биполярная сепараторная пластина, изготовленная в соответствии с этим способом, имеет пористость в пределах приблизительно от 0 до приблизительно 25% объема пластины и предпочтительно образует множество пор, имеющих средний размер пор в пределах приблизительно от 0,25 до приблизительно 2,0 мкм.
Сущность изобретения иллюстрируется ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг. 1а изображает вид сбоку набора топливных ячеек ПОМ с сепараторными пластинами, состоящими из одной части, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 1b изображает вид сбоку набора топливных ячеек ПОМ с сепараторными пластинами, состоящими из двух частей, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 изображает в графическом виде соотношение в процентах диоксида кремния как смачивающего агента в сепараторной пластине в зависимости от проводимости сепараторной пластины;
фиг. 3 изображает в графическом виде зависимость между диоксидом кремния в процентах в сепараторной пластине и водой, которая поглощается сепараторной пластиной;
фиг.4 изображает схему, показывающую конфигурацию внутренних коллекторов набора топливных ячеек.
фиг. 1а изображает вид сбоку набора топливных ячеек ПОМ с сепараторными пластинами, состоящими из одной части, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 1b изображает вид сбоку набора топливных ячеек ПОМ с сепараторными пластинами, состоящими из двух частей, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 изображает в графическом виде соотношение в процентах диоксида кремния как смачивающего агента в сепараторной пластине в зависимости от проводимости сепараторной пластины;
фиг. 3 изображает в графическом виде зависимость между диоксидом кремния в процентах в сепараторной пластине и водой, которая поглощается сепараторной пластиной;
фиг.4 изображает схему, показывающую конфигурацию внутренних коллекторов набора топливных ячеек.
Настоящее изобретение представляет собой газонепроницаемую биполярную сепараторную пластину для топливной ячейки с протонной обменной мембраной, которая содержит по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, по меньшей мере одну смолу и по меньшей мере один гидрофильный агент, в котором материал, проводящий электрический ток, смола и гидрофильный агент по существу равномерно диспергированы по всей сепараторной пластине. Биполярная сепараторная пластина настоящего изобретения устраняет потребность во внешнем увлажнении топливных ячеек протонной обменной мембраны и обеспечивает управление по теплу и устранение продукционной воды в системе с набором топливных ячеек. Предпочтительный состав биполярной сепараторной пластины настоящего изобретения содержит смесь графита и смолы, которая при формовке в мягких условиях давления и температуры позволяет получить биполярную пластину, проводящую электрический ток, легкую по весу и пригодную для использования в химических системах при низкой температуре, таких как топливные ячейки с протонной обменной мембраной.
Пластину можно выполнить с проходами для протекания жидкостей с реагентами для требуемой электрохимической системы. Пластину можно выполнить с различной степенью проводимости для использования в требуемой электрохимической системе. Пластину можно выполнить с различной степенью пористости для управления прохождением воды в электрохимических системах. И наконец пластину можно выполнить с различной степенью гидрофильности для использования при управлении прохождения воды или тепла в электрохимических системах. В соответствии с конкретным предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения биполярная сепараторная пластина содержит по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, в количестве в пределах приблизительно от 50 до приблизительно 95 мас.% сепараторной пластины, по меньшей мере одну смолу в количестве по меньшей мере приблизительно 5 мас.% сепараторной пластины и по меньшей мере один гидрофильный агент. Согласно конкретному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, сепараторная пластина сформирована из состава, содержащего смесь приблизительно 50-95 мас. % графитового материала, графита приблизительно от 5 до приблизительно 30 мас.% типа термоусадочной смолы, от 0 до приблизительно 45 мас.% углеродных волокон и от 0 до приблизительно 25 мас.% диоксида кремния. Состав затем формуют при повышенной температуре в пределах от приблизительно 121 до приблизительно 426oС и давление в пределах приблизительно от 35 до приблизительно 281 кг/см2. Проводимость сформованного материала, полученного таким способом, составляет по меньшей мере приблизительно 5 S/cm, которая представляет минимально возможную проводимость, которая требуется для использования в топливной ячейке с протонной обменной мембраной. Пористость сформованного материала может составлять вплоть до приблизительно 25% объема. Давление пузырьков сформованного материала, которое увеличивается с уменьшением объема пластины, составляет, по меньшей мере, приблизительно 0,25 кг/см2.
Как показано выше, в топливных ячейках с протонной обменной мембраной используются электролитические мембраны из твердого полимера, которые работают лучше, когда электролитическая мембрана поддерживается с помощью воды во влажном состоянии. Во время работы топливной ячейки с протонной обменной мембраной вода просачивается через мембрану со стороны анода в направлении стороны катода наряду с движением протонов через мембрану. Это явление приводит к высыханию стороны анода мембраны, при этом на поверхности, обращенной к катоду, мембраны образуется капля воды. Поверхность, обращенная к катоду, дополнительно смачивается продукционной водой, которая образуется в ходе электрохимической реакции и которая появляется на поверхности, обращенной к катоду. Несмотря на правильное управление, вода на стороне, обращенной к катоду, особенно если она имеет вид капли, может закупоривать каналы с окислителем и таким образом препятствовать доступу газа окислителя к катализатору и уменьшать скорость электрохимической реакции,
Соответственно важно, чтобы вода подавалась к стороне анода мембраны в топливной ячейке для предотвращения высыхания и чтобы вода непрерывно устранялась со стороны катода для предотвращения образования капелек воды на поверхности мембраны. Таким образом, сепараторная пластина настоящего изобретения должна иметь достаточную гидрофильность не только для предотвращения накопления воды на стороне катода, а также для поддержания распределения воды по всей сепараторной пластине. Благодаря наличию воды на всей сепараторной пластине существенно уменьшается потенциал смешивания газов-реагентов поперек сепараторной пластины. Соответственно биполярная сепараторная пластина настоящего изобретения содержит по меньшей мере гидрофильный агент, по существу, равномерно диспергированный по всей пластине, подходящей для использования в ячейке с протонной обменной мембраной для притягивания воды в сепараторную пластину. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере одна смола сепараторной пластины является гидрофильной. Согласно конкретному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, гидрофильная смола является фенол-формальдегидной термоусадочной смолой.
Соответственно важно, чтобы вода подавалась к стороне анода мембраны в топливной ячейке для предотвращения высыхания и чтобы вода непрерывно устранялась со стороны катода для предотвращения образования капелек воды на поверхности мембраны. Таким образом, сепараторная пластина настоящего изобретения должна иметь достаточную гидрофильность не только для предотвращения накопления воды на стороне катода, а также для поддержания распределения воды по всей сепараторной пластине. Благодаря наличию воды на всей сепараторной пластине существенно уменьшается потенциал смешивания газов-реагентов поперек сепараторной пластины. Соответственно биполярная сепараторная пластина настоящего изобретения содержит по меньшей мере гидрофильный агент, по существу, равномерно диспергированный по всей пластине, подходящей для использования в ячейке с протонной обменной мембраной для притягивания воды в сепараторную пластину. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере одна смола сепараторной пластины является гидрофильной. Согласно конкретному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, гидрофильная смола является фенол-формальдегидной термоусадочной смолой.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере один гидрофильный агент является смачивающим агентом, предпочтительно выбранным из группы, состоящей из оксидов Ti, Al, Si или их смесей. В силу дисперсии гидрофильного агента по всей площади сепараторной пластины сепараторная пластина настоящего изобретения имеет достаточную водопроницаемость, которая позволяет устранить по меньшей мере приблизительно 5,5 см3 в минуту продукционной воды при плотности тока 1,11 А на квадратный сантиметр при разности давления менее чем приблизительно 0,70 кг/см2.
Одним из применений топливной ячейки с протонной обменной мембраной является выработка электроэнергии в автомобиле. В этом приложении топливная ячейка подвержена воздействию температуры в широком диапазоне значений и может подвергаться многочисленным циклам замораживания/оттаивания в течение ее срока эксплуатации. Предполагается, что удержание воды внутри сепараторной пластины в результате поглощения воды пластиной благодаря дисперсии гидрофильного агента по всей пластине приведет в результате к образованию трещин в пластине после чередования температурных режимов между замораживанием и оттаиванием. Удивительно, что в биполярной сепараторной пластине настоящего изобретения при поглощении воды 18 мас.% не происходило образования трещин после проведения двенадцати циклов замораживания/оттаивания.
В патенте США 4175165 описывается использование различных смачивающих агентов, таких как коллоидальные золи диоксида кремния или алюминия с большой площадью поверхности или композиций алюминия диоксида кремния, которые осаждаются на поверхности сепараторных пластин, размещенных на ней. Однако алюминий и диоксид кремния, а также другие смачивающие агенты являются обычно электрическими изоляторами. Таким образом, приложение смачивающих агентов к поверхности сепараторных пластин делает поверхность гидрофильной, а также приводит к увеличению контактного сопротивления поверхности пластин, таким образом увеличивая внутреннее сопротивление секций ячеек, что, в свою очередь, ведет к снижению энергии вырабатываемой ячейкой.
