[go: up one dir, main page]

WO2021137730A1 - Bipolar plate for fuel cell stacks - Google Patents

Bipolar plate for fuel cell stacks Download PDF

Info

Publication number
WO2021137730A1
WO2021137730A1 PCT/RU2020/000775 RU2020000775W WO2021137730A1 WO 2021137730 A1 WO2021137730 A1 WO 2021137730A1 RU 2020000775 W RU2020000775 W RU 2020000775W WO 2021137730 A1 WO2021137730 A1 WO 2021137730A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
plate
bipolar plate
distribution
communication
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000775
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Алексей Петрович МЕЛЬНИКОВ
Егор Александрович ЛЕВЧЕНКО
Андрей Александрович РЫЧКОВ
Александр Владимирович СИВАК
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Инэнерджи" (ООО "Инэнерджи")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Инэнерджи" (ООО "Инэнерджи") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Инэнерджи" (ООО "Инэнерджи")
Priority to CN202080091747.6A priority Critical patent/CN114946055A/en
Publication of WO2021137730A1 publication Critical patent/WO2021137730A1/en
Priority to ZA2022/08988A priority patent/ZA202208988B/en

Links

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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to electrochemical power engineering, in particular, to the components of fuel cells (FC) with liquid or evaporative cooling, using a polymer membrane, hydrogen and oxygen as electrolyte, fuel and oxidizer, respectively.
  • Thermal power plants with bipolar plates of this type can be used in the automotive industry, aircraft construction, shipbuilding, energy and electrochemical industries, as well as to meet household needs while providing various facilities with their own autonomous power supply systems.
  • a device according to the patent RU 114808 dated 25.10.2011 is known from the prior art. It is characterized by the organization of direct gas channels for fuel and oxidizing gases, as well as the introduction of perforated grids in them for better distribution of the coolant inside the bipolar plate. This solution significantly complicates the design of the product and increases the total weight and dimensions of the FC stack. An additional superfluous weighting of the structure is also the presence of current collectors in the form of mesh conductive elements. Separately, it is worth noting the relatively small collectors for the coolant and its uneven distribution over the bipolar plate due to their location at the corners of the plate.
  • the design drawbacks include the fact that the holes for the tightening pins are located in close proximity to the membrane-electrode unit. Such a solution will inevitably lead to local stresses during assembly and tie-up of the FC stack.
  • this design of the bipolar plate assumes the presence of additional, redundant centering holes.
  • the ratio of the area of the active region to the total area of the bipolar plate is no more than 44%, which negatively affects the operational characteristics of the FC stack.
  • the devices known from the prior art have rather complex designs that require the use of additional equipment for their manufacture. At the same time, the designs of the known devices do not provide the required efficiency of their work.
  • the technical result of the proposed solution is to simplify the design of the bipolar plate and the process of its manufacture while improving its performance.
  • the bipolar plate consists of two parts of the same size and configuration, in the form sheet elements symmetric with respect to their centers, each of which contains an active region, a system of gas collectors and collectors for a cooling agent, as well as a distribution zone of a cooling agent, gas distribution zones, areas of communication of gas collectors with a gas distribution zone with perforations and areas of communication of gas collectors with gas distribution area without perforation.
  • the active areas are made corrugated with the formation on both sides of each of the sheet elements of a system of longitudinal zigzag distribution channels.
  • One of the sheet elements that make up the bipolar plate is installed with rotation relative to the other at an angle of 180 ° relative to its longitudinal axis of symmetry.
  • sheet elements sheet lamellar elements
  • Structural protrusions are made on the surfaces of the distribution zones and transition areas (with and without perforation). Moreover, the protrusions made in the region of the gas distribution zone, in contrast to the protrusions of the distribution zone of the cooling agent and the region of communication of the gas collectors with the gas distribution zone, are oriented on opposite sides of the lamellar sheet elements of the bipolar plate.
  • the sheet elements are preferably made of foil.
  • This welded circuit prevents gases from mixing both with water and among themselves, and also prevents leakage to the outside.
  • the gas distribution zones and the holes for the studs are also framed by a welded contour.
  • an advantage of the claimed technical solution is, in particular, that the sheet elements from which it is made have the same shape and size, and each of them is symmetrical about its central point.
  • the sheet elements of the plate are interchangeable. This greatly simplifies the manufacturing process of the bipolar plate, since it does not require additional steps to manufacture any additional structural elements.
  • the implementation of the active area of each of the sheet elements corrugated allows you to create (organize) not only sufficiently extended (due to the zigzag shape) gas distribution channels, but at the same time allows (due to the same corrugated zigzag shape of the surface of the active region and symmetry about the central point) to create a branched system of channels for passing the cooling agent.
  • Coolant manifolds are located on the longitudinal sides of each of the sheet members of the bipolar plate. This makes it possible to organize the cross direction of the flow of the cooling agent in relation to the gas flows, which in turn improves the operational characteristics of the structure.
  • the above arrangement of the structural protrusions ensures the distance of the sheet plate elements, preventing them from sticking together, for free passage into the space between them, respectively, of the cooling agent, fuel and oxidizer.
  • the set of essential features presented in the formula makes it possible not only to simplify the design by unifying its constituent elements, as well as their certain configuration, but also at the same time, due to the same features, to ensure its high operational characteristics.
  • FIG. 1 shows a general drawing of one of two identical constituent parts of a bipolar plate, in the form of a sheet element having symmetry about its central point
  • FIG. 2 is an enlarged three-dimensional view of a fragment of one of two identical constituent parts (sheet elements) of a bipolar plate containing gas collectors and a small part of the active region
  • Fig. 3 shows the same area of the same sheet metal member from the reverse side
  • Fig. 4 shows a section of a bipolar plate after its arrangement of two symmetrical constituent parts (sheet elements), located mirrored relative to each other;
  • Fig. 1 shows a general drawing of one of two identical constituent parts of a bipolar plate, in the form of a sheet element having symmetry about its central point
  • FIG. 2 is an enlarged three-dimensional view of a fragment of one of two identical constituent parts (sheet elements) of a bipolar plate containing gas collectors and a small part of the active region
  • Fig. 3 shows the same area of the same sheet metal member from the reverse side
  • FIG. 5 shows a view of an assembled bipolar plate, where the distribution zone of the cooling agent is visible, gas distribution zones, as well as areas of communication of gas collectors with a gas distribution zone with perforation and areas of communication of gas collectors with a gas distribution zone without perforation;
  • Fig. 6 is an enlarged view of Fig. 5;
  • Fig. 7 shows a bipolar plate with laser welded contours;
  • the claimed bipolar plate consists of two identical parts 1 made of sheet metal, mainly of foil (hereinafter referred to as sheet elements 1), a system of gas collectors 2-5, arranged in pairs on opposite transverse sides of the sheet elements 1 that make up the bipolar plate.
