[go: up one dir, main page]

RU2316081C1 - Fuel cell bipolar plate and its manufacturing process - Google Patents

Fuel cell bipolar plate and its manufacturing process Download PDF

Info

Publication number
RU2316081C1
RU2316081C1 RU2006124867/09A RU2006124867A RU2316081C1 RU 2316081 C1 RU2316081 C1 RU 2316081C1 RU 2006124867/09 A RU2006124867/09 A RU 2006124867/09A RU 2006124867 A RU2006124867 A RU 2006124867A RU 2316081 C1 RU2316081 C1 RU 2316081C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plate
fluid
channel
bipolar plate
fuel cell
Prior art date
Application number
RU2006124867/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Миунг-Сеок ПАРК
Хонг ЧОЙ
Киу-Дзунг КИМ
Миеонг-Хо ЛИ
Чеол-Хван КИМ
Йонг-Дзун ХВАНГ
Сеунг-Тае КО
Сеонг-Геун ХЕО
Сам-Чул ХА
Тае-Хее ЧО
Original Assignee
ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. filed Critical ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК.
Priority to RU2006124867/09A priority Critical patent/RU2316081C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2316081C1 publication Critical patent/RU2316081C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering; fuel cells.
SUBSTANCE: proposed fuel cell bipolar plate has plate proper, fluid passage space formed on both sides of plate, and fluid guide screen installed in fluid flow space. Formed on plate are inlet and outlet channels communicating with fluid flow space. Bipolar plate is manufactured by means of special mold and using special treatment process. As a result, flow distribution is more uniform and its resistance to fuel and air flow to fuel-cell fuel electrode and air electrode, respectively, is reduced. In addition, area of reaction with membrane-electrode assembly and diffusion area can be increased.
EFFECT: improved design, facilitated manufacture.
20 cl, 16 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к топливному элементу и, в частности, к биполярной пластине топливного элемента и способу изготовления такой пластины, способной придать равномерность распределению потоков, уменьшить сопротивление потокам топлива и воздуха, протекающим, соответственно, в топливный электрод и воздушный электрод топливного элемента и упростить ее изготовление.The invention relates to a fuel cell and, in particular, to a bipolar plate of a fuel cell and a method for manufacturing such a plate, capable of uniformizing the distribution of flows, reduce resistance to the flows of fuel and air flowing respectively into the fuel electrode and air electrode of the fuel cell and simplify its manufacture .

Уровень техникиState of the art

Топливный элемент вырабатывает в целом не наносящую вреда окружающей среде энергию, и он был создан для того, чтобы заменять традиционную энергию ископаемого топлива. Как показано на фиг.1, топливный элемент включает в себя пакет 100, который должен быть объединен с, по меньшей мере, одним единичным элементом 101, в котором протекает электрохимическая реакция; подающий топливопровод 200, соединенный с пакетом 100 так, чтобы подавать топливо; подающий воздуховод 300, соединенный с пакетом 100 так, чтобы подавать воздух; и выпускные трубопроводы 400, 500 для выпуска побочных продуктов протекающей реакции топлива и воздуха, соответственно. Единичный элемент 101 включает в себя топливный электрод (анод) (не показан), к которому поступает топливо; и воздушный электрод (катод) (не показан), к которому поступает воздух.The fuel cell generates energy that is generally not harmful to the environment, and it was created to replace the traditional energy of fossil fuels. As shown in FIG. 1, a fuel cell includes a bag 100 that must be combined with at least one unit cell 101 in which an electrochemical reaction occurs; a fuel supply pipe 200 connected to the bag 100 so as to supply fuel; a supply duct 300 connected to the bag 100 so as to supply air; and exhaust pipelines 400, 500 for the release of by-products of the ongoing reaction of the fuel and air, respectively. Unit cell 101 includes a fuel electrode (anode) (not shown) to which fuel is supplied; and an air electrode (cathode) (not shown) to which air enters.

Далее описывается работа такого топливного элемента.The following describes the operation of such a fuel cell.

Сначала топливо и воздух подают к топливному электроду и воздушному электроду пакета 100 посредством подающего топливопровода 200 и подающего воздуховода 300, соответственно. Топливо, поданное к топливному электроду, ионизируется на положительные ионы и электроны (е-) посредством электрохимической реакции окисления на топливном электроде, ионизированные положительные ионы перемещаются через электролит к воздушному электроду, а электроны перемещаются к топливному электроду. Положительные ионы, перемещенные к воздушному электроду, вступают в электрохимическую реакцию восстановления с воздухом, поданным к воздушному электроду, и генерируют побочные продукты, такие как тепло реакции и воду и т.д. В данном процессе при перемещении электронов генерируется электроэнергия. Топливо после реакции на топливном электроде, а также вода и дополнительные побочные продукты, сгенерированные на воздушном электроде, выпускаются, соответственно, через выпускные трубопроводы 400, 500.First, fuel and air are supplied to the fuel electrode and the air electrode of the stack 100 by means of the fuel supply pipe 200 and the supply air pipe 300, respectively. The fuel supplied to the fuel electrode is ionized to positive ions and electrons (e-) through an electrochemical oxidation reaction on the fuel electrode, the ionized positive ions move through the electrolyte to the air electrode, and the electrons move to the fuel electrode. Positive ions transferred to the air electrode enter into an electrochemical reduction reaction with the air supplied to the air electrode and generate by-products, such as reaction heat and water, etc. In this process, when electrons move, electricity is generated. The fuel after the reaction on the fuel electrode, as well as water and additional by-products generated on the air electrode, are discharged, respectively, through the exhaust pipes 400, 500.

Топливные элементы могут быть классифицированы на различные типы в соответствии с используемыми в них электролитом и топливом и т.д.Fuel cells can be classified into different types according to the electrolyte and fuel used in them, etc.

Между тем, как показано на фиг.2, единичный элемент 101, составляющий пакет 100, включает в себя две биполярные пластины 10, имеющие открытый канал 11, по которому протекает воздух или топливо; и мембранно-электродный узел (МЭУ, от англ. «membrane electrode assembly» или МЕА) 20, размещенный между двумя этими биполярными пластинами 10 так, чтобы иметь определенные толщину и площадь. Две биполярные пластины 10 и размещенный между ними МЭУ 20 объединены друг с другом посредством дополнительных средств 30, 31 объединения. Канал, сформированный каналом 11 биполярной пластины 10 и боковой стороной МЭУ 20, составляет топливный электрод, и при протекании топлива через этот канал топливного электрода происходит реакция окисления. Кроме того, канал, сформированный каналом 11 другой биполярной пластины 10 и другой боковой стороной МЭУ 20, составляет воздушный электрод, и при протекании воздуха через этот канал воздушного электрода происходит реакция восстановления.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the unit cell 101 constituting the stack 100 includes two bipolar plates 10 having an open channel 11 through which air or fuel flows; and a membrane electrode assembly (MEA, from the English. "membrane electrode assembly" or MEA) 20, placed between these two bipolar plates 10 so as to have a certain thickness and area. Two bipolar plates 10 and placed between them MEA 20 are combined with each other by means of additional means 30, 31 of the Association. The channel formed by the channel 11 of the bipolar plate 10 and the side of the MEA 20 constitutes the fuel electrode, and when the fuel flows through this channel of the fuel electrode, an oxidation reaction occurs. In addition, the channel formed by the channel 11 of the other bipolar plate 10 and the other side of the MEA 20 constitutes an air electrode, and when air flows through this channel of the air electrode, a reduction reaction occurs.