Удивительно, что в сепараторной пластине настоящего изобретения используется смачивающий агент, который равномерно диспергирован по всей сепараторной пластине и позволяет поддерживать достаточную электрическую проводимость. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, смачивающий агент добавляют в виде мелких частиц в смесь материала, проводящего электрический ток, и смолы и смешивают их до однородной массы для получения равномерной дисперсии смачивающего агента. Однако его можно также добавить в качестве дисперсного раствора, который при тщательном смешивании с материалом, проводящим электрический ток, и смолой позволяет получить ту же самую равномерно смешенную формующуюся смесь. Предполагается, что смачивающий агент способствует образованию пор в формованном продукте благодаря предотвращению образования одной непрерывной фазе в смоле и других компонентов. Сходство этих смачивающих агентов с водой уменьшает поверхностное натяжение между водой и формованным продуктом. В результате вода при контакте с формованной пластиной имеет тенденцию к образованию пленки на поверхности формованной пластины, а не к образованию капель. Так как сформованная пластина может содержать поры, эти поры заполняются водой гораздо легче благодаря гидрофильной природе пластин. Если приложить поперек пластины достаточную по значению разность давления, вода может проходить от одной лицевой стороны пластины к другой лицевой стороне пластины. Другим вопросом, посвященным сепараторной пластине настоящего изобретения, является стабильность пластины. Обнаружено, что пластина настоящего изобретения сохраняет 99% своего первоначального веса после более чем 1200 часов работы в воде при температуре в 90oС. В течение этого периода поглощение воды в пластине также сохраняется постоянным на уровне 18 мас.%.
Зависимость проводимости сепараторной пластины настоящего изобретения от содержания диоксида кремния показана на фиг.2, причем в этом случае было изготовлено множество пластин с различным количеством диоксида кремния, равномерно диспергированного в них. Сепараторная пластина, с учетом которых были получены эти данные, содержали термоусадочную смолу в количестве приблизительно 12,5 мас.% сепараторной пластины, диоксида кремния в количестве в пределах 0 и 10 мас.% сепараторной пластины и графита в количестве в пределах приблизительно от 77,5 до 87,5 мас.% сепараторной пластины.
Сепараторная пластина, подходящая для использования в топливных ячейках с протонной обменной мембраной, должна иметь электрическую проводимость не хуже, чем приблизительно 5 См/см, и предпочтительно не хуже приблизительно 75 См/см. Пластины настоящего изобретения могут быть пористыми и непористыми, но в любом случае должны быть газонепроницаемыми. Согласно конкретному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, пластины являются пористыми, причем пористость составляет менее чем приблизительно 25% по объему. Диаметр пор сепараторной пластины согласно настоящему изобретению находится предпочтительно в пределах от 0,25 до приблизительно 2 мкм, со средним диаметром пор предпочтительно в пределах приблизительно от 0,5 до приблизительно 1,5 мкм.
Кроме гидрофильного агента сепараторная пластина настоящего изобретения содержит по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, и по меньшей мере одну смолу, причем материал, проводящий электрический ток, присутствует в количестве приблизительно от 50 до приблизительно 95 мас.% сепараторной пластины, и по меньшей мере одна смола присутствует в количестве по меньшей мере приблизительно 5 мас.% сепараторной пластины. Подходящие материалы, проводящие электрический ток, для использования в сепараторной пластине настоящего изобретения выбирают из группы, состоящей из материалов, содержащих углерод, металлов, сплавов металлов, карбидов металлов, нитридов металлов и их смесей. Подходящий металл включает в себя титан, ниобий, тантал и такие сплавы как хасталой. Согласно конкретному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, материал, проводящий электрический ток, является материалом, который содержит углерод и который выбирается из группы, состоящей из графита, газовой сажи, углеродных волокон и их смесей. Графит или различные поставляемые углеродные соединения, проводящие электрический ток, такие как газовые сажи, проводящие электрический ток, являются особенно предпочтительными. Использование материалов на основе углерода уменьшает стоимость, связанную с изготовлением, а также упрощает процесс изготовления средства управления потокам газа, такими как каналы, в пластинах и прессование пластин.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, сепараторная пластина содержит вплоть до приблизительно 10 мас. % углеродных волокон. Добавление углеродных волокон не только усиливает пластину, но также способствует поглощению воды и повышению проводимости пластины.
Сепараторная пластина в соответствии с настоящим изобретение также содержит более чем приблизительно 5% смолы. Смола используется в качестве связующего вещества для формованной сепараторной пластины и, как обсуждалось ранее, может повысить гидрофильность пластины. Подходящие смолы включают в себя термоусадочные смолы, термопластичные смолы и их смеси. Подходящие термопластичные смолы для использования в сепараторной пластине настоящего изобретения включают в себя фториды поливинилидена, поликарбонаты, нейлоны, политетрофторэтилены, полиуретаны, полистеролы, полипропилены и HDPI. Предпочтительные термоусадочные смолы выбирают из группы, которая состоит из фенольной смолы, альдегидов, эпоксидных смол и винилов. Следующие примеры представлены для того, чтобы показать соотношение между различными составами сепараторной пластины настоящего изобретения и свойствами сепараторной пластины, которые получаются в результате этого. В каждом случае сепараторные пластины с размером пор 10,16 х10,16 см были сформованы из различных смесей фенольной смолы Варкум 29338 (Varcum 29338), у которой размер частиц составляет менее 200 меш и которая поставляется фирмой Оксидентл Кемикл Корпорейшн, Далос, Техас (Occidental Chemical Corporation of Dallas, Texas), при этом размер частиц диоксида кремния составляет 40 нм, углеродные волокна имеют длину приблизительно 150 мкм и графитовый порошок имеет размер частичек менее 200 меш. Порошки тщательно смешивали и формовали в пластину при давлении 70 кг/см2 и температуре 204,44oС. примеры I - IV показывают влияние диоксида кремния как смачивающего агента на проводимость и гидрофильность сепараторных пластин при комнатной температуре. Проводимость и гидрофильность в зависимости от содержимого диоксида кремния показаны также на фиг.2 и 3 соответственно. Пример V показывает свойство сепараторной пластины, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, имеющей 10 мас.% графита, замененного на углеродные волокна. По результатам примеров I - IV можно увидеть, что так как в состав добавляют диоксид кремния, то гидрофильность пластин увеличивается, как показано, на величину поглощения воды, при этом электрическая проводимость пластины уменьшается. Однако при замещении вплоть до 10 мас.% углеродных волокон на часть графитового материала, проводящего электрический ток, который используется в композиции, пористость пластин увеличивается, количество смачивающего агента (диоксид кремния), который требуется для достижения существенного поглощения воды (18%) уменьшается, и проводимость пластины при сниженном уровне диоксида кремния поддерживается по всей пластине, имеющей соответствующие количество диоксида кремния и не имеющей углеродного волокна (пример II).
Пример I
Пластина была сформованная при давлении 70 кг/см2 и температуре 204,44oC с составом и свойствами, приведенными в табл.1 (см. в конце описания).
Пластина была сформованная при давлении 70 кг/см2 и температуре 204,44oC с составом и свойствами, приведенными в табл.1 (см. в конце описания).
Пример II
Пластина была сформованная при давлении 70 кг/см2 и температуре 204,44oC с составом и свойствами, приведенными в табл.2 (см. в конце описания).
Пластина была сформованная при давлении 70 кг/см2 и температуре 204,44oC с составом и свойствами, приведенными в табл.2 (см. в конце описания).
Пример III
Пластина была сформованная при давлении 70 кг/см2 и температуре 204,44oC с составом и свойствами, приведенными в табл.3.
Пластина была сформованная при давлении 70 кг/см2 и температуре 204,44oC с составом и свойствами, приведенными в табл.3.
Пример IV
Пластина была сформованная при давлении 70 кг/см2 и температуре 204,44oC с составом и свойствами, приведенными в табл.4.
Пластина была сформованная при давлении 70 кг/см2 и температуре 204,44oC с составом и свойствами, приведенными в табл.4.
Пример V
Пластина была сформованная при давлении 70 кг/см2 и температуре 204,44oC с составом и свойствами, приведенными в табл.5.
Пластина была сформованная при давлении 70 кг/см2 и температуре 204,44oC с составом и свойствами, приведенными в табл.5.