  • sheet elements 1 mainly of foil
  • collectors 6 of the cooling agent on opposite longitudinal sides of each of the sheet elements 1, there are collectors 6 of the cooling agent.
  • the central area of each of the sheet elements 1 is an active area 7 with a system of longitudinal gas distribution channels in a zigzag shape.
  • Zone 8 serves to distribute the gas supplied from the gas manifold to the distribution channel system of the active region 7.
  • the manifolds 6 serve, respectively, to supply and remove the cooling agent.
  • Numeral 9 denotes the distribution zone of the cooling agent.
  • Numbers 10 and 11 respectively designate the transition (communication) areas from the gas collectors to the gas distribution zone (10 - the transition area made with perforation, 11 - the transition area made without perforation).
  • the transition 10 from the gas collector to the gas distribution zone 8 there are perforation elements indicated by the position 12.
  • On the surfaces of the distribution zones 8, 9 and areas 10, 11 of the transition (communication) (with and without perforation) structural protrusions 13 are made.
  • channels 14 in the active region 7 are formed between the outer surfaces (anode for the passage of the fuel gas and the cathode for the passage of the oxidizing gas) of the bipolar plate and the adjacent surfaces of the membranes (not shown in the drawings) when the plates are stacked.
  • the areas of electrical contact with the electrode of the membrane-electrode block of the fuel cell are designated at 15, and the laser welding circuit is at 16.
  • Numeral 17 denotes the mounting (when assembling the plates into a stack) holes for the tightening pins. Since the sheet elements 1 are absolutely the same in size and configuration and are symmetrical about their central point, the fuel and oxidizer supply manifolds can be located both on one transverse side of the bipolar plate, and on its opposite sides, as well as the outlet manifolds. In this case, the inlet and outlet of the same reagent are located on diagonally opposite sides of the plate.
  • the proposed assembly is a two-layer part consisting of two identical symmetrical parts in the form of metal sheet elements (preferably made of foil) with a relief (corrugated) surface.
  • the required relief surface on each of the sheet elements of the bipolar plate can be made by stamping a metal foil with a thickness of 50 to 150 ⁇ m or by hydroforming at high pressure.
  • Possible plate material - steel of various grades, titanium, composite metal alloys, etc. It is also possible to use an anti-corrosion coating with a thickness of 5 to 20 microns.
  • a distinctive feature of the proposed design is that in the manufacture of a bipolar plate, two absolutely identical sheet (lamellar) elements are used, symmetrical about their centers. Symmetry allows structural parts to be interchangeable, which reduces manufacturing costs.
  • one of the sheet elements 1 of the bipolar plate will ensure the distribution of the oxidizing gas over a single membrane-electrode unit of the TE, and the other - the fuel gas. Accordingly, the first plate element of the bipolar plate will be called cathodic, and the second - anode.
  • the manifold 2 will serve to supply fuel gas to the active region 7 with the system of gas distribution channels 14 through region 10 into the gas distribution zone 8 through the perforation 12 in the region 10.
  • the exhaust gases will pass through the outlet manifold 4.
  • manifolds 3 and 5 will be used to inlet and outlet (respectively) along the cathode plate of the oxidizing gas. It should be noted that when forming a bipolar plate, the cathode plate must be rotated 180 degrees relative to its longitudinal axis of symmetry.
  • these structural protrusions prevent the single element of the bipolar plate from sagging and thus create a working volume for the oxidizing or fuel gas. It should be noted that the height of the corrugation of the gas distribution channel system and the height of the structural protrusions should be the same and be from 0.5 to 1 mm, and the sustained tolerance in the manufacture of parts for this value does not exceed 30 microns.
  • Figures 2 and 3 show roughly parts of a plate (sheet elements) containing collectors, a distribution zone, transition areas of communication and a part of an active area with gas channels. If necessary, you can "invert" the gas supply system and use the collector 4 as an inlet, and 2 as an outlet, and also with collectors 3 and 5 by analogy. Regions 10 and 11 are obtained by stamping or hydroforming plate elements 1 with the organization of a system of structural protrusions 13 preventing the elements 1 from sticking together.
  • Figs. 2 and 3 Areas 10 and 11 of communication between the gas manifold and the gas distribution zone 8 are roughly shown in Figs. 2 and 3 from opposite sides of the sheet elements 1, and Figs. 4 and 5 show a bipolar plate assembly.
  • the active area 7 is a system of gas distribution channels obtained through organized protrusions and recesses.
  • the recess is a gas distribution channel 14, which is made in the form of a zig-zag, the width of the projections and recesses ranges from 0.5 to 2 mm, and a single zig-zag segment can be from 1 to 3 cm, depending on the application. the ultimate fuel cell stack. It should be noted that the ratio of the perforation area of 10 and the total area (pos. 14 or 15) of the entire bipolar plate should be at least 0.1.
  • a cavity of a complex three-dimensional structure (branched configuration) is formed. It is this cavity that is used to distribute the cooling agent evenly over the entire area of the bipolar plate.
  • the manifold provides the supply of the cooling agent inside the bipolar plate.
  • the distribution zone 9 and the transition regions 10 and 11 represent a system of inwardly facing structural protrusions 13 obtained by stamping or hydroforming of the plate elements 1, which prevents them from being squeezed and excessively deformed when assembling the FC stack.
  • the structural protrusions 13, made on the surface of the distribution gas zone 8 face the outside of the assembly and are intended to prevent deformation of the plate elements in zone 8 and to ensure free passage of gases to the active region 7.
  • the distribution zone 9 of the cooling agent is necessary for its uniform preliminary distribution along the path from the collector bdo of the inner cavity formed by the active areas 7 of the plate elements 1 facing each other.
  • this laser welding contour 16 fixes the two plate elements 1 to each other during the assembly of the bipolar plate.
  • the through holes-collectors 2-5 and 6 provide free through passage of gases in the stack of fuel cells from one bipolar plate to another, and it is the laser welding 16 that prevents mixing of working gases (oxidizer with fuel) or their entering the area with the cooling liquid (or vice versa).
  • FC stack The assembly of the FC stack is simplified due to the presence of mounting holes 17 in the bipolar plates for tightening pins, having a diameter of 3 to 10 mm, and used when positioning the bipolar plates and membrane-electrode blocks relative to each other.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to electrochemical power generation, and more particularly to components of liquid-cooled or evaporatively-cooled fuel cells which use a polymer membrane, hydrogen and oxygen as an electrolyte, a fuel and an oxidant respectively. A bipolar plate for liquid-cooled fuel cell stacks consists of two identically sized and shaped sheet elements (1) that are symmetrical about their centres, each of which contains a system of gas manifolds (2-5), coolant manifolds (6) and an active region (7), as well as gas distribution zones (8), a coolant distribution zone (9), perforated regions (10) for communication between gas manifolds and a gas distribution zone, and non-perforated regions (11) for communication between gas manifolds and a gas distribution zone. The active regions are corrugated such that longitudinal zigzag-shaped distribution channels (14) are formed on both sides of each of the sheet elements. Structural protuberances (13) are provided on the surfaces of the distribution zones and of the communication regions. The plate has laser-welded edges. Coolant manifolds are arranged on the opposite longitudinal ends of each sheet element of the plate.