Форма биполярной пластины 10, в частности, форма канала 11, влияет на контактное сопротивление, оказываемое при протекании топлива и воздуха, и на распределение потоков и т.п., а контактное сопротивление и распределение потоков влияют на отдачу мощности (выход по энергии). Кроме того, биполярные пластины 10 имеют определенную форму, подходящую для облегчения технологического процесса и серийного производства.The shape of the bipolar plate 10, in particular, the shape of the channel 11, affects the contact resistance exerted during the flow of fuel and air, and the distribution of flows, etc., and the contact resistance and distribution of flows affect the power output (energy output). In addition, the bipolar plates 10 have a certain shape suitable for facilitating the process and mass production.

Как показано на фиг.3, в традиционной биполярной пластине сформированы сквозные отверстия 13, 14, 15, 16, соответственно, на каждом краю пластины 12, имеющей определенную толщину и прямоугольную форму.As shown in FIG. 3, through holes 13, 14, 15, 16 are formed in a traditional bipolar plate, respectively, at each edge of the plate 12 having a certain thickness and a rectangular shape.

Кроме того, на боковой стороне пластины 12 сформированы многочисленные каналы 11 с тем, чтобы соединить сквозное отверстие 13 с расположенным по диагонали сквозным отверстием 16. Эти каналы 11 имеют зигзагообразную форму. Как показано на фиг.4, в поперечном сечении канала 11 этот канал 11 имеет определенные ширину и толщину и одну открытую боковую сторону. На другой боковой стороне пластины 12 сформированы многочисленные каналы 11 с тем, чтобы соединить два расположенных по диагонали сквозных отверстия 14, 16, причем эти каналы 11 имеют такую же самую форму, что и каналы, сформированные на противоположной боковой стороне.In addition, numerous channels 11 are formed on the side of the plate 12 so as to connect the through hole 13 with a diagonal through hole 16. These channels 11 have a zigzag shape. As shown in figure 4, in the cross section of the channel 11, this channel 11 has a certain width and thickness and one open side. Numerous channels 11 are formed on the other side of the plate 12 so as to connect two diagonal through holes 14, 16, these channels 11 having the same shape as the channels formed on the opposite side.

Далее описывается работа традиционной биполярной пластины. Сначала топливо и воздух втекают, соответственно, в сквозные отверстия 13, 14, и проходящие через сквозные отверстия 13, 14 топливо и воздух втекают в каналы 11. Топливо или воздух в каналах 11 текут зигзагообразно вдоль каналов 11 и выпускаются наружу через сквозные отверстия 15, 16. В этом процессе в МЭУ 20 (показан на фиг.2), в котором протекает топливо, происходит реакция окисления, и одновременно происходит реакция восстановления в том МЭУ, в котором протекает воздух.The following describes the operation of a traditional bipolar plate. First, fuel and air flow into the through holes 13, 14, respectively, and fuel and air flowing through the through holes 13, 14 flow into the channels 11. Fuel or air in the channels 11 flow in a zigzag fashion along the channels 11 and are released through the through holes 15, 16. In this process, in the MEA 20 (shown in FIG. 2), in which the fuel flows, an oxidation reaction takes place, and at the same time, the reduction reaction occurs in the MEA in which the air flows.

Однако в случае традиционной биполярной пластины, поскольку каналы 11 сформированы зигзагообразно, поток может распределяться равномерно лишь в некоторой степени. Более того, поскольку каналы, по которым протекают топливо и воздух, являются сложными и длинными, сопротивление потоку увеличивается, и поэтому возрастают потери давления на создание потока топлива и воздуха. Помимо этого, поскольку технологический процесс изготовления является сложным и затруднительным, производственные затраты высоки.However, in the case of a traditional bipolar plate, since the channels 11 are zigzag-shaped, the flow can be distributed evenly only to some extent. Moreover, since the channels through which the fuel and air flow are complex and long, the flow resistance increases, and therefore the pressure loss on the creation of the fuel and air flow increases. In addition, since the manufacturing process is complex and difficult, manufacturing costs are high.

Техническая сущность настоящего изобретенияThe technical essence of the present invention

Чтобы разрешить вышеописанные проблемы, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить биполярную пластину топливного элемента и способ изготовления такой пластины, способной придать равномерность распределению потоков, уменьшить сопротивление потокам топлива и воздуха, протекающим, соответственно, в топливный электрод и воздушный электрод топливного элемента, и упростить ее изготовление.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a bipolar plate of a fuel cell and a method for manufacturing such a plate capable of uniformizing the distribution of flows, reducing resistance to the flows of fuel and air flowing respectively into the fuel electrode and air electrode of the fuel cell, and simplify its manufacture.

Чтобы достичь вышеупомянутых целей, биполярная пластина топливного элемента включает в себя пластину, имеющую определенные толщину и площадь; пространство протекания текучей среды, сформированное на обеих боковых сторонах этой пластины так, чтобы иметь определенные ширину, длину и глубину; сетку направления текучей среды, установленную в пространстве протекания текучей среды так, чтобы иметь определенную форму; впускной канал, сформированный на пластине так, чтобы быть соединенным с пространством протекания текучей среды и принимать текучую среду; и выпускной канал, сформированный на пластине так, чтобы быть соединенным с пространством протекания текучей среды и выпускать текучую среду.In order to achieve the above objectives, the bipolar plate of the fuel cell includes a plate having a certain thickness and area; a fluid flow space formed on both sides of the plate so as to have a certain width, length and depth; a fluid direction grid mounted in the fluid flow space so as to have a specific shape; an inlet channel formed on the plate so as to be connected to the fluid flow space and receive the fluid; and an outlet channel formed on the plate so as to be connected to the fluid flow space and to discharge the fluid.

Помимо этого, способ изготовления биполярной пластины топливного элемента включает в себя изготовление пресс-формы для обработки пластины, на которой с обеих боковых сторон формируют пространство протекания текучей среды, имеющее определенные площадь и глубину, и формируют внутренний канал посредством опорной сетки, выступающей в форме сетки из пространства протекания текучей среды; формирование пластины с помощью этой пресс-формы; обработку пластины с выполнением впускного канала так, чтобы обеспечить втекание потока текучей среды в пространство протекания текучей среды, имеющее опорную сетку; и обработку пластины с выполнением выпускного канала так, чтобы обеспечить вытекание потока из пространства протекания текучей среды.In addition, a method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell includes the manufacture of a mold for processing a plate on which a fluid flow space having a certain area and depth is formed on both sides and an inner channel is formed by a support mesh that projects in the form of a mesh from the fluid flow space; plate formation using this mold; processing the plate with the execution of the inlet channel so as to ensure that the flow of fluid into the space of the flow of the fluid having a supporting grid; and processing the plate with the execution of the exhaust channel so as to allow the flow to flow out of the fluid flow space.

Помимо этого, биполярная пластина топливного элемента включает в себя пластину, имеющую определенные толщину и площадь; область канала, имеющую решетчатые выступы рядом с многочисленными решетчатыми пазами, сформированными по определенной области обеих боковых сторон пластины; впускной канал, сформированный на боковой стороне пластины так, чтобы быть соединенным с решетчатыми пазами в области канала и принимать текучую среду; и выпускной канал, сформированный на боковой стороне пластины так, чтобы выпускать текучую среду, проходящую по решетчатым пазам области канала.In addition, the bipolar plate of the fuel cell includes a plate having a certain thickness and area; a channel region having trellised protrusions adjacent to numerous trellised grooves formed over a specific region of both sides of the plate; an inlet channel formed on the side of the plate so as to be connected to the lattice grooves in the channel region and receive fluid; and an outlet channel formed on the side of the plate so as to discharge a fluid passing through the lattice grooves of the channel region.

Помимо этого, способ изготовления биполярной пластины топливного элемента включает в себя изготовление пластины, имеющей определенные толщину и площадь; выполнение механической обработки для формирования решетчатых пазов рядом с решетчатыми выступами, формируемых на обеих боковых сторонах пластины; и обработку пластины с выполнением впускного канала и выпускного канала таким образом, чтобы они были соединенными с решетчатыми пазами.In addition, a method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell includes manufacturing a plate having a certain thickness and area; performing machining to form trellised grooves next to the trellised protrusions formed on both sides of the plate; and processing the plate with the implementation of the inlet channel and the exhaust channel so that they are connected to the lattice grooves.