Вязкость - это способность напряженного тела восстанавливать свой размер и форму после деформации, обусловленной, например, сжимающим усилием. Вязкость графита, который используется в сепаратной пластине по настоящему изобретению, составляет приблизительно 26%. То есть после воздействия нажимающим усилием графит расширяется до приблизительно 126% от своего сжатого вида и формы. В противоположность этому углеродное волокно имеет значительно более высокую вязкость. Сепараторная пластина, имеющая более высокую вязкость благодаря вязкости отдельных компонентов, содержащих сепараторную пластину, нежелательна, потому что она ограничивает размеры пор, которые можно достигнуть. В частности, использование материала, который имеет более высокую вязкость, приводит в результате к пластине, которая имеет более высокие размеры пор, тогда как использование материалов, имеющих низкие значения вязкости, приводит в результате к пластине, которая имеет меньшие размеры пор.
Более высокие значения размеров пор обычно уменьшают давление, необходимое для газов-реагентов, которые проходят с одной стороны сепаратной пластины к другой и приводят в результате к уменьшению проводимости пластины. Пластины, использующие материалы с низкой вязкостью, являются обычно более прочными и имеют большую проводимость. Обнаружено, что смесь графита и углеродного волокна, которое используется в примере V, приводит в результате к пластине, которая имеет вязкость, соответствующую вязкости только одного графита. Этот факт удивителен для тех специалистов, которые ожидают, что добавление углеродного волокна, которое имеет по существу более высокую вязкость по сравнению с графитом, приведет в результате к пластине, которая имеет значительно более высокую вязкость. Таким образом, согласно конкретному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, количество углеродного волокна, которое присутствует в сепараторной пластине настоящего изобретения меньше чем приблизительно 10 мас.%.
Давление пузырьков сепараторной пластины относится к ее способности предотвращать переход газов-реагентов с одной стороны сепараторной пластины на другую. Давление пузырьков является положительным давлением воды в поре сепараторной пластины, которое обратно пропорционально размерам пор в пластине. То есть, чем меньше средний размер пор, тем больше давление, оказываемое водой, поглощаемой в пластине. Давление пузырьков таким образом имеет давление, выше которого газы- реагенты будут вынуждены проходить через пластину, насыщенную водой, приводя в результате к нежелательному смешиванию двух реагентов, а также к вводу газов-реагентов в проходы для охлаждающей жидкости, находящейся в сепараторной пластине. Обнаружено, что сепараторные пластины настоящего изобретения имеют давление пузырьков более 0,35 кг/см2. Предпочтительные варианты осуществления сепараторной пластины настоящего изобретения имеют значения давления пузырьков более 0,70 кг/см2 и наиболее предпочтительно более 1,40 кг/см2.
На фиг.1a и 1b показан набор 15 топливных ячеек, имеющий множество секций 20 топливных ячеек, причем каждая секция топливных ячеек содержит протонную обменную мембрану 25, электрод 30 анода на одной стороне и электрод 35 катода на другой стороне. Между электродом 30 анода и мембраной 25 расположен анодный катализаторный слой 31 и между электродом 35 анода и мембраной 25 расположен слой 31 катализатора анода, и между электродом 35 катода и мембраной 25 расположен подходящий слой 36 катализатора катода. Биполярная сепараторная пластина 39 является электродом 30 анода с разделяющим одну секцию топливной ячейки от электрода 35 катода соседней секцией топливной ячейки.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения (фиг.1a), сепараторная пластина 39 по настоящему изобретению представляет собой сепараторную пластину, состоящую из одной части и содержащую лицевую сторону 40, обращенную к катоду, и лицевую сторону 45, обращенную к аноду, причем лицевая сторона 40, обращенная к катоду, образует множество проточных каналов 41 для газа окислителя, который простирается насквозь для того, чтобы обеспечить контакт между окислителем в каналах катода с электродом 35 катода. Аналогично лицевая сторона 45, обращенная к аноду, образует подходящие проточные каналы 46 для газа топлива, которые сформированы в нем для того, чтобы обеспечить контакт между газом топлива и электродом 30 анода.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения (фиг.1b), сепараторная пластина 39 выполнена из двух пластин, пластины 39a, обращенной к катоду, и пластины 39b, обращенной к аноду. Для выполнения охлаждения водой набора переходы пластины 39a, обращенной к катоду, и пластины 39b, обращенной к аноду, образуют множество каналов 34 для охлаждения водой.
Набор топливных ячеек дополнительно включает в себя сепараторную оконечную пластину 50 катода и сепараторную оконечную пластину 60 анода. Оконечные пластины 50 и 60 являются недоступными для воды и с другой стороны запаяны для предотвращения утечки. Подходящие механизмы натяжения и прокладки (не показаны) выполнены для скрепления компонентов набора вместе.
С учетом этого сепараторная пластина настоящего изобретения должна быть достаточно прочной для того, чтобы противостоять раздавливанию под действием усилий, которые прикладываются к ней во время сборки набора топливных ячеек. Прочность на раздавливание сепараторной пластины должна быть больше 14 кг/см2. Сепараторная пластина, полученная в соответствии с примером 5, имеет прочность на раздавливание более 147 кг/см2. Помимо прочности на раздавливание сепараторная пластина настоящего изобретения должна иметь определенную степень гибкости, которая дает возможность ей приспосабливаться к другим компонентам сборки набора топливных ячеек. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, сепараторная пластина имеет минимальную гибкость 3,5% или приблизительно 3,63 см на линейный метр без разрушения.
Как описано выше, углеродные волокна можно добавить в сепараторные пластины настоящего изобретения, и углеродные волокна предпочтительно по существу равномерно распределены по всей площади пластины в количестве вплоть до 20 мас.% сепараторной пластины, но наиболее предпочтительно менее 10 мас. % сепараторной пластины. Так как углеродные волокна являются дорогостоящими, их использование является необязательным, но преимущественным, потому что они обеспечивают пористость и структурную прочность без потери проводимости, как и при использовании соответствующего количества смачивающего агента.
Как видно из примеров, существует баланс, который необходимо достигнуть в составе сепараторной пластины для того, чтобы выполнить пластину с требуемой проводимостью и гидрофильностью. Примеры показывают, что при увеличении количества смачивающего агента в виде SiO2 с целью повышения гидрофильности проводимость пластины уменьшается. На фиг.3 изображено увеличение количества воды, поглощенной в пластине, при увеличении содержимого SiO2, тогда как на фиг. 2 изображено уменьшение проводимости при увеличении содержимого SiO2. Точки данных пересекают при содержимом диоксида кремния равным приблизительно 5 мас. %. Соответственно предпочтительный диапазон диоксида кремния, используемого в сепараторной пластине настоящего изобретения, находится в пределах приблизительно от 1 до 10 мас.%, и наиболее предпочтительно в пределах приблизительно 2-4 мас.%. Добавление углеродных волокон, как описано выше, вплоть до 20 мас.% обеспечивает дополнительную пористость без потери проводимости. Однако углеродные волокна являются дорогостоящими и поэтому необходимо минимизировать используемое их количество.
Сепараторная пластина в соответствии с настоящим изобретением подходит для использования в наборе топливных ячеек с внешними коллекторами или в наборе топливных ячеек с внутренними коллекторами. В наборе топливных ячеек с внешними коллекторами газы-реагенты продаются из внешних коллекторов, которые подсоединяются к крайним областям набора топливных ячеек, тогда как в наборе топливных ячеек с внутренними коллекторами газы-реагенты подаются через коллекторы, сформированные с помощью отверстий в элементах ячеек с реакционными участками. Набор топливных ячеек с внутренними коллекторами, использующий биполярную сепараторную пластину, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, показан на фиг.4. Как показано на фиг.4, ионообменные мембраны 25 и сепараторные пластины 39 набора топливных ячеек простираются до периферийного края набора. Сепараторные пластины 39 снабжены уплощенными периферийными уплотняющими структурами 43, которые простираются от каждой лицевой поверхности, обеспечивая контакт ионообменных мембран вокруг по всему периметру, образуя таким образом периферийное уплотнение. Каждая ионообменная мембрана и сепараторная пластина образует множество отверстий 54 топливных коллекторов для подачи и отвода топлива и множество отверстий 55 коллекторов для подачи и отвода окислителя. Отверстия 54 и 55 коллекторов в сепараторных пластинах окружены уплощенными коллекторными уплотняющими структурами 56, 57, которые простираются от каждой лицевой стороны сепараторной пластины, обеспечивая контакт для ионообменной мембраны с образованием уплотнения коллектора и таким образом образуя множество коллекторов для газов окислителя и топлива, которые простираются через набор ячеек. Каналы 47, 47' проходят через уплощенные коллекторные уплотняющие структуры, окружающие отверстия 54 топливных коллекторов на лицевой стороне, обращенной к аноду, сепараторной пластины для того, чтобы обеспечить связь газа между одним набором коллекторов и областями реагента газа анода, образованными между анодами и лицевыми сторонами, обращенными к аноду, сепараторных пластин, и каналы 48, 48' проходят через уплощенную коллекторную уплотняющую структуру, окружающую отверстия 55 коллекторов для окислителя на лицевой стороне, обращенной к аноду, сепараторной пластины, обеспечивая при этом связь газа окислителя между вторым набором коллекторов и реакционными областями катода, образованными между катодами и лицевыми сторонами, обращенными к катоду, сепараторных пластин, таким образом обеспечивая полную внутреннюю разветвленность газов топлива и окислителя в и из каждой секции топливной ячейки в наборе топливных ячеек.