Description

БИПОЛЯРНАЯ ПЛАСТИНА ДЛЯ СТЕКОВ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ BIPOLAR PLATE FOR FUEL CELL STACKS
Изобретение относится к электрохимической энергетике, в частности, к компонентам топливных элементов (ТЭ) с жидкостным или испарительным охлаждением, использующим полимерную мембрану, водород и кислород в качестве электролита, топлива и окислителя, соответственно. Установки на ТЭ с биполярными пластинами данного типа могут быть использованы в автомобилестроении, авиастроении, судостроении, энергетической и электрохимической отраслях промышленности, а также для удовлетворения бытовых нужд при обеспечении различных объектов собственными автономными системами электропитания. The invention relates to electrochemical power engineering, in particular, to the components of fuel cells (FC) with liquid or evaporative cooling, using a polymer membrane, hydrogen and oxygen as electrolyte, fuel and oxidizer, respectively. Thermal power plants with bipolar plates of this type can be used in the automotive industry, aircraft construction, shipbuilding, energy and electrochemical industries, as well as to meet household needs while providing various facilities with their own autonomous power supply systems.
Из предшествующего уровня техники известно устройство по патенту RU 114808 от 25.10.2011. Оно характеризуется организацией прямых газовых каналов для топливного и окислительного газов, а также внедрением в них перфорированных сеток для лучшего распределения охлаждающей жидкости внутри биполярной пластины. Данное решение существенно усложняет конструкцию изделия и повышает общий вес и габариты стека ТЭ. Дополнительным лишним утяжелением конструкции также является наличие токовых коллекторов в виде сетчатых электропроводящих элементов. Отдельно стоит отметить относительно небольшие коллекторы для охлаждающей жидкости и ее неравномерное распределение по биполярной пластине из-за их расположения по углам пластины. Кроме того, к недостаткам конструкции можно отнести то, что отверстия под стягивающие шпильки расположены в непосредственной близости к мембранно- электродному блоку. Такое решение неизбежно приведет к локальным напряжениям при сборке и стяжке стека ТЭ. Кроме того, в данной конструкции биполярной пластины предполагается наличие дополнительных, избыточных центровочных отверстий. Помимо всего прочего, соотношение площади активной области к общей площади биполярной пластины составляет не более 44%, что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках стека ТЭ. A device according to the patent RU 114808 dated 25.10.2011 is known from the prior art. It is characterized by the organization of direct gas channels for fuel and oxidizing gases, as well as the introduction of perforated grids in them for better distribution of the coolant inside the bipolar plate. This solution significantly complicates the design of the product and increases the total weight and dimensions of the FC stack. An additional superfluous weighting of the structure is also the presence of current collectors in the form of mesh conductive elements. Separately, it is worth noting the relatively small collectors for the coolant and its uneven distribution over the bipolar plate due to their location at the corners of the plate. In addition, the design drawbacks include the fact that the holes for the tightening pins are located in close proximity to the membrane-electrode unit. Such a solution will inevitably lead to local stresses during assembly and tie-up of the FC stack. In addition, this design of the bipolar plate assumes the presence of additional, redundant centering holes. In addition, the ratio of the area of the active region to the total area of the bipolar plate is no more than 44%, which negatively affects the operational characteristics of the FC stack.
Известен также топливный элемент, содержащий биполярные пластины (RU2328060 от 23.11.2006). Среди основных недостатков описанного в патенте устройства можно также выделить относительно небольшие коллекторы для охлаждающей жидкости и ее неравномерное распределение по биполярной пластине из-за их расположения по углам пластины и неоптимальную сложную геометрию газовых каналов типа «змеевик». Данный тип газовых каналов существенно увеличивает степень усвоения окислительного и топливного газов и понижает стехиометрические коэффициенты, что положительно сказывается на рабочих показателях стека ТЭ, однако, такое решение влечет за собой проблемы, связанные с неэффективным отводом паров воды с катодной стороны ТЭ. Also known is a fuel cell containing bipolar plates (RU2328060 from 23.11.2006). Among the main disadvantages of the device described in the patent, one can also single out relatively small collectors for coolant and its uneven distribution over the bipolar plate due to their location at the corners of the plate and non-optimal complex geometry of gas channels of the "coil" type. This type of gas channels significantly increases the degree of assimilation of oxidizing and fuel gases and lowers the stoichiometric coefficients, which has a positive effect on the operating parameters of the FC stack; however, this solution entails problems associated with ineffective removal of water vapor from the FC cathode side.
Известно также устройство по патенту RU2262160 от 06.03.2002. Описанная в патенте биполярная пластина имеет прямые газовые каналы. Охлаждающая жидкость в стеке ТЭ проходит не через каждую биполярную пластину. Это существенно снижает эффективность охлаждающей системы стека ТЭ и приводит к сокращению его удельных мощностных характеристик и срока эксплуатации. Also known is a device according to patent RU2262160 dated 06.03.2002. The bipolar plate described in the patent has straight gas channels. The coolant in the FC stack does not pass through every bipolar plate. This significantly reduces the efficiency of the cooling system of the FC stack and leads to a reduction in its specific power characteristics and service life.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство по патенту CN 102969513, 03.12.2012. Существенным недостатком известного технического решения является предложение использовать прямые газовые распределительные каналы, для топливного и окислительного газов, что может привести к неэффективной работе стека топливного элемента. Данная геометрия каналов положительно сказывается на отводе водяных паров с катодной стороны ТЭ, однако при этом степень усвоения газовых реагентов сильно падает и приводит к увеличению стехиометрических коэффициентов топлива и окислителя. Кроме того, каналы для охлаждающей жидкости также выполнены прямыми, что значительно снижает эффективность охлаждения и в конечном итоге ухудшает эксплуатационные характеристики конструкции. The closest to the claimed technical essence and the achieved result is the device according to the patent CN 102969513, 03.12.2012. A significant disadvantage of the known technical solution is the proposal to use direct gas distribution channels for fuel and oxidizing gases, which can lead to ineffective operation of the fuel cell stack. This geometry of the channels has a positive effect on the removal of water vapors from the FC cathode side; however, the degree of assimilation of the gas reagents decreases significantly and leads to an increase in the stoichiometric coefficients of the fuel and oxidizer. In addition, the coolant passages are also straight, which greatly reduces the cooling efficiency and ultimately degrades the performance of the structure.