Помимо этого, биполярная пластина топливного элемента включает в себя пластину, имеющую определенные толщину и площадь, в которой на обеих боковых сторонах в середине посредством прессования сформированы многочисленные каналы, состоящие из многочисленных подъемов и спусков, так чтобы они имели определенные ширину и длину; и герметизирующий элемент, соответственно прикрепленный к контуру обеих боковых сторон пластины так, чтобы сформировать внутренние каналы вместе с каналами пластины, впускной канал и выпускной канал, по которым текучая среда втекает в и вытекает из этих каналов.In addition, the bipolar plate of the fuel cell includes a plate having a certain thickness and area in which numerous channels are formed on both sides in the middle by pressing, consisting of numerous ups and downs, so that they have a certain width and length; and a sealing element, respectively attached to the circuit of both sides of the plate so as to form internal channels along with the channels of the plate, the inlet channel and the outlet channel through which fluid flows into and out of these channels.

Помимо этого, способ изготовления биполярной пластины топливного элемента включает в себя вырезание пластины так, чтобы она имела определенный размер; пресс-обработку обеих боковых сторон вырезанной пластины, так чтобы сформировать многочисленные каналы, по которым протекает текучая среда; и объединение герметизирующего элемента с контуром пресс-обработанной пластины.In addition, a method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell includes cutting a plate so that it has a certain size; press processing both sides of the cut-out plate so as to form numerous channels through which fluid flows; and combining the sealing member with the contour of the press-processed plate.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Прилагаемые чертежи, которые включены для обеспечения лучшего понимания изобретения, входят в состав и составляют часть данного описания, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для пояснения принципов изобретения.The accompanying drawings, which are included to provide a better understanding of the invention, are incorporated in and constitute a part of this description, illustrate embodiments of the invention, and together with the description serve to explain the principles of the invention.

На этих чертежах:In these drawings:

фиг.1 иллюстрирует традиционную систему топливного элемента;1 illustrates a conventional fuel cell system;

фиг.2 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий часть пакета традиционного топливного элемента;2 is an exploded perspective view illustrating a portion of a conventional fuel cell stack;

фиг.3 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий биполярную пластину традиционного топливного элемента;3 is a top view illustrating a bipolar plate of a conventional fuel cell;

фиг.4 представляет собой вид в разрезе вдоль линии А-В на фиг.3;FIG. 4 is a sectional view along line AB of FIG. 3;

фиг.5 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий первый вариант реализации биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением;5 is a top view illustrating a first embodiment of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention;

фиг.6 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий часть биполярной пластины топливного элемента в соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения;6 is an exploded perspective view illustrating a portion of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with a first embodiment of the present invention;

фиг.7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую первый вариант реализации способа изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением;7 is a flowchart illustrating a first embodiment of a method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention;

фиг.8 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий пакет биполярных пластин топливного элемента в соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения;FIG. 8 is an exploded perspective view illustrating a stack of bipolar fuel cell plates in accordance with a first embodiment of the present invention; FIG.

фиг.9 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий рабочее состояние биполярной пластины топливного элемента в соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения;Fig. 9 is a plan view illustrating an operating state of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with a first embodiment of the present invention;

фиг.10 и 11 представляют собой вид сверху и вид спереди в разрезе, иллюстрирующие второй вариант реализации биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением;10 and 11 are a top view and a front view in section, illustrating a second embodiment of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention;

фиг.12 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую второй вариант реализации способа изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением;12 is a flowchart illustrating a second embodiment of a method for manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention;

фиг.13 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий рабочее состояние биполярной пластины топливного элемента в соответствии со вторым вариантом реализации настоящего изобретения;13 is a plan view illustrating an operating state of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with a second embodiment of the present invention;

фиг.14 и 15 представляют собой вид сверху и вид спереди в разрезе, иллюстрирующие третий вариант реализации биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением; иFIGS. 14 and 15 are a sectional top view and a front view illustrating a third embodiment of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention; and

фиг.16 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую третий вариант реализации способа изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.16 is a flowchart illustrating a third embodiment of a method for manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Далее будут описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

Сначала будет описан первый вариант реализации биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.First, a first embodiment of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention will be described.

Фиг.5 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий первый вариант реализации биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением, а фиг.6 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий часть биполярной пластины топливного элемента в соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения.FIG. 5 is a top view illustrating a first embodiment of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention, and FIG. 6 is a perspective view of a spatial separation of parts illustrating a portion of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with a first embodiment of the present invention .

Как показано на фиг.5 и 6, первый вариант реализации биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением включает в себя пластину 40, имеющую определенные толщину и площадь; пространство 41 протекания текучей среды, сформированное на обеих боковых сторонах пластины 40 так, чтобы иметь определенные ширину, длину и глубину; сетку 42 направления текучей среды, установленную в пространстве 41 протекания текучей среды так, чтобы иметь определенную форму; впускной канал 43, сформированный на пластине 40 соединенным с пространством 41 протекания текучей среды для введения текучей среды; и выпускной канал 44, сформированный на пластине 40 соединенным с пространством 41 протекания текучей среды для выпуска текучей среды.As shown in FIGS. 5 and 6, a first embodiment of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention includes a plate 40 having a certain thickness and area; a fluid flow space 41 formed on both sides of the plate 40 so as to have a certain width, length and depth; a fluid direction grid 42 installed in the fluid flow space 41 so as to have a specific shape; an inlet channel 43 formed on the plate 40 connected to the fluid flow space 41 for introducing a fluid; and an outlet channel 44 formed on the plate 40 connected to the fluid flow space 41 for discharging the fluid.

Пластина 40 имеет прямоугольную форму и определенную толщину, пространство 41 протекания текучей среды сформировано, соответственно, на обеих боковых сторонах прямоугольной пластины 40, и оно имеет прямоугольную форму и определенную глубину. Пластина 40 выполнена из материала нержавеющей стали. Пластина 40 и пространство 41 протекания текучей среды могут иметь другие формы помимо прямоугольной формы.The plate 40 has a rectangular shape and a certain thickness, the fluid flow space 41 is formed, respectively, on both sides of the rectangular plate 40, and it has a rectangular shape and a certain depth. Plate 40 is made of stainless steel material. The plate 40 and the fluid flow space 41 may have other shapes besides a rectangular shape.

Сетка 42 направления текучей среды имеет прямоугольную форму, меньшую, чем пространство 41 протекания текучей среды, с тем, чтобы она могла быть вставлена в пространство 41 протекания текучей среды пластины 40, и она имеет толщину, не большую, чем глубина пространства 41 протекания текучей среды.The fluid direction grid 42 has a rectangular shape smaller than the fluid flow space 41 so that it can be inserted into the fluid flow space 41 of the plate 40 and has a thickness not greater than the depth of the fluid flow space 41 .

Впускной канал 43 выполнен в виде, по меньшей мере, одного сквозного отверстия и сформирован на одной боковой стороне пластины 40. Выпускной канал 43 выполнен в виде, по меньшей мере, одного сквозного отверстия и сформирован на противоположной стороне от впускного канала 43 так, чтобы быть диагональным по отношению к этому впускному каналу 43.The inlet channel 43 is made in the form of at least one through hole and is formed on one side of the plate 40. The outlet channel 43 is made in the form of at least one through hole and is formed on the opposite side of the inlet channel 43 so as to be diagonal with respect to this inlet channel 43.

Далее описывается первый вариант реализации способа изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.The following describes a first embodiment of a method for manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention.