Биполярные сепараторные пластины, согласно настоящему изобретению, получают при смешивании по меньшей мере одного материала, проводящего электрический ток и предпочтительно содержащего углерод, по меньшей мере одной смолы и по меньшей мере одного гидрофильного агента для того, чтобы сформировать по существу однородную связь, содержащую в пределах приблизительно 50-95 мас.% материала, проводящего электрический ток, по меньшей мере, приблизительно 5 мас.% смолы и гидрофильного агента. Смесь затем формуют в требуемую форму при температуре в пределах от 121 до приблизительно 426oC при давлении приблизительно от 35 до приблизительно 281 кг/см2, таким образом формируя биполярную пластину.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, набор топливных ячеек ПОМ и таким образом сепараторная пластина настоящего изобретения содержит средство подачи и отвода воды для циркуляции и отвода воды для охлаждения из внутренней части набора топливных ячеек. Как показано на фиг. 1b, сепараторная пластина 39, содержащая пластину 39a, которая обращена к катоду, и пластину 39b, которая обращена к аноду, образуют множество каналов 34 для охлаждения водой на их границе. В наборе топливных ячеек с внутренними коллекторами (фиг.4) вода подается из отверстий 58 коллекторов для воды, которые снабжены расширенными коллекторными уплотняющими структурами для уплотнения расположенных напротив соседних компонентов ячеек и которые образуют каналы для связи между отверстиями 58 коллекторов для воды и каналами 34 для охлаждения водой, и вода отводится через отверстия 58' коллекторов для отвода воды.
Хотя представленное выше настоящее изобретение было описано по отношению к определенным его предпочтительным вариантом осуществления и многочисленные подробности были изложены с целью иллюстрации, специалистам будет ясно, что изобретение с успехом можно применить в других вариантах осуществления и что определенные подробности, описанные здесь, можно значительно изменить без отклонения от основных принципов изобретения.
Claims (50)
1. Газонепроницаемая биполярная сепараторная пластина для топливной ячейки с протонной обменной мембраной, содержащая по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, в количестве 50 - 95 мас. % сепараторной пластины, по меньшей мере одну смолу в количестве, по меньшей мере, 5 мас. % сепараторной пластины, по меньшей мере один гидрофильный агент, подходящий для использования в топливной ячейке с протонной обменной мембраной для притягивания воды к сепараторной пластине, и углеродные волокна, посредством чего максимальное количество углеродных волокон составляет вплоть до 45 мас. % сепараторной пластины, причем по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, по меньшей мере одна смола, по меньшей мере один гидрофильный агент и углеродные волокна являются, по существу, равномерно диспергированными по всей сепараторной пластине.
2. Биполярная сепараторная пластина по п. 1, в которой по меньшей мере одна смола является гидрофильной.
3. Биполярная сепараторная пластина по п. 1, в которой по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, выбирают из группы, состоящей из материалов, содержащих углерод, металлов, сплавов металлов, карбидов металлов, нитридов металлов и их смесей.
4. Биполярная сепараторная пластина по п. 3, в которой по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, содержит по меньшей мере один материал, содержащий углерод.
5. Биполярная сепараторная пластина по п. 1, в которой гидрофильный агент является смачивающим агентом.
6. Биполярная сепараторная пластина по п. 5, в которой смачивающий агент выбирают из группы, состоящей из оксидов Ti, Al, Si и их смесей.
7. Биполярная сепараторная пластина по п. 1, в которой по меньшей мере одну смолу выбирают из группы, состоящей из термоусадочных смол, термопластичных смол и их смесей.
8. Биполярная сепараторная пластина по п. 1, в которой по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, выбирают из группы, состоящей из графита, газовой сажи, углеродных волокон и их смесей.
9. Биполярная сепараторная пластина по п. 1, в которой пластина является пористой.
10. Биполярная сепараторная пластина по п. 9, в которой пористость пластины меньше, чем 25% от объема пластины.
11. Биполярная сепараторная пластина по п. 9, в которой средний диаметр пор находится в пределах 0,25 - 2,0 мкм.
12. Биполярная сепараторная пластина по п. 9, давление пузырьков в пластине больше, чем 0,35 кг/см2.
13. Биполярная сепараторная пластина по п. 1, в которой электрическая проводимость пластины составляет по меньшей мере 5 См/см.
14. Биполярная сепараторная пластина по п. 1, содержащая 70-90 мас. % материала, проводящего электрический ток, 8-15 мас. % термоусадочной смолы, вплоть до 10 мас. % углеродных волокон и 0,01-5,0 мас. % диоксида кремния.
15. Биполярная сепараторная пластина по п. 1, дополнительно содержащая средство для циркуляции воды через сепараторную пластину между поверхностью, обращенной к аноду, и поверхностью, обращенной к катоду сепараторной пластины.
16. Биполярная сепараторная пластина, содержащая материал, проводящий электрический ток и содержащий углерод, в пределах 50-95 мас. % сепараторной пластины и смолы в количестве по меньшей мере 5 мас. % сепараторной пластины, отличающаяся тем, что содержит биполярную сепараторную пластину, содержащую гидрофильный агент, подходящий для использования в топливной ячейке с протонной обменной мембраной, диспергированной равномерно по всей сепараторной пластине, посредством чего вода может поглощаться в и проходить через сепараторную пластину, причем биполярная сепараторная пластина дополнительно содержит углеродные волокна, посредством чего максимальное количество углеродных волокон достигает вплоть до 45 мас. % сепараторной пластины и углеродные волокна, по существу, равномерно диспергированы по всей сепараторной пластине.
17. Биполярная сепараторная пластина по п. 16, в которой гидрофильный агент является гидрофильной смолой.
18. Биполярная сепараторная пластина по п. 16, в которой гидрофильный агент является смачивающим агентом.
19. Биполярная сепараторная пластина по п. 18, в которой смачивающий агент выбирают из группы, состоящей из оксидов Ti, Al, Si и их смесей.
20. Биполярная сепараторная пластина по п. 16, в которой по меньшей мере одну смолу выбирают из группы, состоящей из термоусадочных смол, термопластичных смол и их смесей.
21. Биполярная сепараторная пластина по п. 16, в которой по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток и содержащий углерод, выбирают из группы, состоящей из графита, газовой сажи, углеродных волокон и их смесей.
22. Биполярная сепараторная пластина по п. 16, в которой пластина является пористой.
23. Биполярная сепараторная пластина по п. 22, в которой пористость пластины меньше, чем 25 мас. % от объема упомянутой пластины.
24. Биполярная сепараторная пластина по п. 22, в которой средний диаметр пор находится в пределах 0,25 - 2,0 мкм.
25. Биполярная сепараторная пластина по п. 22, в которой давление пузырьков в пластине выше, чем 0,35 кг/см2.
26. Биполярная сепараторная пластина по п. 16, в которой электрическая проводимость пластины составляет по меньшей мере 5 См/см.
27. Биполярная сепараторная пластина по п. 16, в которой центральная область сепараторной пластины образует средство для направления потока и для распределения газов в топливных ячейках.
28. Биполярная сепараторная пластина по п. 27, в которой прочность на раздавливание центральной области выше, чем 14 кг/см2.
29. Набор топливных ячеек с протонной обменной мембраной, содержащей множество отдельных секций топливных ячеек, каждая секция топливных ячеек содержит анод, катод, ионообменную мембрану, расположенную между анодом и катодом, и сепараторная пластина имеет лицевую сторону, обращенную к аноду, и лицевую сторону, обращенную к катоду, при этом сепараторная пластина разделяет секции топливных ячеек между анодом одной секции топливных ячеек и катодом соседней секции топливных ячеек, отличающийся тем, что содержит сепараторную пластину, содержащую по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток и содержащий углерод, в количестве 50 - 95 мас. % сепараторной пластины, по меньшей мере одну смолу в количестве по меньшей мере, 5 мас. % сепараторной пластины и по меньшей мере один гидрофильный агент, подходящий для использования в топливной ячейке с протонной обменной мембраной для притяжения воды в сепараторную пластину, причем по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток и содержащий углерод, по меньшей мере одна смола и по меньшей мере один гидрофильный агент, по существу, равномерно диспергированы по всей сепараторной пластине, при этом сепараторная пластина дополнительно содержит углеродные волокна, посредством чего максимальное количество углеродных волокон составляет вплоть до 45 мас. % сепараторной пластины, причем углеродные волокна, по существу, равномерно диспергированы по всей сепараторной пластине.