Таким образом, известные из предшествующего уровня техники устройства имеют достаточно сложные конструкции, предполагающие использование дополнительного оборудования для их изготовления. При этом конструкции известных устройств не обеспечивают необходимую эффективность их работы. Thus, the devices known from the prior art have rather complex designs that require the use of additional equipment for their manufacture. At the same time, the designs of the known devices do not provide the required efficiency of their work.
Техническим результатом предложенного решения является упрощение конструкции биполярной пластины и процесса ее изготовления при одновременном улучшении ее эксплуатационных характеристик. The technical result of the proposed solution is to simplify the design of the bipolar plate and the process of its manufacture while improving its performance.
Указанный технический результат достигается за счет того, что биполярная пластина состоит из двух одинаковых по размерам и конфигурации частей, в виде листовых элементов симметричных относительно своих центров, каждый их которых содержит активную область, систему газовых коллекторов и коллекторов для охлаждающего агента, а также распределительную зону охлаждающего агента, газовые распределительные зоны, области сообщения газовых коллекторов с газовой распределительной зоной с перфорацией и области сообщения газовых коллекторов с газовой распределительной зоной без перфорации. Активные области выполнены гофрированными с образованием на обеих сторонах каждого из листовых элементов системы продольных зигзагообразных распределительных каналов. Один из листовых элементов, составляющих биполярную пластину, установлен с поворотом по отношению к другому на угол 180° относительно своей продольной оси симметрии. The specified technical result is achieved due to the fact that the bipolar plate consists of two parts of the same size and configuration, in the form sheet elements symmetric with respect to their centers, each of which contains an active region, a system of gas collectors and collectors for a cooling agent, as well as a distribution zone of a cooling agent, gas distribution zones, areas of communication of gas collectors with a gas distribution zone with perforations and areas of communication of gas collectors with gas distribution area without perforation. The active areas are made corrugated with the formation on both sides of each of the sheet elements of a system of longitudinal zigzag distribution channels. One of the sheet elements that make up the bipolar plate is installed with rotation relative to the other at an angle of 180 ° relative to its longitudinal axis of symmetry.
Части биполярной пластины, составляющие ее, представляют собой листовые пластинчатые элементы (далее - листовые элементы). The parts of the bipolar plate that make up it are sheet lamellar elements (hereinafter referred to as sheet elements).
На поверхностях распределительных зон и областей перехода (с перфорацией и без перфорации) выполнены конструкционные выступы. Причем выступы, выполненные в области газовой распределительной зоны, в отличие от выступов распределительной зоны охлаждающего агента и области сообщения газовых коллекторов с газовой распределительной зоной, ориентированы по разные стороны пластинчатых листовых элементов биполярной пластины. Structural protrusions are made on the surfaces of the distribution zones and transition areas (with and without perforation). Moreover, the protrusions made in the region of the gas distribution zone, in contrast to the protrusions of the distribution zone of the cooling agent and the region of communication of the gas collectors with the gas distribution zone, are oriented on opposite sides of the lamellar sheet elements of the bipolar plate.
Листовые элементы предпочтительно выполняются из фольги. The sheet elements are preferably made of foil.
По контуру биполярной пластины выполнена лазерная сварка. Этот сварной контур не дает газам смешиваться как с водой, так и между собой, а также препятствует утечкам наружу. Кроме того, сварным контуром также обрамлены распределительные газовые зоны и места для отверстий под шпильки. Laser welded along the contour of the bipolar plate. This welded circuit prevents gases from mixing both with water and among themselves, and also prevents leakage to the outside. In addition, the gas distribution zones and the holes for the studs are also framed by a welded contour.
Преимуществом заявленного технического решения является, в частности, то, что листовые элементы, из которых она изготовлена, имеют одинаковую форму и размеры, и каждый из них симметричен относительно своей центральной точки. Листовые элементы пластины взаимозаменяемы. Это значительно упрощает процесс изготовления биполярной пластины, поскольку при этом не требуется осуществлять дополнительных действий по изготовлению каких-либо дополнительных конструктивных элементов. Кроме того, выполнение активной области каждого из листовых элементов гофрированным, позволяет создать (организовать) не только достаточно протяженные (за счет зигзагообразной формы) газораспределительные каналы, но и одновременно позволяет (за счет той же гофрированной зигзагообразной формы поверхности активной области и симметрии относительно центральной точки) создать разветвленную систему каналов для пропускания охлаждающего агента. Коллекторы охлаждающего агента размещены на продольных сторонах каждого из листовых элементов биполярной пластины. Это позволяет организовать перекрестное направление потока охлаждающего агента по отношению к газовым потокам, что в свою очередь позволяет улучшить эксплуатационные характеристики конструкции. An advantage of the claimed technical solution is, in particular, that the sheet elements from which it is made have the same shape and size, and each of them is symmetrical about its central point. The sheet elements of the plate are interchangeable. This greatly simplifies the manufacturing process of the bipolar plate, since it does not require additional steps to manufacture any additional structural elements. In addition, the implementation of the active area of each of the sheet elements corrugated, allows you to create (organize) not only sufficiently extended (due to the zigzag shape) gas distribution channels, but at the same time allows (due to the same corrugated zigzag shape of the surface of the active region and symmetry about the central point) to create a branched system of channels for passing the cooling agent. Coolant manifolds are located on the longitudinal sides of each of the sheet members of the bipolar plate. This makes it possible to organize the cross direction of the flow of the cooling agent in relation to the gas flows, which in turn improves the operational characteristics of the structure.
Указанное выше расположение конструкционных выступов, обеспечивает дистанцирование листовых пластинчатых элементов, предотвращая их слипание, для свободного прохода в пространство между ними, соответственно, охлаждающего агента, топлива и окислителя. The above arrangement of the structural protrusions ensures the distance of the sheet plate elements, preventing them from sticking together, for free passage into the space between them, respectively, of the cooling agent, fuel and oxidizer.
Таким образом, представленная в формуле совокупность существенных признаков, позволяет не только упростить конструкцию за счет унификации составляющих ее элементов, а также определенной их конфигурации, но и одновременно за счет этих же признаков, обеспечить ее высокие эксплуатационные характеристики . Thus, the set of essential features presented in the formula makes it possible not only to simplify the design by unifying its constituent elements, as well as their certain configuration, but also at the same time, due to the same features, to ensure its high operational characteristics.