Фиг.7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую первый вариант реализации способа изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.7 is a flowchart illustrating a first embodiment of a method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention.

Как показано на фиг.7, в первом варианте реализации способа изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением изготавливают пресс-форму для обработки пластины, на которой по обеим боковым сторонам формируют пространство протекания текучей среды, имеющее определенные площадь и глубину, и формируют сетку выступающей в пространство протекания текучей среды. После этого пластину обрабатывают с помощью этой пресс-формы. При этом в пластине формируют прямоугольное пространство протекания текучей среды, имеющее определенную глубину, по обеим боковым сторонам прямоугольной пластины, имеющей определенную глубину, и в пространстве протекания текучей среды формируют сетку, так чтобы сформировать канал. Эта сетка может быть сформирована имеющей различные формы.As shown in FIG. 7, in a first embodiment of a method for manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention, a mold is formed for processing a plate on which a fluid flow space having a certain area and depth is formed on both sides and form a mesh protruding into the fluid flow space. After that, the plate is processed using this mold. In this case, a rectangular fluid flow space having a certain depth is formed in the plate, a grid is formed on both sides of the rectangular plate having a certain depth, and a mesh is formed in the fluid flow space so as to form a channel. This grid may be formed having various shapes.

Далее пластину обрабатывают с целью выполнения впускного канала так, чтобы обеспечить втекание потока текучей среды в имеющее сетку пространство протекания текучей среды, и обрабатывают с целью выполнения выпускного канала так, чтобы обеспечить вытекание потока из пространства протекания текучей среды. Впускной канал и выпускной канал, соответственно, выполняют в виде, по меньшей мере, одного сквозного отверстия или открытого паза.Next, the plate is processed to make the inlet channel so as to allow the flow of fluid into the mesh space of the flow of fluid, and process to make the outlet channel to allow the flow to flow out of the space of the fluid. The inlet and outlet, respectively, are in the form of at least one through hole or an open groove.

Далее будет описана работа биполярной пластины топливного элемента и способ ее изготовления в соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения.Next will be described the operation of the bipolar plate of the fuel cell and the method of its manufacture in accordance with the first embodiment of the present invention.

Сначала биполярные пластины топливного элемента соединяют в пакет. Более подробно, как показано на фиг.8, между биполярными пластинами (БП) размещают МЭУ (М) и их объединяют друг с другом посредством средства объединения (не показаны). При этом пространством 41 протекания текучей среды, сформированным на боковой стороне биполярной пластины (БП), сеткой 42 направления текучей среды, сформированной в пространстве 41 протекания текучей среды, и боковой стороной МЭУ (М) образуется путь (канал), по которому протекает топливо. Другой боковой стороной МЭУ (М), пространством 41 протекания текучей среды, сформированным на боковой стороне другой биполярной пластины (БП), обращенной к первой биполярной пластине (БП), и сеткой 42 направления текучей среды, сформированной в пространстве 41 протекания текучей среды, образуется путь (канал), по которому протекает воздух.First, the bipolar plates of the fuel cell are connected in a bag. In more detail, as shown in Fig. 8, an MEM (M) is placed between the bipolar plates (BPs) and combined with each other by means of a combining means (not shown). In this case, the space 41 of the fluid flow, formed on the side of the bipolar plate (BP), the mesh 42 of the direction of the fluid formed in the space 41 of the flow of the fluid, and the side of the MEU (M) forms the path (channel) through which the fuel flows. The other lateral side of the MEU (M), a fluid flow space 41 formed on the side of another bipolar plate (BP) facing the first bipolar plate (BP), and a fluid direction grid 42 formed in the fluid flow space 41 are formed the path (channel) along which air flows.

При такой конструкции, когда топливо подается во впускной канал 43 биполярной пластины (БП), как показано на фиг.9, топливо во впускном канале 43 втекает в пространство 41 протекания текучей среды. Далее, топливо в пространстве 41 протекания текучей среды распространяется (распределяется) по всему пространству 41 протекания текучей среды посредством сетки 42 направления текучей среды, размещенной в пространстве 41 протекания текучей среды, и затем это топливо выпускается наружу через выпускной канал 44.With this design, when fuel is supplied to the inlet channel 43 of the bipolar plate (BP), as shown in FIG. 9, fuel in the inlet channel 43 flows into the fluid flow space 41. Further, the fuel in the fluid flow space 41 is distributed (distributed) throughout the fluid flow space 41 by the fluid direction grid 42 located in the fluid flow space 41, and then this fuel is discharged outward through the exhaust passage 44.

В этом процессе сетка 42 направления текучей среды в пространстве 41 протекания текучей среды выполняет не только функцию направления посредством равномерного распространения топлива в пространстве 41 протекания текучей среды, но и «диффузионную» функцию (функцию рассеивания) при надлежащем регулировании плотности потока. При этом распределение и давление могут быть отрегулированы посредством размера «ячеек» сетки 42 направления текучей среды. Между тем, за счет формирования сетки 42 направления текучей среды именно в виде сетки площадь контакта с МЭУ (М), соприкасающимся с биполярной пластиной (БП), сравнительно уменьшается, и, соответственно, эффективная площадь контакта топлива и МЭУ (М) увеличивается.In this process, the fluid direction grid 42 in the fluid flow space 41 performs not only the direction function by distributing fuel uniformly in the fluid flow space 41, but also a “diffusion” function (dispersion function) with proper control of the flux density. Moreover, the distribution and pressure can be adjusted by the size of the "cells" of the mesh 42 fluid direction. Meanwhile, due to the formation of a grid 42 of the fluid direction in the form of a grid, the contact area with the MEA (M) in contact with the bipolar plate (BP) is relatively reduced, and, accordingly, the effective contact area of the fuel and the MEA (M) is increased.

В дополнение к этому, воздух протекает посредством прохождения такого же процесса, как и описанный выше.In addition to this, air flows through the same process as described above.

В случае способа изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения, за счет изготовления пластины с помощью пресс-формы она может легко изготавливаться в серийном производстве. Говоря более подробно, при изготовлении пластины с опорной сеткой и выполнении впускного канала и выпускного канала биполярная пластина может быть просто и легко изготовлена.In the case of a method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the first embodiment of the present invention, by manufacturing the plate using a mold, it can be easily manufactured in mass production. In more detail, when manufacturing a plate with a support mesh and making an inlet and an outlet channel, a bipolar plate can be simply and easily manufactured.

Далее будет описана биполярная пластина топливного элемента в соответствии со вторым вариантом реализации настоящего изобретения.Next, a bipolar plate of a fuel cell in accordance with a second embodiment of the present invention will be described.

Фиг.10 и 11 представляют собой вид сверху и вид спереди в разрезе, иллюстрирующие второй вариант реализации биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.10 and 11 are a top view and a front view in section, illustrating a second embodiment of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention.

Как показано на фиг.10 и 11, биполярная пластина топливного элемента в соответствии со вторым вариантом реализации изобретения включает в себя пластину 50, имеющую определенные толщину и площадь; область 53 канала, имеющую решетчатые выступы 52 рядом с многочисленными решетчатыми пазами 51, сформированными по определенной области обеих боковых сторон пластины 50; впускной канал 54, сформированный на одной боковой стороне пластины 50 так, чтобы быть соединенным с решетчатыми пазами 51 области 53 канала для введения текучей среды; и выпускной канал 55, сформированный на этой боковой стороне пластины 50 так, чтобы выпускать текучую среду, проходящую по решетчатым пазам 51 области 53 канала.As shown in FIGS. 10 and 11, a bipolar plate of a fuel cell in accordance with a second embodiment of the invention includes a plate 50 having a certain thickness and area; a channel region 53 having trellised protrusions 52 adjacent to a plurality of trellised grooves 51 formed over a defined area of both sides of the plate 50; an inlet channel 54 formed on one side of the plate 50 so as to be connected to the trellised grooves 51 of the channel region 53 for introducing a fluid; and an outlet channel 55 formed on this side of the plate 50 so as to discharge a fluid passing through the lattice grooves 51 of the channel region 53.