30. Набор топливных ячеек по п. 29, в котором по меньшей мере одна смола является гидрофильной.
31. Набор топливных ячеек по п. 29, в котором гидрофильный агент является смачивающим агентом.
32. Набор топливных ячеек по п. 31, в котором смачивающий агент выбирают из группы, состоящей из оксидов Ti, Al, Si и их смесей.
33. Набор топливных ячеек по п. 29, в котором по меньшей мере одну смолу выбирают из группы, состоящий из термоусадочных смол, термопластичных смол и их смесей.
34. Набор топливных ячеек по п. 31, в котором по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток и содержащий углерод, выбирают из группы, состоящей из графита, газовой сажи, углеродных волокон и их смесей.
35. Набор топливных ячеек по п. 31, в котором пластина является пористой.
36. Набор топливных ячеек по п. 35, в котором пористость пластины меньше, чем 25% от объема упомянутой пластины.
37. Набор топливных ячеек по п. 35, в котором средний диаметр пор находится в пределах 0,25 - 2,0 мкм.
38. Набор топливных ячеек по п. 35, в котором давление пузырьков в пластине больше, чем 0,35 кг/см2.
39. Набор топливных ячеек по п. 29, в котором электрическая проводимость пластины составляет по меньшей мере 5 См/см.
40. Набор топливных ячеек по п. 29, в котором ионообменные мембраны и сепараторные пластины простираются до периферийного края набора топливных ячеек, при этом сепараторные пластины имеют уплощенную периферийную уплотняющую структуру, простирающуюся от каждой лицевой стороны, для установления полного контакта с ионообменными мембранами вокруг их периферии, образуя периферийное уплотнение, причем каждая ионообменная мембрана и сепараторная пластина имеют множество совмещенных отверстий, при этом отверстия в сепараторных пластинах окружены уплощенной коллекторной уплотняющей структурой, простирающейся от каждой лицевой стороны, для установления контакта с ионообменной мембраной, образующей коллекторное уплотнение, таким образом образуя множество газовых коллекторов, простирающихся через набор ячеек, и каналов, проходящих через уплощенную коллекторную уплотняющую структуру, которая обеспечивает связь газа топлива между одним набором коллекторов и камерами анода, которые сформированы между анодами и лицевыми сторонами, обращенными к аноду, сепараторных пластин и каналами, проходящими через уплощенную коллекторную уплотняющую структуру, которая обеспечивает связь газа окислителя между вторым набором коллекторов и камерами катода, которые образованы между катодами и лицевыми сторонами, обращенными к катоду, сепараторных пластин, таким образом обеспечивая полностью внутреннее прохождение по коллекторам газов топлива и окислителя к и из каждой секции топливной ячейки в наборе упомянутых ячеек.
41. Набор топливных ячеек по п. 29, в котором центральная область сепараторной пластины образует средство направления потока для распределения газов топливных ячеек внутри каждой секции топливных ячеек.
42. Набор топливных ячеек по п. 29, который дополнительно содержит средство для циркуляции воды, предназначенное для циркуляции и отвода воды из набора топливных ячеек.
43. Способ получения биполярной сепараторной пластины, по которому смешивают по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, по меньшей мере одну смолу, по меньшей мере один гидрофильный агент, подходящий для использования в топливной ячейке с протонной обменной мембраной и углеродные волокна, образующие, по существу, однородную смесь, содержащую по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, в количестве 50 - 95 мас. % упомянутой смеси, по меньшей мере одну смолу в количестве по меньшей мере 5 мас. % смеси, углеродные волокна в количестве вплоть до 45 мас. % смеси и по меньшей мере один гидрофильный агент, и формуют смесь в требуемую форму при температуре в пределах 121oС (250oF) и 260oС (500o F), и при давлении в пределах 3447 кПа (500 psi) и 27579 кПа (4000 psi), образуя биполярную пластину.
44. Способ по п. 43, по которому пластина имеет пористость менее чем 25% от объема пластины.
45. Способ по п. 44, по которому пластина образует множество пор, которые имеют средний размер пор в пределах 0,25 до 2,0 мкм.
46. Способ по п. 43, по которому гидрофильный агент является смачивающим агентом.
47. Способ по п. 43, по которому по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток, является материалом, содержащим углерод.
48. Способ по п. 46, по которому смачивающий агент выбирают из группы, состоящей из оксидов Ti, Al, Si и их смесей.
49. Способ по п. 43, по которому по меньшей мере одну смолу выбирают из группы, состоящей из термоусадочных смол, термопластичных смол и их смесей.
50. Способ по п. 47, по которому по меньшей мере один материал, проводящий электрический ток и содержащий углерод, выбирают из группы, состоящей из графита, газовой сажи, углеродных волокон и их смесей.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/859,234 | 1997-05-20 | ||
| US08/859,234 US5942347A (en) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | Proton exchange membrane fuel cell separator plate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99127456A RU99127456A (ru) | 2001-11-27 |
| RU2182387C2 true RU2182387C2 (ru) | 2002-05-10 |
Family
ID=25330405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99127456/09A RU2182387C2 (ru) | 1997-05-20 | 1998-03-31 | Биполярная сепараторная пластина топливной ячейки с протонной обменной мембраной |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5942347A (ru) |
| EP (1) | EP0992074B1 (ru) |
| JP (1) | JP3565867B2 (ru) |
| KR (1) | KR100423181B1 (ru) |
| CN (1) | CN1163996C (ru) |
| AT (1) | ATE268059T1 (ru) |
| AU (1) | AU728255B2 (ru) |
| CA (1) | CA2291177A1 (ru) |
| DE (1) | DE69824177T2 (ru) |
| ID (1) | ID23160A (ru) |
| NO (1) | NO995686L (ru) |
| NZ (1) | NZ501432A (ru) |
| PL (1) | PL189780B1 (ru) |
| RU (1) | RU2182387C2 (ru) |
| TW (1) | TW399348B (ru) |
| WO (1) | WO1998053514A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA983966B (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2267833C1 (ru) * | 2004-07-28 | 2006-01-10 | Российский научный центр "Курчатовский институт" | Биполярная пластина и способ ее изготовления |
| RU2346361C2 (ru) * | 2007-03-27 | 2009-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" | Способ изготовления биполярной пластины для топливного элемента и биполярная пластина, полученная указанным способом |
| RU2351041C2 (ru) * | 2004-04-08 | 2009-03-27 | Интелиджент Энерджи Лимитед | Распределение газа в топливных элементах |
| RU2419921C2 (ru) * | 2006-05-05 | 2011-05-27 | Интелиджент Энерджи Лимитед | Пластины для распределения потоков текучей среды в топливных элементах |
Families Citing this family (112)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19821767C2 (de) * | 1998-05-14 | 2000-06-08 | Siemens Ag | Stapel aus Brennstoffzellen mit Flüssigkeitskühlung und Verfahren zur Kühlung eines BZ-Stapels |
| US6884535B2 (en) * | 1998-06-05 | 2005-04-26 | Nisshinbo Industries, Inc. | Fuel cell separator |
| US6197442B1 (en) | 1998-06-16 | 2001-03-06 | International Fuel Cells Corporation | Method of using a water transport plate |
| US6159627A (en) * | 1998-08-18 | 2000-12-12 | Energy Research Corporation | Bipolar separator for use in a fuel cell assembly |
| US6180275B1 (en) * | 1998-11-18 | 2001-01-30 | Energy Partners, L.C. | Fuel cell collector plate and method of fabrication |
| JP4028940B2 (ja) * | 1998-12-17 | 2008-01-09 | 日清紡績株式会社 | 燃料電池セパレータ、その製造方法及び当該燃料電池セパレータを使用した固体高分子型燃料電池 |
| JP3548447B2 (ja) * | 1999-01-12 | 2004-07-28 | ニチアス株式会社 | 燃料電池用セパレータ及びその作製方法 |
| US6365069B2 (en) | 1999-03-19 | 2002-04-02 | Quantum Composites Inc. | Process of injection molding highly conductive molding compounds and an apparatus for this process |