Заявленное техническое решение поясняется графическими материалами, где на Фиг.1 представлен общий чертеж одной из двух одинаковых составляющих частей биполярной пластины, в виде листового элемента, обладающего симметрией относительно своей центральной точки; на Фиг. 2 представлен увеличенный трехмерный вид фрагмента одной из двух одинаковых составляющих частей (листовых элементов) биполярной пластины, содержащих газовые коллекторы и небольшую часть активной области; на Фиг.З представлена та же область того же листового элемента с обратной стороны; на Фиг.4 представлен разрез биполярной пластины после ее компоновки из двух симметричных составляющих частей (листовых элементов), расположенных зеркально по отношению друг к другу, на Фиг.5 представлен вид на биполярную пластину в сборе, где видны распределительная зона охлаждающего агента, газовые распределительные зоны, а также области сообщения газовых коллекторов с газовой распределительной зоной с перфорацией и области сообщения газовых коллекторов с газовой распределительной зоной без перфорации; на Фиг.6 представлен вид с Фиг.5 в увеличенном размере; на Фиг.7 представлена биполярная пластина с выполненными контурами лазерной сварки; The claimed technical solution is illustrated by graphic materials, where Fig. 1 shows a general drawing of one of two identical constituent parts of a bipolar plate, in the form of a sheet element having symmetry about its central point; in FIG. 2 is an enlarged three-dimensional view of a fragment of one of two identical constituent parts (sheet elements) of a bipolar plate containing gas collectors and a small part of the active region; Fig. 3 shows the same area of the same sheet metal member from the reverse side; Fig. 4 shows a section of a bipolar plate after its arrangement of two symmetrical constituent parts (sheet elements), located mirrored relative to each other; Fig. 5 shows a view of an assembled bipolar plate, where the distribution zone of the cooling agent is visible, gas distribution zones, as well as areas of communication of gas collectors with a gas distribution zone with perforation and areas of communication of gas collectors with a gas distribution zone without perforation; Fig. 6 is an enlarged view of Fig. 5; Fig. 7 shows a bipolar plate with laser welded contours;
Заявленная биполярная пластина состоит из двух одинаковых частей 1, выполненных из листового металла, преимущественно из фольги (далее по тексту - листовые элементы 1), системы газовых коллекторов 2-5, размещенных попарно на противоположных поперечных сторонах листовых элементов 1 , составляющих биполярную пластину. При этом на противоположных продольных сторонах каждого из листовых элементов 1 размещены коллекторы 6 охлаждающего агента. Центральная область каждого из листовых элементов 1, является активной областью 7 с системой продольных распределительных газовых каналов зигзагообразной формы. Зона 8 служит для распределения газа, поступившего из газового коллектора, к системе распределительных каналов активной области 7. Коллекторы 6 служат, соответственно, для подачи и отвода охлаждающего агента. Позицией 9 обозначена распределительная зона охлаждающего агента. Позициями 10 и 11 соответственно обозначены области перехода (сообщения) из газовых коллекторов в газовую распределительную зону (10- область перехода, выполненная с перфорацией, 11- область перехода, выполненная без перфорации). В области перехода 10 из газового коллектора в газовую распределительную зону 8 имеются элементы перфорации, обозначенные позицией 12. На поверхностях распределительных зон 8, 9 и областей 10, 11 перехода (сообщения) (с перфорацией и без перфорации) выполнены конструкционные выступы 13. Газовые распределительные каналы 14 в активной области 7 образуются между наружными поверхностями (анодной для прохождения топливного газа и катодной для прохождения газа-окислителя) биполярной пластины и смежными с ними поверхностями мембран (на чертежах не показано)при сборке пластин в стек. The claimed bipolar plate consists of two identical parts 1 made of sheet metal, mainly of foil (hereinafter referred to as sheet elements 1), a system of gas collectors 2-5, arranged in pairs on opposite transverse sides of the sheet elements 1 that make up the bipolar plate. In this case, on opposite longitudinal sides of each of the sheet elements 1, there are collectors 6 of the cooling agent. The central area of each of the sheet elements 1 is an active area 7 with a system of longitudinal gas distribution channels in a zigzag shape. Zone 8 serves to distribute the gas supplied from the gas manifold to the distribution channel system of the active region 7. The manifolds 6 serve, respectively, to supply and remove the cooling agent. Numeral 9 denotes the distribution zone of the cooling agent. Numbers 10 and 11 respectively designate the transition (communication) areas from the gas collectors to the gas distribution zone (10 - the transition area made with perforation, 11 - the transition area made without perforation). In the area of the transition 10 from the gas collector to the gas distribution zone 8, there are perforation elements indicated by the position 12. On the surfaces of the distribution zones 8, 9 and areas 10, 11 of the transition (communication) (with and without perforation) structural protrusions 13 are made. channels 14 in the active region 7 are formed between the outer surfaces (anode for the passage of the fuel gas and the cathode for the passage of the oxidizing gas) of the bipolar plate and the adjacent surfaces of the membranes (not shown in the drawings) when the plates are stacked.
Области электрического контакта с электродом мембранно-электродного блока топливного элемента обозначены позицией 15, а контур лазерной сварки - позицией 16. Позицией 17 обозначены установочные (при сборке пластин в стек) отверстия под стягивающие шпильки. Поскольку листовые элементы 1, абсолютно одинаковы по размерам и конфигурации и симметричны относительно своей центральной точки, то коллекторы подачи топлива и окислителя могут находиться как на одной поперечной стороне биполярной пластины, так и на противоположных ее сторонах, также как и выходные коллекторы. При этом вход и выход одного и того же реагента располагаются на диагонально-противоположных сторонах пластины. The areas of electrical contact with the electrode of the membrane-electrode block of the fuel cell are designated at 15, and the laser welding circuit is at 16. Numeral 17 denotes the mounting (when assembling the plates into a stack) holes for the tightening pins. Since the sheet elements 1 are absolutely the same in size and configuration and are symmetrical about their central point, the fuel and oxidizer supply manifolds can be located both on one transverse side of the bipolar plate, and on its opposite sides, as well as the outlet manifolds. In this case, the inlet and outlet of the same reagent are located on diagonally opposite sides of the plate.