Пластина 50 имеет прямоугольную форму и определенную толщину. Область 53 канала, соответственно, сформирована на обеих боковых сторонах пластины 50 так, чтобы иметь прямоугольную форму. Пластина 50 и область 53 канала могут быть сформированы имеющими различные формы помимо прямоугольной формы.The plate 50 has a rectangular shape and a certain thickness. The channel region 53, respectively, is formed on both sides of the plate 50 so as to have a rectangular shape. The plate 50 and the region 53 of the channel can be formed having various shapes in addition to a rectangular shape.

Решетчатые выступы 52 сформированы имеющими форму прямоугольного конуса, и каждый решетчатый паз 51 сформирован между этими решетчатыми выступами 52 имеющим форму прямоугольного конуса. Решетчатый выступ 52 может быть сформирован так, чтобы иметь форму треугольного конуса.The trellised protrusions 52 are formed having a rectangular cone shape, and each trellised groove 51 is formed between these trellised protrusions 52 having a rectangular cone shape. The trellised protrusion 52 may be formed to have a triangular cone shape.

Решетчатые выступы 52 размещены регулярным образом (через равные промежутки). В одной из модификаций решетчатые выступы 52 могут быть размещены нерегулярным образом.The trellised protrusions 52 are placed regularly (at regular intervals). In one embodiment, the trellised protrusions 52 may be arranged in an irregular manner.

Впускной канал 54 и выпускной канал 55, соответственно, сформированы на одной боковой стороне пластины 50 имеющими открытую форму, с определенными шириной и глубиной. Помимо этого, впускной канал 54 и выпускной канал 55 могут быть, соответственно, сформированы в виде, по меньшей мере, одного сквозного отверстия.The inlet channel 54 and the outlet channel 55, respectively, are formed on one side of the plate 50 having an open shape, with a certain width and depth. In addition, the inlet channel 54 and the outlet channel 55 may be respectively formed in the form of at least one through hole.

Биполярная пластина топливного элемента в соответствии со вторым вариантом реализации настоящего изобретения выполнена из нержавеющей стали.The bipolar plate of the fuel cell according to the second embodiment of the present invention is made of stainless steel.

Фиг.12 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую второй вариант реализации способа изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.12 is a flowchart illustrating a second embodiment of a method for manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention.

Как показано на фиг.12, в способе изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии со вторым вариантом реализации настоящего изобретения первым этапом является изготовление пластины, имеющей определенные толщину и площадь. Затем выполняют второй этап в виде механической обработки для формирования решетчатых пазов рядом с решетчатыми выступами на обеих боковых сторонах пластины. Этот второй этап включает в себя подэтапы насечки обеих боковых сторон пластины для формирования решетчатых выступов; и шлифовки обеих насеченных боковых сторон пластины. Решетчатые выступы, сформированные посредством насечки, имеют форму прямоугольного конуса, но они могут быть сформированы имеющими другие формы помимо формы прямоугольного конуса. Посредством насечки решетчатые пазы формируют среди решетчатых выступов, и при этом решетчатые пазы формируют каналы, по которым протекает текучая среда. Посредством выполнения шлифовки можно удалить заусенцы, возникшие при насечке, и обработать острые концы (вершины) решетчатых выступов так, чтобы они были тупыми.As shown in FIG. 12, in a method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with a second embodiment of the present invention, the first step is to produce a plate having a certain thickness and area. Then, the second stage is performed in the form of machining to form lattice grooves next to the lattice protrusions on both sides of the plate. This second step includes sub-steps of the notch on both sides of the plate to form trellised protrusions; and grinding both notched sides of the plate. The trellised protrusions formed by the notch have the shape of a rectangular cone, but they can be formed having other shapes besides the shape of the rectangular cone. By means of a notch, trellised grooves are formed among the trellised protrusions, and at the same time trellised grooves form channels through which the fluid flows. By grinding, you can remove the burrs that have occurred during the notch and process the sharp ends (tops) of the trellised protrusions so that they are blunt.

И, наконец, третий этап заключается в обработке пластины с выполнением впускного канала и выпускного канала так, чтобы они были соединены с решетчатыми пазами.And finally, the third stage consists in processing the plate with the inlet channel and the exhaust channel so that they are connected to the lattice grooves.

Далее будет описана работа биполярной пластины топливного элемента и способ ее изготовления в соответствии со вторым вариантом реализации настоящего изобретения.Next will be described the operation of the bipolar plate of the fuel cell and the method of its manufacture in accordance with the second embodiment of the present invention.

Биполярные пластины топливного элемента собирают в пакет. При этом областью 53 канала, сформированной на одной боковой стороне биполярной пластины (БП), и боковой стороной МЭУ (М) образуется путь (канал), по которому протекает топливо. Другой боковой стороной МЭУ (М) и боковой стороной другой биполярной пластины (БП), обращенной к первой биполярной пластине (БП), образуется путь (канал), по которому протекает воздух.The bipolar plates of the fuel cell are collected in a bag. In this case, the region 53 of the channel formed on one side of the bipolar plate (BP) and the side of the MEA (M) forms a path (channel) along which the fuel flows. The other side of the MEU (M) and the side of the other bipolar plate (BP) facing the first bipolar plate (BP) forms a path (channel) through which air flows.

При такой конструкции, когда топливо подается во впускной канал 54 биполярной пластины (БП), как показано на фиг.13, топливо во впускном канале 54 протекает по всей области 53 канала по пути (каналу), образованном(у) решетчатыми пазами 51 в области 53 канала, и далее это топливо выпускается наружу через выпускной канал 55.With this design, when fuel is supplied to the inlet channel 54 of the bipolar plate (BP), as shown in FIG. 13, fuel in the inlet channel 54 flows throughout the channel area 53 along the path (channel) formed by the lattice grooves 51 in the region 53 channel, and then this fuel is released outward through the exhaust channel 55.

В данном процессе за счет небольшой и единообразной формы подобной сетки, образованной решетчатыми пазами 51, сформированными посредством решетчатых выступов 52 в области 53 канала, текучая среда может не только распределяться равномерно, но также и рассеиваться. При этом за счет решетчатых выступов 52, сформированных в области 53 канала, площадь контакта биполярной пластины (БП) и МЭУ (М) сравнительно уменьшается, а эффективная площадь контакта топлива и МЭУ (М) увеличивается.In this process, due to the small and uniform shape of such a mesh formed by the lattice grooves 51 formed by the lattice protrusions 52 in the channel region 53, the fluid can not only be distributed evenly, but also dispersed. Moreover, due to the lattice protrusions 52 formed in the channel region 53, the contact area of the bipolar plate (BP) and MEA (M) is relatively reduced, and the effective contact area of fuel and MEA (M) is increased.

В дополнение к этому, воздух протекает посредством такого же процесса, как и описанный выше.In addition to this, air flows through the same process as described above.

В случае способа изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии со вторым вариантом реализации настоящего изобретения, за счет механической обработки имеющей определенную толщину прямоугольной пластины по обеим боковым сторонам с выполнением впускного канала и выпускного канала с помощью валка и т.д., изготовление является простым и быстрым.In the case of a method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with a second embodiment of the present invention, by machining a rectangular plate having a certain thickness on both sides with an inlet channel and an outlet channel using a roll, etc., manufacturing is simple and fast.

Фиг.14 и 15 представляют собой вид сверху и вид спереди в разрезе, иллюстрирующие третий вариант реализации биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.14 and 15 are a top view and a front view in section, illustrating a third embodiment of a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention.