| US6251308B1 (en) | 1999-03-19 | 2001-06-26 | Premix | Highly conductive molding compounds and fuel cell bipolar plates comprising these compounds |
| US6123252A (en) * | 1999-03-19 | 2000-09-26 | Deutsche Carbone Ag | Process for fixing a graphite-rich material onto a metallic body |
| US6436315B2 (en) * | 1999-03-19 | 2002-08-20 | Quantum Composites Inc. | Highly conductive molding compounds for use as fuel cell plates and the resulting products |
| US6451471B1 (en) * | 1999-07-15 | 2002-09-17 | Teledyne Energy Systems, Inc. | Conductivity fuel cell collector plate and method of fabrication |
| US20020039675A1 (en) * | 1999-11-18 | 2002-04-04 | Braun James C. | Compounding and molding process for fuel cell collector plates |
| NL1014403C1 (nl) * | 2000-02-17 | 2001-08-20 | Nedstack Holding B V | Methode voor het vervaardigen van een plaatvormig halffabrikaat dat geschikt is voor toepassing in onder andere Polymeer Elektrolyt Brandstofcellen. |
| AU2001242134A1 (en) * | 2000-03-08 | 2001-09-17 | Ballard Power Systems Inc. | Membrane exchange humidifier |
| US6572997B1 (en) * | 2000-05-12 | 2003-06-03 | Hybrid Power Generation Systems Llc | Nanocomposite for fuel cell bipolar plate |
| JP3504910B2 (ja) * | 2000-06-19 | 2004-03-08 | 日本ピラー工業株式会社 | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
| JP2002110189A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Toshiba Corp | 燃料電池用セパレータ及びその製造方法並びに該セパレータを用いた固体高分子型燃料電池 |
| WO2002031903A1 (en) * | 2000-10-06 | 2002-04-18 | International Fuel Cells, Llc | Porous carbon body for a fuel cell and method of manufacture |
| DE10058337A1 (de) * | 2000-11-24 | 2002-05-29 | Gen Motors Corp | Blechprodukt, Platte für eine Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung derselben |
| US7968251B2 (en) | 2000-11-24 | 2011-06-28 | GM Global Technology Operations LLC | Electrical contact element and bipolar plate |
| JP3532547B2 (ja) * | 2000-11-30 | 2004-05-31 | 本田技研工業株式会社 | シール一体型セパレータの製造方法 |
| JP3571687B2 (ja) * | 2000-12-07 | 2004-09-29 | 本田技研工業株式会社 | シール一体型セパレータの製造方法 |
| US6730426B2 (en) * | 2001-01-12 | 2004-05-04 | Mosaic Energy, Llc | Integral sealing method for fuel cell separator plates |
| US6605380B2 (en) * | 2001-02-27 | 2003-08-12 | Dana Corporation | Fuel cell plate with variable thickness sealing beads |
| JP2002298874A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-11 | Kemitsukusu:Kk | 平面型燃料電池用セパレータ及び平面型燃料電池 |
| US20020180088A1 (en) * | 2001-04-03 | 2002-12-05 | Mitsubishi Chemical Corporation | Process for producing separator for fuel cell |
| US6500319B2 (en) * | 2001-04-05 | 2002-12-31 | Giner Electrochemical Systems, Llc | Proton exchange membrane (PEM) electrochemical cell having an integral, electrically-conductive, compression pad |
| US20040038104A1 (en) * | 2001-04-06 | 2004-02-26 | Qinbai Fan | Low cost metal bipolar plates and current collectors for polymer electrolyte membrane fuel cells |
| US6723462B2 (en) | 2001-04-06 | 2004-04-20 | Gas Technology Institute | Low cost metal bipolar plates and current collectors for polymer electrolyte membrane fuel cells |
| US7708235B2 (en) * | 2001-04-26 | 2010-05-04 | Pipe Pier | Mounting device |
| US7922130B2 (en) * | 2001-04-26 | 2011-04-12 | Pipe Pier | Mounting device |
| US20020180094A1 (en) * | 2001-06-01 | 2002-12-05 | Gough Jeffrey John | Hydrophobic fuel cell component |
| US20020197523A1 (en) * | 2001-06-13 | 2002-12-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Method of producing fuel cell and fuel cell |
| FR2827998B1 (fr) * | 2001-07-24 | 2003-09-12 | Atofina | Plaque hydrophile a base de polymere fluore |
| DE10137847B4 (de) | 2001-08-02 | 2019-06-06 | General Motors Llc ( N. D. Ges. D. Staates Delaware ) | Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems, bei dem Temperaturen im Gefrierbereich von Wasser auftreten können sowie Brennstoffzellensystem |
| US20030148164A1 (en) * | 2001-09-07 | 2003-08-07 | Koch Carol A. | Efficient fuel cell water transport plates |
| EP1291946A3 (en) * | 2001-09-11 | 2006-03-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell and conductive separator plate thereof |
| US6780536B2 (en) * | 2001-09-17 | 2004-08-24 | 3M Innovative Properties Company | Flow field |
| KR100841106B1 (ko) * | 2001-11-19 | 2008-06-25 | 연세대학교 산학협력단 | 전기 전도성 수지 조성물을 이용한 바이폴라 플래이트제조방법 |
| US20030104257A1 (en) * | 2001-12-03 | 2003-06-05 | Jeremy Chervinko | Method for bipolar plate manufacturing |
| US6752937B2 (en) * | 2001-12-17 | 2004-06-22 | Quantum Composites, Inc. | Highly conductive molding compounds having an increased distribution of large size graphite particles |
| JP3818149B2 (ja) * | 2001-12-21 | 2006-09-06 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池 |
| US6953605B2 (en) * | 2001-12-26 | 2005-10-11 | Messier-Bugatti | Method for densifying porous substrates by chemical vapour infiltration with preheated gas |
| US6746982B2 (en) * | 2001-12-27 | 2004-06-08 | Utc Fuel Cells, Llc | Porous carbon body for a fuel cell having an electronically conductive hydrophilic agent |
| US6794077B2 (en) * | 2001-12-28 | 2004-09-21 | Utc Fuel Cells, Llc | Passive water management fuel cell |
| FR2834818B1 (fr) | 2002-01-14 | 2006-09-15 | Atofina | Poudre microcomposite a base de plaquettes de graphite et d'un fluoropolymere et objets fabriques avec cette poudre |
| DE10304657B4 (de) | 2002-02-08 | 2015-07-02 | General Motors Llc ( N. D. Ges. D. Staates Delaware ) | Brennstoffzellenstapel sowie -system und Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffzellensystems mit einem solchen Brennstoffzellenstapel |
| AU2003206514A1 (en) * | 2002-02-13 | 2003-09-04 | Dupont Canada Inc. | Method for manufacturing fuel cell separator plates under low shear strain |
| JP2003297385A (ja) * | 2002-04-03 | 2003-10-17 | Nisshinbo Ind Inc | 燃料電池セパレータの製造方法、燃料電池セパレータ、および固体高分子型燃料電池 |
| US20030203266A1 (en) * | 2002-04-30 | 2003-10-30 | Jeremy Chervinko | Polymer electrolyte membrane fuel cell separator plate composition |
| DE10219384A1 (de) * | 2002-04-30 | 2003-11-20 | Proton Motor Fuel Cell Gmbh | Bipolarplatte für Brennstoffzellenstapel und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US20030219646A1 (en) * | 2002-05-23 | 2003-11-27 | Lecostaouec Jean-Francois | Carbon fiber reinforced plastic bipolar plates with continuous electrical pathways |
| DE10229918B4 (de) * | 2002-07-04 | 2017-05-18 | Volkswagen Ag | Bipolarplatte für Brennstoffzellen |
| DE10230395A1 (de) * | 2002-07-05 | 2004-01-15 | General Motors Corp., Detroit | Leitfähiges Bauteil für elektrochemische Zellen sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils |
| JP4645790B2 (ja) * | 2002-08-09 | 2011-03-09 | 日清紡ホールディングス株式会社 | 燃料電池セパレータおよび固体高分子型燃料電池 |
| US6630265B1 (en) | 2002-08-13 | 2003-10-07 | Hoku Scientific, Inc. | Composite electrolyte for fuel cells |
| DE10243592A1 (de) | 2002-09-19 | 2004-04-01 | Basf Future Business Gmbh | Bipolarplatte für PEM-Brennstoffzellen |
| TWI241732B (en) * | 2002-09-25 | 2005-10-11 | E I Du Pont Canada Company | Mesh reinforced fuel cell separator plate |
| DE10261483A1 (de) | 2002-12-23 | 2004-07-01 | Basf Ag | Bipolarplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US7365121B2 (en) * | 2003-02-19 | 2008-04-29 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Highly conductive thermoplastic composites for rapid production of fuel cell bipolar plates |
| US7405019B2 (en) * | 2003-03-14 | 2008-07-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| AU2003215471A1 (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-18 | E.I. Du Pont Canada Company | Post-molding treatment of current collector plates for fuel cells to improve conductivity |