Предложенная конструкция в сборе представляет собой двухслойную деталь, состоящую из двух одинаковых симметричных частей в виде металлических листовых элементов, (в предпочтительном варианте выполненных из фольги) имеющих рельефную (гофрированную) поверхность. Необходимая рельефная поверхность на каждом из листовых элементов биполярной пластины может быть выполнена путем штамповки металлической фольги толщиной от 50 до 150 мкм или в процессе гидроформования при высоком давлении. Возможный материал пластины - сталь различных марок, титан, композитные металлические сплавы и т.д. Также возможно применение антикоррозийного покрытия толщиной от 5 до 20 мкм. The proposed assembly is a two-layer part consisting of two identical symmetrical parts in the form of metal sheet elements (preferably made of foil) with a relief (corrugated) surface. The required relief surface on each of the sheet elements of the bipolar plate can be made by stamping a metal foil with a thickness of 50 to 150 µm or by hydroforming at high pressure. Possible plate material - steel of various grades, titanium, composite metal alloys, etc. It is also possible to use an anti-corrosion coating with a thickness of 5 to 20 microns.
Отличительной особенностью предложенной конструкции является то, что при изготовлении биполярной пластины используются два абсолютно одинаковых листовых (пластинчатых) элемента, симметричных относительно своих центров. Симметрия обеспечивает взаимозаменяемость конструкционных деталей, что сокращает затраты при производстве. При этом один из листовых элементов 1 биполярной пластины будет обеспечивать распределение по единичному мембранно-электродному блоку ТЭ газа-окислителя, а другой - топливного газа. Соответственно, первый пластинчатый элемент биполярной пластины будет называться катодным, а второй - анодным. A distinctive feature of the proposed design is that in the manufacture of a bipolar plate, two absolutely identical sheet (lamellar) elements are used, symmetrical about their centers. Symmetry allows structural parts to be interchangeable, which reduces manufacturing costs. In this case, one of the sheet elements 1 of the bipolar plate will ensure the distribution of the oxidizing gas over a single membrane-electrode unit of the TE, and the other - the fuel gas. Accordingly, the first plate element of the bipolar plate will be called cathodic, and the second - anode.
Если рассматривать пластину, изображенную на Фиг.1 как анодную, то коллектор 2 будет служить для подвода топливного газа в активную область 7 с системой газовых распределительных каналов 14 через область 10 в газовую распределительную зону 8 сквозь перфорацию 12 в области 10. При этом отработанные газы будут проходить через выходной коллектор 4. В таком случае, коллекторы 3 и 5 будут использованы для входа и выхода (соответственно) по катодной пластине газа-окислителя. Стоит отметить, что при формировании биполярной пластины катодная пластина должна быть повернута на 180 градусов относительно своей продольной оси симметрии. Таким образом, с катодной стороны в области коллекторов 3 и 5 теперь будет переход из газового коллектора в газовую распределительную зону с перфорацией, а в области коллектора 2 и 4 - без перфорации. Между переходами из газового коллектора в газовую распределительную зону 8 располагается распределительная область 10, площадь которой составляет не менее 7% от общей площади системы газовых распределительных каналов (активной области 7). Данная область 10 необходима для равномерного предварительного распределения окислительного или топливного газа на пути из коллектора до активной области 7 с системой газовых распределительных каналов и образована за счет конструкционных выступов 13 полученных при штамповке или гидроформовании пластины. При сборке стека ТЭ данные конструкционные выступы предотвращают провисание единичного элемента биполярной пластины и таким образом создают рабочий объем для окислительного или топливного газа. Стоит отметить, что высота гофрирования системы газовых распределительных каналов и высота конструкционных выступов должна быть одинаковой и составлять от 0.5 до 1 мм, а выдержанный допуск при изготовлении деталей по данной величине не превышает 30 мкм. If we consider the plate shown in Fig. 1 as an anode one, then the manifold 2 will serve to supply fuel gas to the active region 7 with the system of gas distribution channels 14 through region 10 into the gas distribution zone 8 through the perforation 12 in the region 10. In this case, the exhaust gases will pass through the outlet manifold 4. In this case, manifolds 3 and 5 will be used to inlet and outlet (respectively) along the cathode plate of the oxidizing gas. It should be noted that when forming a bipolar plate, the cathode plate must be rotated 180 degrees relative to its longitudinal axis of symmetry. Thus, on the cathode side, in the area of collectors 3 and 5, there will now be a transition from the gas collector to the gas distribution zone with perforation, and in the area of collectors 2 and 4 - without perforation. Between the transitions from the gas collector to the gas distribution zone 8, there is a distribution area 10, the area of which is at least 7% of the total area of the system of gas distribution channels (active area 7). This region 10 is necessary for uniform preliminary distribution of the oxidizing or fuel gas on the way from the manifold to the active region 7 with the system of gas distribution channels and is formed by structural protrusions 13 obtained during stamping or hydroforming of the plate. When assembling the FC stack, these structural protrusions prevent the single element of the bipolar plate from sagging and thus create a working volume for the oxidizing or fuel gas. It should be noted that the height of the corrugation of the gas distribution channel system and the height of the structural protrusions should be the same and be from 0.5 to 1 mm, and the sustained tolerance in the manufacture of parts for this value does not exceed 30 microns.
На Фиг.2 и 3. приближенно изображены части пластины (листовые элементы), содержащие коллекторы, распределительную зону, переходные области сообщения и часть активной области с газовыми каналами. При необходимости, можно «инвертировать» систему подачи газов и использовать коллектор 4 в качестве входа, а 2 - в качестве выхода, и также с коллекторами 3 и 5 по аналогии. Области 10 и 11 получаются путем штамповки или гидроформовании пластинчатых элементов 1 с организацией системы конструкционных выступов 13, предотвращающих слипание элементов 1 между собой. Figures 2 and 3 show roughly parts of a plate (sheet elements) containing collectors, a distribution zone, transition areas of communication and a part of an active area with gas channels. If necessary, you can "invert" the gas supply system and use the collector 4 as an inlet, and 2 as an outlet, and also with collectors 3 and 5 by analogy. Regions 10 and 11 are obtained by stamping or hydroforming plate elements 1 with the organization of a system of structural protrusions 13 preventing the elements 1 from sticking together.
Области 10 и 11 сообщения газового коллектора и газовой распределительной зоны 8 приближенно изображены на Фиг.2 и 3 с противоположных сторон листовых элементов 1 , а на Фиг.4 и 5 изображена биполярная пластина в сборе. Areas 10 and 11 of communication between the gas manifold and the gas distribution zone 8 are roughly shown in Figs. 2 and 3 from opposite sides of the sheet elements 1, and Figs. 4 and 5 show a bipolar plate assembly.