Как показано на фиг.14 и 15, биполярная пластина топливного элемента в соответствии с третьим вариантом реализации настоящего изобретения включает в себя пластину 60, имеющую определенные толщину и площадь, в которой на обеих боковых сторонах в середине посредством прессования сформированы многочисленные каналы 61, состоящие из многочисленных подъемов и спусков, так чтобы они имели определенную ширину и длину; и герметизирующий элемент 65, соответственно прикрепленный к контуру обеих боковых сторон пластины 60 так, чтобы сформировать каналы 62а, 62b, 62 с вместе с каналами 61 пластины 60, впускной канал 63 и выпускной канал 64, по которым втекает и вытекает текучая среда.As shown in FIGS. 14 and 15, the bipolar plate of the fuel cell according to the third embodiment of the present invention includes a plate 60 having a certain thickness and area in which numerous channels 61 are formed on both sides in the middle by pressing, consisting of numerous ascents and descents, so that they have a certain width and length; and a sealing member 65, respectively attached to the circuit of both sides of the plate 60 so as to form channels 62a, 62b, 62 together with the channels 61 of the plate 60, the inlet channel 63 and the outlet channel 64 through which fluid flows in and out.

Пластина 60 выполнена в виде прямоугольной металлической пластины, и в определенной внутренней области этой прямоугольной металлической пластины сформированы каналы 61. Каналы 61, состоящие из многочисленных подъемов и спусков, сформированы на обеих боковых сторонах пластины 60 с равномерными интервалами. При прессовании пластины 60 каналы 61, соответственно, формируются на обеих боковых сторонах пластины 60, и при этом каналы 61 имеют одинаковую глубину.The plate 60 is made in the form of a rectangular metal plate, and channels 61 are formed in a certain inner region of this rectangular metal plate. Channels 61, consisting of numerous ups and downs, are formed on both sides of the plate 60 at regular intervals. When pressing the plate 60, the channels 61, respectively, are formed on both sides of the plate 60, and the channels 61 have the same depth.

Герметизирующий элемент 65 имеет прямоугольную форму и определенную ширину, причем он имеет такую же самую толщину, что и высота подъемов канала 61, и имеет такой же самый размер, что и пластина 60. Высота подъемов канала 61 составляет приблизительно 2,5 мм.The sealing element 65 has a rectangular shape and a certain width, and it has the same thickness as the height of the rises of the channel 61, and has the same size as the plate 60. The height of the rises of the channel 61 is approximately 2.5 mm.

Впускной канал 63, по которому протекает текучая среда, сформирован на одной боковой стороне герметизирующего элемента 65, а выпускной канал 64 сформирован так, чтобы быть противоположным впускному каналу 63.An inlet channel 63 through which fluid flows is formed on one side of the sealing member 65, and an outlet channel 64 is formed so as to be opposite to the inlet channel 63.

Внутренний канал, сформированный посредством герметизирующего элемента 65, включает в себя впускной буферный канал 62а для распределения текучей среды по каналам 61 пластины 60; выпускной буферный канал 62b для обеспечения втекания текучей среды, проходящей по каналам 61 пластины 60, в выпускной канал 64; и соединительный канал 62 с для соединения впускного буферного канала 62а и выпускного буферного канала 62b.The inner channel formed by the sealing member 65 includes an inlet buffer channel 62a for distributing the fluid through the channels 61 of the plate 60; an outlet buffer channel 62b for allowing fluid flowing through the channels 61 of the plate 60 to the outlet channel 64; and a connecting channel 62 c for connecting the inlet buffer channel 62a and the outlet buffer channel 62b.

Кроме того, далее будет описан способ изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии с третьим вариантом реализации настоящего изобретения.In addition, a method for manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with a third embodiment of the present invention will now be described.

Фиг.16 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую третий вариант реализации способа изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.16 is a flowchart illustrating a third embodiment of a method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with the present invention.

Как показано на фиг.16, в способе изготовления биполярной пластины топливного элемента в соответствии с третьим вариантом реализации настоящего изобретения первым этапом является получение пластины 60 посредством вырезания металлической пластины, имеющей определенные толщину и площадь согласно определенному размеру, а вторым этапом является пресс-обработка пластины 60 с тем, чтобы сформировать многочисленные каналы 61 на обеих боковых сторонах пластины 60. Металлическая пластина 60 имеет прямоугольную форму.As shown in FIG. 16, in a method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell in accordance with a third embodiment of the present invention, the first step is to obtain the plate 60 by cutting a metal plate having a certain thickness and area according to a certain size, and the second step is the processing of the plate 60 so as to form multiple channels 61 on both sides of the plate 60. The metal plate 60 has a rectangular shape.

Каналы 61 пластины 60 изготавливают прямыми, и они имеют определенную длину, причем высота подъемов каналов 61 является одинаковой. Канал 61 пластины 60 может иметь различные формы сечения, такие как форма волны или прямоугольная форма.The channels 61 of the plate 60 are made straight and they have a certain length, and the elevations of the channels 61 are the same. The channel 61 of the plate 60 may have various sectional shapes, such as a waveform or a rectangular shape.

Третий этап заключается в объединении герметизирующего элемента 65 с контуром пресс-обработанной пластины 60. Герметизирующий элемент 65 сформирован в форме прямоугольной прокладки, имеющей определенную ширину и толщину, и этот герметизирующий элемент 65 объединяют с контуром пластины 60 так, чтобы окружить внутреннюю область пластины 60, и, следовательно, формируют каналы 62а, 62b, 62с. Впускной канал 63 и выпускной канал 64 формируют на герметизирующем элементе 65. Впускной канал 63 и выпускной канал 64 могут быть сформированы посредством вырезания части герметизирующего элемента 65.The third step is to combine the sealing element 65 with the contour of the press-processed plate 60. The sealing element 65 is formed in the form of a rectangular gasket having a certain width and thickness, and this sealing element 65 is combined with the contour of the plate 60 so as to surround the inner region of the plate 60, and therefore, channels 62a, 62b, 62c are formed. An inlet channel 63 and an outlet channel 64 are formed on the sealing member 65. The inlet channel 63 and the outlet channel 64 may be formed by cutting out a portion of the sealing member 65.

Далее будет описана работа биполярной пластины топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.Next, operation of the bipolar plate of the fuel cell in accordance with the present invention will be described.

Как описано выше в первом варианте реализации настоящего изобретения, собирают пакет топливного элемента. При этом подъемами прямого канала 61, сформированного на боковой стороне биполярной пластины (БП), и боковой стороной МЭУ (М) образуется путь (канал), по которому протекает топливо. Другой боковой стороной МЭУ (М) и спусками прямых каналов 61, сформированных на боковой стороне другой биполярной пластины (БП), обращенной к первой биполярной пластине (БП), образуется путь (канал), по которому протекает воздух.As described above in the first embodiment of the present invention, a fuel cell stack is assembled. In this case, by lifting the direct channel 61 formed on the side of the bipolar plate (BP) and the side of the MEA (M), a path (channel) is formed along which the fuel flows. The other side of the MEU (M) and the slopes of the direct channels 61 formed on the side of the other bipolar plate (BP) facing the first bipolar plate (BP) form a path (channel) through which air flows.

При такой конструкции, когда топливо подается во впускной канал 63 биполярной пластины (БП), топливо во впускном канале 63 протекает по этому пути, а именно через впускной буферный канал 62а, соединительный канал 62с, канал 61 и выпускной буферный канал 62b. После этого топливо выпускается наружу через выпускной канал 64. В дополнение к этому, воздух протекает посредством прохождения такого же процесса, что и описанный выше.With this design, when fuel is supplied to the inlet channel 63 of the bipolar plate (BP), the fuel in the inlet channel 63 flows along this path, namely through the inlet buffer channel 62a, the connecting channel 62c, the channel 61 and the outlet buffer channel 62b. After that, the fuel is exhausted through the exhaust channel 64. In addition, air flows through the same process as described above.