| EP1494300A1 (en) * | 2003-07-04 | 2005-01-05 | Nisshinbo Industries, Inc. | Porous fuel cell separator, method of manufacture thereof, and solid polymer fuel cell |
| JP2005044789A (ja) * | 2003-07-04 | 2005-02-17 | Nisshinbo Ind Inc | 多孔質燃料電池セパレータ、多孔質燃料電池セパレータの製造方法、および固体高分子型燃料電池 |
| US6962959B2 (en) | 2003-08-28 | 2005-11-08 | Hoku Scientific, Inc. | Composite electrolyte with crosslinking agents |
| DE102004007583A1 (de) * | 2004-02-17 | 2005-09-08 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zur Ermittlung der räumlichen Verteilung von polymeren Additiven und/oder Ionomeren in Brennstoffzellen |
| KR100612306B1 (ko) | 2004-06-24 | 2006-08-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지의 바이폴러 플레이트용 복합재료 |
| DE102004035309A1 (de) * | 2004-07-21 | 2006-02-16 | Pemeas Gmbh | Membran-Elektrodeneinheiten und Brennstoffzellen mit erhöhter Lebensdauer |
| US7241409B2 (en) * | 2004-10-29 | 2007-07-10 | Advanced Energy Technology Inc. | Gas permeable flexible graphite sheet material and process therefor |
| KR100669374B1 (ko) * | 2004-11-25 | 2007-01-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지용 금속 세퍼레이터 및 그 제조방법과 이를포함하는 연료전지 |
| US7862956B2 (en) * | 2004-12-29 | 2011-01-04 | 3M Innovative Properties Company | Z-axis electrically conducting flow field separator |
| CN100592561C (zh) * | 2005-04-15 | 2010-02-24 | Utc电力公司 | 在冷冻启动过程中燃料电池堆中用于冷却和加湿的存留水 |
| CN1316656C (zh) * | 2005-04-18 | 2007-05-16 | 浙江大学 | 一种质子交换膜燃料电池用复合双极板的制备方法 |
| US8211592B2 (en) * | 2005-09-15 | 2012-07-03 | GM Global Technology Operations LLC | Hydrophilic layer on flowfield for water management in PEM fuel cell |
| JP5425358B2 (ja) * | 2005-10-20 | 2014-02-26 | 株式会社日立製作所 | 固体高分子形燃料電池システムの停止方法及び固体高分子形燃料電池システム |
| CA2628709A1 (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-18 | Dic Corporation | Method of producing fuel cell separators, and fuel cells |
| US20070147187A1 (en) * | 2005-12-28 | 2007-06-28 | Gennady Resnick | Method of using graphite for making hydrophilic articles |
| US20080025898A1 (en) * | 2005-12-28 | 2008-01-31 | Gennady Resnick | Method of treating a material to achieve sufficient hydrophilicity for making hydrophilic articles |
| US20070148361A1 (en) * | 2005-12-28 | 2007-06-28 | Gennady Resnick | Method of treating graphite for making hydrophilic articles |
| US20070154771A1 (en) * | 2006-01-04 | 2007-07-05 | Jang Bor Z | Highly conductive composites for fuel cell flow field plates and bipolar plates |
| US8097377B2 (en) * | 2006-01-27 | 2012-01-17 | GM Global Technology Operations LLC | Development of high energy surfaces on stainless steels for improved wettability |
| TWI336538B (en) | 2006-03-22 | 2011-01-21 | Ind Tech Res Inst | Electrically conductive composite |
| US7879389B2 (en) * | 2006-06-27 | 2011-02-01 | GM Global Technology Operations LLC | Low-cost bipolar plate coatings for PEM fuel cell |
| WO2008047989A1 (en) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Hyundai Hysco | Metal separator for fuel cell and fuel cell stack having the same |
| JP5130691B2 (ja) * | 2006-10-25 | 2013-01-30 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池モジュール構造 |
| CN100454625C (zh) * | 2006-11-29 | 2009-01-21 | 武汉理工大学 | 一种导电陶瓷/石墨质子交换膜燃料电池用双极板及其制备方法 |
| CN101192672B (zh) * | 2006-12-01 | 2010-05-12 | 比亚迪股份有限公司 | 一种质子交换膜燃料电池用流场板及其制备方法和双极板 |
| KR100801596B1 (ko) * | 2006-12-20 | 2008-02-11 | 제일모직주식회사 | 친수성 무기물 결집체 및 이의 제조 방법과, 이를 포함하는친수성 복합재 및 연료 전지용 바이폴라 플레이트 |
| KR100790423B1 (ko) * | 2006-12-20 | 2008-01-03 | 제일모직주식회사 | 친수성 카본블랙 결집체 및 이의 제조 방법과, 이를포함하는 친수성 복합재 및 연료 전지용 바이폴라 플레이트 |
| US7887927B2 (en) * | 2007-03-09 | 2011-02-15 | Nanotek Instruments, Inc. | Highly conductive, multi-layer composite precursor composition to fuel cell flow field plate or bipolar plate |
| US8383291B2 (en) * | 2007-05-23 | 2013-02-26 | GM Global Technology Operations LLC | Three-dimensional hydrophilic porous structures for fuel cell plates |
| TR200704155A2 (tr) | 2007-06-15 | 2009-01-21 | Tübi̇tak- Türki̇ye Bi̇li̇msel Ve Teknoloji̇k Araştirma Kurumu | Geri dönüşümlü bipolar plaka üretimi |
| US9123921B2 (en) | 2008-05-13 | 2015-09-01 | GM Global Technology Operations LLC | Hydrolytically-stable hydrophilic coatings for PEMFC bipolar plate |
| US20110111326A1 (en) * | 2008-09-12 | 2011-05-12 | Paravastu Badrinarayanan | Fuel cell device having a water reservoir |
| US8177884B2 (en) | 2009-05-20 | 2012-05-15 | United Technologies Corporation | Fuel deoxygenator with porous support plate |
| US20100330462A1 (en) * | 2009-06-25 | 2010-12-30 | Gas Technology Institute | Corrosion resistant molded graphite plates for highly corrosive electrochemical devices |
| JP5439160B2 (ja) * | 2009-12-24 | 2014-03-12 | 日本碍子株式会社 | 固体酸化物形燃料電池セルの製造方法、及び、同セルの分割体の成形体の製造方法 |
| JP5257497B2 (ja) | 2011-09-26 | 2013-08-07 | 日清紡ケミカル株式会社 | 燃料電池用多孔質セパレータ |
| WO2013103439A1 (en) * | 2012-01-06 | 2013-07-11 | Infinity Fuel Cell And Hydrogen, Inc. | Electrochemical cell with improved water or gas management |
| CN104756299B (zh) * | 2012-07-20 | 2017-09-05 | 奥迪股份公司 | 燃料电池冷却剂流场配置 |
| US20150263356A1 (en) * | 2012-09-06 | 2015-09-17 | Utc Power Corporation | Method of processing a porous article |
| AT513501B1 (de) * | 2013-09-02 | 2014-05-15 | Abatec Group Ag | IR-Strahler mit Doppelverglasung |
| KR102327472B1 (ko) * | 2014-02-27 | 2021-11-16 | 두산 퓨얼 셀 아메리카, 인크. | 플레이크 흑연을 포함하는 연료 전지 구성요소 |
| CN104201391B (zh) * | 2014-08-11 | 2017-01-25 | 深圳市远宏新能源有限公司 | 一种低温成型树脂碳板及其制备方法 |
| CN105742660A (zh) * | 2014-12-12 | 2016-07-06 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种石墨复合双极板及燃料电池电堆 |
| JP6237805B2 (ja) * | 2016-03-15 | 2017-11-29 | 日清紡ケミカル株式会社 | 燃料電池用多孔質セパレータ |
| IL244698A (en) | 2016-03-21 | 2017-10-31 | Elbit Systems Land & C4I Ltd | Basic fuel cell system with spare membrane with bipolar plate |
| EP3528326B1 (en) * | 2016-10-14 | 2023-08-09 | Nisshinbo Chemical Inc. | Resin composition for dense fuel cell separators |
| DK179150B1 (en) * | 2016-10-19 | 2017-12-11 | Serenergy As | A fuel cell stack and its method of production, a separator plate in particular a bipolar plate, for a fuel cell and its production |
| DE102019209766A1 (de) * | 2019-07-03 | 2021-01-07 | Audi Ag | Brennstoffzellenplatte, Bipolarplatte und Brennstoffzellenvorrichtung |
| US12424639B2 (en) * | 2020-10-30 | 2025-09-23 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Fuel cell having bipolar plates with multi-layered dehomogenized turing-pattern microstructure configuration |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT389020B (de) * | 1986-08-08 | 1989-10-10 | Peter Dipl Ing Dr Schuetz | Brennstoffzelle |
| RU94015177A (ru) * | 1993-04-30 | 1995-12-10 | Де Нора Пермелек С.п.А. | Гальванический элемент для химического источника тока |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3634569A (en) * | 1969-01-08 | 1972-01-11 | United Aircraft Corp | Method of manufacture of dense graphite structures |
| US4175165A (en) * | 1977-07-20 | 1979-11-20 | Engelhard Minerals & Chemicals Corporation | Fuel cell system utilizing ion exchange membranes and bipolar plates |
| US4339322A (en) * | 1980-04-21 | 1982-07-13 | General Electric Company | Carbon fiber reinforced fluorocarbon-graphite bipolar current collector-separator |
| US4360485A (en) * | 1980-08-25 | 1982-11-23 | United Technologies Corporation | Method for making improved separator plates for electrochemical cells |
| US4301222A (en) * | 1980-08-25 | 1981-11-17 | United Technologies Corporation | Separator plate for electrochemical cells |
| US4359438A (en) * | 1981-09-21 | 1982-11-16 | Ashland Oil, Inc. | Process for molding corrosion resistant fuel cell collecting plates |