Активная область 7 представляет собой систему газораспределительных каналов, полученных за счет организованных выступов и углублений. При этом углубление является газовым распределительным каналом 14, который выполнен в виде зиг-зага, ширина выступов и углублений лежит в пределах от 0,5 до 2 мм, а единичный сегмент зиг-зага может составлять от 1 до 3 см в зависимости от области применения конечной батареи топливных элементов. При этом стоит отметить, что соотношение площади перфорации в 10 и общей площади (поз. 14 или 15) всей биполярной пластины должно составлять не менее 0.1. При сборке биполярной пластины из двух симметричных пластинчатых элементов за счет их гофрированной поверхности и зигзагообразной геометрии газового канала формируется полость сложной трехмерной структуры (разветвленной конфигурации). Именно эта полость используется для распределения охлаждающего агента равномерно по всей площади биполярной пластины. В свою очередь, коллектор бобеспечивает подвод охлаждающего агента внутрь биполярной пластины. The active area 7 is a system of gas distribution channels obtained through organized protrusions and recesses. In this case, the recess is a gas distribution channel 14, which is made in the form of a zig-zag, the width of the projections and recesses ranges from 0.5 to 2 mm, and a single zig-zag segment can be from 1 to 3 cm, depending on the application. the ultimate fuel cell stack. It should be noted that the ratio of the perforation area of 10 and the total area (pos. 14 or 15) of the entire bipolar plate should be at least 0.1. When assembling a bipolar plate from two symmetric plate elements due to their corrugated surface and zigzag geometry of the gas channel, a cavity of a complex three-dimensional structure (branched configuration) is formed. It is this cavity that is used to distribute the cooling agent evenly over the entire area of the bipolar plate. In turn, the manifold provides the supply of the cooling agent inside the bipolar plate.
Как видно на Фиг.5 и 6, распределительная зона 9 и переходные области 10 и 11 представляют собой систему из обращенных внутрь сборки конструкционных выступов 13, полученных при штамповке или гидроформовании пластинчатых элементов 1, что предотвращает их сдавливание и чрезмерное деформирование при сборке стека ТЭ. При этом конструкционные выступы 13, выполненные на поверхности распределительной газовой зоны 8, обращены наружу сборки и предназначены для предотвращения деформации пластинчатых элементов в зоне 8 и обеспечения свободного прохода газов к активной области 7. Распределительная зона 9 охлаждающего агента необходима для его равномерного предварительного распределения на пути из коллектора бдо внутренней полости, образованной обращенными друг к другу активными областями 7 пластинчатых элементов 1. As can be seen in Figs. 5 and 6, the distribution zone 9 and the transition regions 10 and 11 represent a system of inwardly facing structural protrusions 13 obtained by stamping or hydroforming of the plate elements 1, which prevents them from being squeezed and excessively deformed when assembling the FC stack. In this case, the structural protrusions 13, made on the surface of the distribution gas zone 8, face the outside of the assembly and are intended to prevent deformation of the plate elements in zone 8 and to ensure free passage of gases to the active region 7. The distribution zone 9 of the cooling agent is necessary for its uniform preliminary distribution along the path from the collector bdo of the inner cavity formed by the active areas 7 of the plate elements 1 facing each other.
На Фиг.7 изображен профиль, по которому применяется сварка лазером. С одной стороны, данный контур лазерной сварки 16 фиксирует два пластинчатых элемента 1 между собой при сборке биполярной пластины. С другой стороны, сквозные отверстия-коллекторы 2-5 и 6 обеспечивают свободное сквозное прохождение газов в стеке топливных элементов от одной биполярной пластины до другой, и именно контурлазерной сварки 16 предотвращает смешивание рабочих газов (окислителя с топливом) или их попадание в область с охлаждающей жидкостью (или наоборот). 7 shows a profile along which laser welding is applied. On the one hand, this laser welding contour 16 fixes the two plate elements 1 to each other during the assembly of the bipolar plate. On the other hand, the through holes-collectors 2-5 and 6 provide free through passage of gases in the stack of fuel cells from one bipolar plate to another, and it is the laser welding 16 that prevents mixing of working gases (oxidizer with fuel) or their entering the area with the cooling liquid (or vice versa).
Сборка стека ТЭ упрощается за счет наличия в биполярных пластинах установочных отверстий 17 под стягивающие шпильки, имеющие диаметр от 3 до 10 мм, и используемые при позиционировании биполярных пластин и мембранно- электродных блоков друг относительно друга. The assembly of the FC stack is simplified due to the presence of mounting holes 17 in the bipolar plates for tightening pins, having a diameter of 3 to 10 mm, and used when positioning the bipolar plates and membrane-electrode blocks relative to each other.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Биполярная пластина для стеков топливных элементов с жидкостным охлаждением, состоящая из двух одинаковых по размерам и конфигурации листовых элементов, симметричных относительно своих центров, каждый их которых содержит активную область, систему газовых коллекторов и коллекторов для охлаждающего агента, а также распределительную зону охлаждающего агента, газовые распределительные зоны, области сообщения газовых коллекторов с газовой распределительной зоной с перфорацией и области сообщения газовых коллекторов с газовой распределительной зоной без перфорации, причем активные области выполнены гофрированными с образованием на обеих сторонах каждого из листовых элементов системы продольных зигзагообразных распределительных каналов, при этом один из листовых элементов, составляющих биполярную пластину, установлен с поворотом по отношению к другому на угол 180° относительно своей продольной оси симметрии. 1. Bipolar plate for stacks of liquid-cooled fuel cells, consisting of two sheet elements of the same size and configuration, symmetrical about their centers, each of which contains an active region, a system of gas collectors and collectors for a cooling agent, and a distribution zone of a cooling agent , gas distribution zones, areas of communication of gas collectors with a gas distribution zone with perforations and areas of communication of gas collectors with a gas distribution zone without perforation, and the active areas are made corrugated with the formation on both sides of each of the sheet elements of the system of longitudinal zigzag distribution channels, with one of the sheet elements that make up the bipolar plate, it is installed with rotation relative to the other at an angle of 180 ° relative to its longitudinal axis of symmetry.
2. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что на поверхностях распределительных зон и областей сообщения выполнены конструкционные выступы. 2. The plate according to claim 1, characterized in that structural protrusions are made on the surfaces of the distribution zones and communication areas.
3. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что листовые элементы выполнены из фольги. 3. The plate according to claim 1, characterized in that the sheet elements are made of foil.
4. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена с контурной лазерной сваркой. 4. The plate according to claim 1, characterized in that it is made with contour laser welding.
5. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что коллекторы для охлаждающего агента размещены на противоположных продольных концах каждого листового элемента пластины. 5. The plate according to claim 1, wherein the coolant manifolds are disposed at opposite longitudinal ends of each sheet metal member of the plate.
PCT/RU2020/000775 2019-12-30 2020-12-29 Bipolar plate for fuel cell stacks WO2021137730A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080091747.6A CN114946055A (en) 2019-12-30 2020-12-29 Bipolar Plates for Fuel Cell Stacks
ZA2022/08988A ZA202208988B (en) 2019-12-30 2022-08-11 Bipolar plate for fuel cell stacks