Кроме того, в настоящем изобретении за счет изготовления металлической пластины посредством пресс-обработки, изготовление является простым и быстрым. Помимо этого, за счет уменьшения толщины биполярной пластины размер и масса пакета могут быть уменьшены.In addition, in the present invention, by manufacturing a metal plate by means of a press treatment, manufacturing is simple and quick. In addition, by reducing the thickness of the bipolar plate, the size and mass of the packet can be reduced.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Как описано выше, в случае биполярной пластины топливного элемента и способа ее изготовления в соответствии с настоящим изобретением, за счет придания равномерности потокам топлива и воздуха, соответственно протекающим в топливный электрод и воздушный электрод топливного элемента, повышения эффективной площади реакции с МЭУ и увеличения зоны диффузии может быть увеличена отдача мощности (выход по энергии). За счет уменьшения сопротивления потоку топлива и воздуха могут быть уменьшены потери давления, генерирующего поток топлива и воздуха, т.е. силы накачки. Помимо этого, за счет упрощения и облегчения изготовления затраты на производство могут быть значительно снижены, и, следовательно, возможно серийное производство.As described above, in the case of the bipolar plate of the fuel cell and the method of its manufacture in accordance with the present invention, by uniformizing the flows of fuel and air flowing respectively into the fuel electrode and air electrode of the fuel cell, increasing the effective reaction area with the MEA and increasing the diffusion zone power output can be increased (energy output). By reducing the resistance to the flow of fuel and air, the pressure losses generating the flow of fuel and air, i.e. pump power. In addition, by simplifying and facilitating manufacturing, production costs can be significantly reduced, and therefore, mass production is possible.

Claims (20)

1. Биполярная пластина топливного элемента, содержащая пластину, имеющую определенные толщину и площадь; пространство протекания текучей среды, сформированное на обеих боковых сторонах этой пластины, причем пространство протекания текучей среды выполнено имеющим определенные ширину, длину и глубину; сетку направления текучей среды, установленную в пространстве протекания текучей среды, причем сетка направления текучей среды имеет определенную форму; впускной канал, сформированный на пластине соединенным с пространством протекания текучей среды для введения текучей среды; и выпускной канал, сформированный на пластине соединенным с пространством протекания текучей среды для выпуска текучей среды.1. A bipolar plate of a fuel cell comprising a plate having a certain thickness and area; a fluid flow space formed on both sides of the plate, the fluid flow space having a certain width, length and depth; a fluid direction grid mounted in the fluid flow space, the fluid direction grid having a certain shape; an inlet channel formed on the plate connected to the fluid flow space for introducing the fluid; and an outlet channel formed on the plate connected to the fluid flow space for discharging the fluid. 2. Биполярная пластина по п.1, в которой пространство протекания текучей среды сформировано имеющим прямоугольную форму, и сетка направления текучей среды имеет прямоугольную форму, не большую, чем размер пространства протекания текучей среды.2. The bipolar plate according to claim 1, in which the space of the flow of fluid is formed having a rectangular shape, and the grid of the direction of the fluid has a rectangular shape, not larger than the size of the space of the flow of fluid. 3. Биполярная пластина по п.1, в которой сетка направления текучей среды имеет толщину, не большую, чем глубина пространства протекания текучей среды.3. The bipolar plate according to claim 1, wherein the fluid direction grid has a thickness not greater than the depth of the fluid flow space. 4. Биполярная пластина по п.1, в которой впускной канал и выпускной канал соответственно выполнены в виде, по меньшей мере, одного сквозного отверстия, и при этом они сформированы сбоку пластины.4. The bipolar plate according to claim 1, in which the inlet channel and the outlet channel, respectively, are made in the form of at least one through hole, and they are formed on the side of the plate. 5. Биполярная пластина по п.1, в которой впускной канал и выпускной канал размещены диагональными по отношению друг к другу.5. The bipolar plate according to claim 1, in which the inlet channel and the exhaust channel are placed diagonal with respect to each other. 6. Биполярная пластина по п.1, причем эта пластина выполнена из материала нержавеющей стали.6. The bipolar plate according to claim 1, wherein the plate is made of stainless steel material. 7. Способ изготовления биполярной пластины топливного элемента, включающий в себя изготовление пресс-формы для обработки пластины, на которой с обеих боковых сторон формируют пространство протекания текучей среды, имеющее определенные площадь и глубину, и формируют сетку выступающей в пространство протекания текучей среды; выполнение пластины с помощью этой пресс-формы; обработку пластины с выполнением впускного канала для втекания текучей среды в имеющее сетку пространство протекания текучей среды; и обработку пластины с выполнением выпускного канала для вытекания текучей среды из пространства протекания текучей среды.7. A method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell, comprising manufacturing a mold for processing a plate on which a fluid flow space having a specific area and depth is formed on both sides and a mesh protruding into the fluid flow space; the implementation of the plate using this mold; processing the plate with the inlet channel for the flow of fluid into the mesh-containing space for the flow of fluid; and processing the plate with the execution of the exhaust channel for the flow of fluid from the space of the flow of fluid. 8. Биполярная пластина топливного элемента, содержащая пластину, имеющую определенные толщину и площадь; область канала, имеющую решетчатые выступы рядом с многочисленными решетчатыми пазами, сформированными по определенной области обеих боковых сторон пластины; впускной канал, сформированный на боковой стороне пластины соединенным с решетчатыми пазами для введения текучей среды; и выпускной канал, сформированный на боковой стороне пластины соединенным с решетчатыми пазами для выпуска текучей среды в решетчатых пазах.8. A bipolar plate of a fuel cell comprising a plate having a certain thickness and area; a channel region having trellised protrusions adjacent to numerous trellised grooves formed over a specific region of both sides of the plate; an inlet channel formed on the side of the plate connected to the lattice grooves for introducing a fluid; and an outlet channel formed on the side of the plate connected to the grating grooves for discharging fluid in the grating grooves. 9. Биполярная пластина по п.8, в которой решетчатый выступ сформирован имеющим форму прямоугольного конуса.9. The bipolar plate of claim 8, in which the trellised protrusion is formed having the shape of a rectangular cone. 10. Биполярная пластина по п.8, в которой решетчатые выступы сформированы через равные промежутки.10. The bipolar plate of claim 8, in which the trellised protrusions are formed at regular intervals. 11. Биполярная пластина по п.8, в которой впускной канал и выпускной канал соответственно сформированы сбоку пластины имеющими открытую форму с определенными шириной и глубиной.11. The bipolar plate of claim 8, in which the inlet channel and the outlet channel, respectively, are formed on the side of the plate having an open shape with a certain width and depth. 12. Биполярная пластина по п.8, причем эта пластина выполнена из материала нержавеющей стали.12. The bipolar plate of claim 8, wherein the plate is made of stainless steel material. 13. Способ изготовления биполярной пластины топливного элемента, включающий в себя изготовление пластины, имеющей определенные толщину и площадь; выполнение механической обработки для формирования решетчатых пазов рядом с решетчатыми выступами, формируемых на обеих боковых сторонах пластины; и обработку пластины с выполнением впускного канала и выпускного канала соединенными с решетчатыми пазами.13. A method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell, comprising: manufacturing a plate having a certain thickness and area; performing machining to form trellised grooves next to the trellised protrusions formed on both sides of the plate; and processing the plate with the implementation of the inlet channel and the exhaust channel connected to the trellised grooves. 14. Способ по п.13, в котором этап механической обработки включает в себя подэтапы: насечки обеих боковых сторон пластины для формирования решетчатых выступов; и шлифовки обеих насеченных боковых сторон пластины.14. The method according to item 13, in which the step of machining includes sub-steps: notches on both sides of the plate for forming lattice protrusions; and grinding both notched sides of the plate. 15. Биполярная пластина топливного элемента, содержащая: пластину, имеющую определенные толщину и площадь, в которой на обеих боковых сторонах в середине посредством прессования сформированы многочисленные каналы, состоящие из многочисленных подъемов и спусков так, чтобы они имели определенные ширину и длину; и герметизирующий элемент, соответственно прикрепленный к контуру обеих боковых сторон пластины так, чтобы сформировать внутренние каналы вместе с каналами пластины, впускной канал и выпускной канал, по которым текучая среда втекает и вытекает из каналов.15. A bipolar plate of a fuel cell, comprising: a plate having a certain thickness and area in which numerous channels are formed on both sides in the middle by pressing, consisting of numerous ups and downs so that they have a certain width and length; and a sealing element, respectively attached to the contour of both sides of the plate so as to form internal channels along with the channels of the plate, an inlet channel and an outlet channel through which fluid flows into and out of the channels. 16. Биполярная пластина по п.15, в которой внутренние каналы включают в себя впускной буферный канал для распределения текучей среды по каналам пластины; выпускной буферный канал для обеспечения втекания текучей среды, проходящей по каналам пластины, в выпускной канал; и соединительный канал для соединения впускного буферного канала и выпускного буферного канала.16. The bipolar plate according to clause 15, in which the internal channels include an inlet buffer channel for distributing fluid through the channels of the plate; an outlet buffer channel for allowing fluid flowing through the plate channels to flow into the outlet channel; and a connecting channel for connecting the inlet buffer channel and the outlet buffer channel. 17. Способ изготовления биполярной пластины топливного элемента, включающий в себя вырезание пластины так, чтобы она имела определенный размер; пресс-обработку обеих боковых сторон вырезанной пластины так, чтобы сформировать многочисленные каналы, по которым протекает текучая среда; и объединение герметизирующего элемента с контуром пресс-обработанной пластины.17. A method of manufacturing a bipolar plate of a fuel cell, comprising cutting a plate so that it has a certain size; press processing both sides of the cut plate so as to form multiple channels through which fluid flows; and combining the sealing member with the contour of the press-processed plate. 18. Способ по п.17, в котором на этапе пресс-обработки сформированные каналами подъемы обрабатывают так, чтобы они имели одинаковую высоту.18. The method according to 17, in which at the stage of pressing the channels formed by the lifts are processed so that they have the same height. 19. Способ по п.17, в котором на этапе пресс-обработки каналы обрабатывают так, чтобы они были прямыми и имели определенную длину.19. The method according to 17, in which at the stage of press processing the channels are processed so that they are straight and have a certain length. 20. Способ по п.17, в котором герметизирующий элемент объединяют с пластиной так, чтобы охватить внутреннюю область пластины.20. The method according to 17, in which the sealing element is combined with the plate so as to cover the inner region of the plate.
RU2006124867/09A 2003-12-12 2003-12-12 Fuel cell bipolar plate and its manufacturing process RU2316081C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124867/09A RU2316081C1 (en) 2003-12-12 2003-12-12 Fuel cell bipolar plate and its manufacturing process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124867/09A RU2316081C1 (en) 2003-12-12 2003-12-12 Fuel cell bipolar plate and its manufacturing process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2316081C1 true RU2316081C1 (en) 2008-01-27