| JPS6042213A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-06 | Showa Denko Kk | 炭素薄板の製造法 |
| US4737421A (en) * | 1983-12-27 | 1988-04-12 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Method for producing a carbon sheet and a fuel cell separator |
| US4738872A (en) * | 1985-07-02 | 1988-04-19 | International Fuel Cells | Carbon-graphite component for an electrochemical cell and method for making the component |
| US4670300A (en) * | 1985-07-03 | 1987-06-02 | International Fuel Cells Corporation | Carbon-graphite component for an electrochemical cell and method for making the component |
| US4592968A (en) * | 1985-07-18 | 1986-06-03 | International Fuel Cells Corporation | Coke and graphite filled separator plate for electrochemical cells |
| US4652502A (en) * | 1985-12-30 | 1987-03-24 | International Fuel Cells, Inc. | Porous plate for an electrochemical cell and method for making the porous plate |
| US4826741A (en) * | 1987-06-02 | 1989-05-02 | Ergenics Power Systems, Inc. | Ion exchange fuel cell assembly with improved water and thermal management |
| US4769297A (en) * | 1987-11-16 | 1988-09-06 | International Fuel Cells Corporation | Solid polymer electrolyte fuel cell stack water management system |
| US4826742A (en) * | 1988-01-21 | 1989-05-02 | International Fuel Cells Corporation | Water and heat management in solid polymer fuel cell stack |
| US4824741A (en) * | 1988-02-12 | 1989-04-25 | International Fuel Cells Corporation | Solid polymer electrolyte fuel cell system with porous plate evaporative cooling |
| JPH02181367A (ja) * | 1989-01-06 | 1990-07-16 | Yamaha Motor Co Ltd | 燃料電池用セパレータとその製造方法 |
| US5108849A (en) * | 1989-08-30 | 1992-04-28 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Fuel cell fluid flow field plate |
| US5284718A (en) * | 1991-09-27 | 1994-02-08 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell membrane electrode and seal assembly |
| JP3444541B2 (ja) * | 1992-08-24 | 2003-09-08 | 株式会社東芝 | 固体高分子型燃料電池 |
| WO1994015377A1 (en) * | 1992-12-23 | 1994-07-07 | International Fuel Cells Corporation | Proton exchange membrane fuel cell device with water transfer separator plates |
| IT1270878B (it) * | 1993-04-30 | 1997-05-13 | Permelec Spa Nora | Migliorata cella elettrochimica utilizzante membrane a scambio ionico e piatti bipolari metallici |
| US5547777A (en) * | 1994-02-23 | 1996-08-20 | Richards Engineering | Fuel cell having uniform compressive stress distribution over active area |
| US5503944A (en) * | 1995-06-30 | 1996-04-02 | International Fuel Cells Corp. | Water management system for solid polymer electrolyte fuel cell power plants |
| US5840414A (en) * | 1996-11-15 | 1998-11-24 | International Fuel Cells, Inc. | Porous carbon body with increased wettability by water |
-
1997
- 1997-05-20 US US08/859,234 patent/US5942347A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-03-31 WO PCT/US1998/006290 patent/WO1998053514A1/en not_active Ceased
- 1998-03-31 AU AU67898/98A patent/AU728255B2/en not_active Ceased
- 1998-03-31 NZ NZ501432A patent/NZ501432A/xx unknown
- 1998-03-31 KR KR10-1999-7010689A patent/KR100423181B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1998-03-31 PL PL98336926A patent/PL189780B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1998-03-31 AT AT98913318T patent/ATE268059T1/de not_active IP Right Cessation
- 1998-03-31 ID IDW991435A patent/ID23160A/id unknown
- 1998-03-31 RU RU99127456/09A patent/RU2182387C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1998-03-31 CA CA002291177A patent/CA2291177A1/en not_active Abandoned
- 1998-03-31 DE DE69824177T patent/DE69824177T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-31 JP JP55034998A patent/JP3565867B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-03-31 EP EP98913318A patent/EP0992074B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-31 CN CNB988074087A patent/CN1163996C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-11 ZA ZA983966A patent/ZA983966B/xx unknown
- 1998-05-18 TW TW087107686A patent/TW399348B/zh not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-11-19 NO NO995686A patent/NO995686L/no not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT389020B (de) * | 1986-08-08 | 1989-10-10 | Peter Dipl Ing Dr Schuetz | Brennstoffzelle |
| RU94015177A (ru) * | 1993-04-30 | 1995-12-10 | Де Нора Пермелек С.п.А. | Гальванический элемент для химического источника тока |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2351041C2 (ru) * | 2004-04-08 | 2009-03-27 | Интелиджент Энерджи Лимитед | Распределение газа в топливных элементах |
| RU2267833C1 (ru) * | 2004-07-28 | 2006-01-10 | Российский научный центр "Курчатовский институт" | Биполярная пластина и способ ее изготовления |
| RU2419921C2 (ru) * | 2006-05-05 | 2011-05-27 | Интелиджент Энерджи Лимитед | Пластины для распределения потоков текучей среды в топливных элементах |
| RU2346361C2 (ru) * | 2007-03-27 | 2009-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Национальная инновационная компания "Новые энергетические проекты" | Способ изготовления биполярной пластины для топливного элемента и биполярная пластина, полученная указанным способом |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE268059T1 (de) | 2004-06-15 |
| EP0992074A1 (en) | 2000-04-12 |
| DE69824177T2 (de) | 2004-09-30 |
| WO1998053514A1 (en) | 1998-11-26 |
| CN1264499A (zh) | 2000-08-23 |
| JP2001509950A (ja) | 2001-07-24 |
| EP0992074B1 (en) | 2004-05-26 |
| ZA983966B (en) | 1998-11-12 |
| NO995686D0 (no) | 1999-11-19 |
| NZ501432A (en) | 2001-02-23 |
| DE69824177D1 (de) | 2004-07-01 |
| JP3565867B2 (ja) | 2004-09-15 |
| CN1163996C (zh) | 2004-08-25 |
| KR100423181B1 (ko) | 2004-03-18 |
| AU728255B2 (en) | 2001-01-04 |
| PL189780B1 (pl) | 2005-09-30 |
| PL336926A1 (en) | 2000-07-17 |
| NO995686L (no) | 2000-01-18 |
| TW399348B (en) | 2000-07-21 |
| CA2291177A1 (en) | 1998-11-26 |
| KR20010012728A (ko) | 2001-02-26 |
| ID23160A (id) | 2000-03-23 |
| AU6789898A (en) | 1998-12-11 |
| US5942347A (en) | 1999-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2182387C2 (ru) | Биполярная сепараторная пластина топливной ячейки с протонной обменной мембраной | |
| KR100374281B1 (ko) | 연료전지 | |
| EP0100530B1 (en) | Fuel cell using organic high-molecular electrolyte | |
| CA1093147A (en) | Fuel cell system utilizing ion exchange membranes and bipolar plates | |
| EP0273427B1 (en) | Seal structure for an electrochemical cell | |
| US20030148164A1 (en) | Efficient fuel cell water transport plates | |
| RU99127456A (ru) | Биполярная сепараторная пластина топливной ячейки с протонной обменной мембраной | |
| US6617068B2 (en) | Bi-zone water transport plate for a fuel cell | |
| US20030003348A1 (en) | Fuel cell | |
| US6841283B2 (en) | High water permeability proton exchange membrane | |
| US4744879A (en) | Oxygen-cathode for use in electrolysis of alkali chloride and process for preparing the same | |
| JP2001015123A (ja) | 燃料電池用電極基体、燃料電池用電極及びこれを用いた燃料電池 | |
| JPS63152876A (ja) | 電解液のマトリツクスアセンブリーをもつ燃料電池 | |
| US7931996B2 (en) | Fuel cell with randomly-dispersed carbon fibers in a backing layer | |
| WO2002031903A1 (en) | Porous carbon body for a fuel cell and method of manufacture | |
| MXPA98003614A (en) | Separating plate of prote exchange membrane fuel cells | |
| JPH04218267A (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
| JPS6250947B2 (ru) | ||
| US20050003261A1 (en) | Porous fuel cell separator, method of manufacture thereof, and solid polymer fuel cell | |
| JP2002516464A (ja) | 高分子電解質膜型燃料電池及び液体による加湿及び／又は冷却系を備えた高分子電解質膜型燃料電池システムの運転方法 | |
| KR100195080B1 (ko) | 인산형 연료전지용 전해질 매트릭스 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060401 |