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145110A RU2723294C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Bipolar plate for stacks of fuel cells
RU2019145110 2019-12-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021137730A1 true WO2021137730A1 (en) 2021-07-08

Family

ID=71067887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000775 WO2021137730A1 (en) 2019-12-30 2020-12-29 Bipolar plate for fuel cell stacks

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN114946055A (en)
RU (1) RU2723294C1 (en)
WO (1) WO2021137730A1 (en)
ZA (1) ZA202208988B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748853C9 (en) * 2020-09-14 2021-08-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" Bipolar plate of fuel cell with solid polymer electrolyte and the method for its manufacture
CN113013436A (en) * 2021-02-26 2021-06-22 东风汽车集团股份有限公司 Metal bipolar plate structure capable of being sealed firstly and then welded and assembling method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6207310B1 (en) * 1996-09-27 2001-03-27 The Regents Of The University Of California Fuel cell with metal screen flow-field
US6261710B1 (en) * 1998-11-25 2001-07-17 Institute Of Gas Technology Sheet metal bipolar plate design for polymer electrolyte membrane fuel cells
RU2328060C1 (en) * 2006-11-23 2008-06-27 Федеральное государственное предприятие "ЦНИИ судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") Fuel element and fuel-cell battery
CN102969513A (en) * 2012-12-03 2013-03-13 上海交通大学 Large-area metal bipolar plate for automobile fuel cell

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104584303B (en) * 2012-06-26 2018-02-02 瑞典电池公司 Flow-field plate for fuel cell
DE102014205081A1 (en) * 2014-03-19 2015-09-24 Volkswagen Aktiengesellschaft fuel cell
DE102015215231A1 (en) * 2015-08-10 2017-02-16 Volkswagen Ag Bipolar plate and fuel cell system with such

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6207310B1 (en) * 1996-09-27 2001-03-27 The Regents Of The University Of California Fuel cell with metal screen flow-field
US6261710B1 (en) * 1998-11-25 2001-07-17 Institute Of Gas Technology Sheet metal bipolar plate design for polymer electrolyte membrane fuel cells
RU2328060C1 (en) * 2006-11-23 2008-06-27 Федеральное государственное предприятие "ЦНИИ судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") Fuel element and fuel-cell battery
CN102969513A (en) * 2012-12-03 2013-03-13 上海交通大学 Large-area metal bipolar plate for automobile fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
RU2723294C1 (en) 2020-06-09
ZA202208988B (en) 2022-11-30
CN114946055A (en) 2022-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5863671A (en) Plastic platelet fuel cells employing integrated fluid management
JP5261440B2 (en) Fuel cell stack
US20140051007A1 (en) Bipolar plates for use in electrochemical cells
EP2022119B1 (en) Fuel cell, fuel cell stack and method of manufacturing the same
CN106169595A (en) Bipolar plate structure for fuel cell
WO1996037005A1 (en) Plastic platelet fuel cells employing integrated fluid management
JP5449838B2 (en) Fuel cell stack
EP2296213B1 (en) Fuel cell stack
CA2594530C (en) Fuel cell separator
KR102701412B1 (en) Bipolar plate with undulating channels
WO2021137730A1 (en) Bipolar plate for fuel cell stacks
EP2293373B1 (en) Fuel cell stack
US20200365913A1 (en) Bipolar plate, fuel cell stack with bipolar plate and power generation system with bipolar plate
US8053125B2 (en) Fuel cell having buffer and seal for coolant
JP2021512472A (en) Fuel cell, single cell and cell stack structure
KR102798368B1 (en) Fuel cell plate and fluid structure design
JPH07161368A (en) Fuel cell
CN114864961A (en) Bipolar plate for fuel cell
CN218957780U (en) Power generation unit cell of fuel cell stack
KR102758752B1 (en) Water electrolysis stack having efficient fluid distribution structure
JP7496377B2 (en) Power generation cell
US20080199739A1 (en) Electrochemical cell stack and a method of forming a bipolar interconnect for an electrochemical cell stack
EP4354557A1 (en) Separator for fuel cell
CN120303796A (en) Bipolar plate, method for producing a bipolar plate, single cell and electrochemical energy converter
JP2025024443A (en) Fuel battery cell stack

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20910506

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20910506

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1