Family

ID=39110143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006124867/09A RU2316081C1 (en) 2003-12-12 2003-12-12 Fuel cell bipolar plate and its manufacturing process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2316081C1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU121159A1 (en) * 1957-11-18 1958-11-30 В.С. Даниель-Бек Solid Electrolyte Fuel Cell
US3589942A (en) * 1966-12-22 1971-06-29 Cons Natural Gas Svc Bipolar collector plates
GB2163595A (en) * 1984-07-27 1986-02-26 Occidental Chem Co Improvements in fuel cell structures
AT389020B (en) * 1986-08-08 1989-10-10 Peter Dipl Ing Dr Schuetz Fuel cell
DE4027655C1 (en) * 1990-08-31 1991-10-31 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V., 8000 Muenchen, De
RU2129323C1 (en) * 1996-08-08 1999-04-20 Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт технической физики Battery of solid-oxide fuel cells
WO2000030199A1 (en) * 1998-11-12 2000-05-25 Commissariat A L'energie Atomique Bipolar plates for fuel cell and fuel cell comprising same
RU2187578C2 (en) * 1996-05-07 2002-08-20 Де Нора Элеттроди С.П.А. Bipolar plate for electrolyzer of filter-press type
RU2001112115A (en) * 1998-10-08 2003-06-27 Инеос Клор Лимитед BIPOLAR PLATE FOR FUEL CELLS
US6635375B1 (en) * 2001-05-29 2003-10-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Planar solid oxide fuel cell with staged indirect-internal air and fuel preheating and reformation

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9821856D0 (en) * 1998-10-08 1998-12-02 Ici Plc Bipolar plates for fuel cells

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU121159A1 (en) * 1957-11-18 1958-11-30 В.С. Даниель-Бек Solid Electrolyte Fuel Cell
US3589942A (en) * 1966-12-22 1971-06-29 Cons Natural Gas Svc Bipolar collector plates
GB2163595A (en) * 1984-07-27 1986-02-26 Occidental Chem Co Improvements in fuel cell structures
AT389020B (en) * 1986-08-08 1989-10-10 Peter Dipl Ing Dr Schuetz Fuel cell
DE4027655C1 (en) * 1990-08-31 1991-10-31 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V., 8000 Muenchen, De
RU2187578C2 (en) * 1996-05-07 2002-08-20 Де Нора Элеттроди С.П.А. Bipolar plate for electrolyzer of filter-press type
RU2129323C1 (en) * 1996-08-08 1999-04-20 Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт технической физики Battery of solid-oxide fuel cells
RU2001112115A (en) * 1998-10-08 2003-06-27 Инеос Клор Лимитед BIPOLAR PLATE FOR FUEL CELLS
WO2000030199A1 (en) * 1998-11-12 2000-05-25 Commissariat A L'energie Atomique Bipolar plates for fuel cell and fuel cell comprising same
US6635375B1 (en) * 2001-05-29 2003-10-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Planar solid oxide fuel cell with staged indirect-internal air and fuel preheating and reformation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101693993B1 (en) Bipolar plate for fuel cell
CN110391436B (en) Metal bipolar plate of proton exchange membrane fuel cell
JP5240282B2 (en) Fuel cell
US20050255364A1 (en) Bipolar plate of fuel cell
US20140141350A1 (en) Fuel cell
KR101241016B1 (en) Seperator for fuel cell
JP2004079245A (en) Fuel cell
EP3297078B1 (en) Separating plate, method for manufacturing same, and fuel cell stack comprising same
JPH0845520A (en) Solid high polymer type fuel cell
JP2006147466A (en) Fuel cell and fuel cell separator
CN116845271A (en) A bipolar plate for proton exchange membrane fuel cells
KR101724793B1 (en) Bipolar plate for fuel cell
CN110429297A (en) A kind of new fuel cell circle bipolar plates
JP6068218B2 (en) Operation method of fuel cell
RU2316081C1 (en) Fuel cell bipolar plate and its manufacturing process
CN115513486B (en) Monopolar plate, bipolar plate, electric pile and fuel cell
JP2006236612A (en) Fuel cell
JP2004055220A (en) Fuel cell separator
US20040151974A1 (en) PEM fuel cell with flow-field having a branched midsection
KR100806102B1 (en) Bipolar plate of fuel cell
CN113793946A (en) Metal bipolar plate for proton exchange membrane fuel cell
CN222168439U (en) Flow field structure of bipolar plate of hydrogen fuel cell
CN115621481B (en) Bipolar plate structure and fuel cell
CN111416135A (en) Gas flow channel forming assembly for fuel cell and fuel cell
JP5411604B2 (en) Fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101213