專利名稱：堆體及具有該堆體的燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)，且更具體而言涉及一種用在燃料電池系統(tǒng)中的堆體的分隔件。
背景技術(shù)：
燃料電池系統(tǒng)是將包含在碳?xì)浠衔锶剂侠缂状?、乙醇或天然氣中的氧和氫的化學(xué)反應(yīng)能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)。
除了其他類型之外，燃料電池系統(tǒng)包括聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(PEMFC)和直接氧化燃料電池。采用PEMFC結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)包括組成燃料電池主體的堆體(stack)、用于重整燃料以產(chǎn)生氫并用于將該氫供給堆體的重整器(reformer)和一對空氣泵或風(fēng)扇用于將氧供給堆體。堆體通過由重置器供給的氫和通過空氣泵或風(fēng)扇供給的氧之間的反應(yīng)而產(chǎn)生預(yù)定總量的電能。在采用直接氧化燃料電池結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)中，燃料被直接供給堆體以通過燃料和氧之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。直接氧化燃料電池系統(tǒng)不要求重整器。
在上述燃料電池系統(tǒng)中，堆體包括幾個到幾十個彼此堆疊的單元電池。每個單元電池具有隔膜電極組件(MEA，membrane-electrode assembly)和緊密位于MEA兩表面的分隔件(separator)。
分隔件設(shè)置有用于將氫或燃料供應(yīng)到MEA的第一通道和用于將氧供到MEA的第二通道。該第一和第二通道在分隔件表面形成為通道。通道形成在沿直線排列的多個肋之間，且通道的末端彼此交替連接產(chǎn)生連續(xù)通路。通道的末端通過連接部分而連接。
在常規(guī)堆體中，在矩形連接部分的轉(zhuǎn)角處形成渦流并對氫或燃料和氧的流動產(chǎn)生阻力。因此，在常規(guī)堆體中，在通道末端之間的連接部分的矩形轉(zhuǎn)角通過產(chǎn)生渦流和擾亂順暢的層流而阻止氫或燃料和氧的流動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有用于分隔件的改進的溝槽結(jié)構(gòu)以獲得氫或燃料和氧的順暢流動的燃料電池系統(tǒng)的堆體和包括該堆體的燃料電池系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提出了包括至少一個發(fā)電體的用于燃料電池系統(tǒng)的堆體。該發(fā)電體包括MEA和具有多個用于通過燃料和氧的流動溝槽且緊密位于MEA兩表面的分隔件。連接部分的轉(zhuǎn)角具有圓形且形成連接部分的圓形轉(zhuǎn)角的圓弧可以具有1.0mm到2.12mm范圍的曲率半徑。流動溝槽可以具有底部和一對從底部延伸的壁部。連接部分可以具有連接到一個壁部的第一部分和連接到另一壁部的第二部分。第一部分的轉(zhuǎn)角可以形成為圓形。第二部分的轉(zhuǎn)角可以也形成為圓形。形成第一部分的轉(zhuǎn)角的圓弧的長度可以大于形成第二部分的轉(zhuǎn)角的圓弧的長度。在連接部分中，從第一部分的轉(zhuǎn)角延伸的壁部可以形成為直線形。在連接部分中，從第二部分的轉(zhuǎn)角延伸的壁部可以形成為直線形。學(xué)年工程第一部分的轉(zhuǎn)角的圓弧可以具有在1.0mm到2.12mm范圍內(nèi)的曲率半徑。形成第二部分的轉(zhuǎn)角的圓弧可以具有1.0mm到2.12mm范圍內(nèi)的曲率半徑。
分隔件可以貼近MEA的一個表面設(shè)置以形成具有流動溝槽的燃料通道，且分隔件可以貼近MEA的另一個表面設(shè)置以形成具有流動溝槽的空氣通道。堆體可以包括接連設(shè)置的多個發(fā)電體。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提出了燃料電池系統(tǒng)，包括包含至少一個通過燃料與氧的反應(yīng)而產(chǎn)生電能的發(fā)電體的堆體、用于將燃料供應(yīng)到發(fā)電體的燃料供應(yīng)單元和用于將氧供應(yīng)到發(fā)電體的氧供應(yīng)單元。發(fā)電體包括MEA和具有多個用于通過燃料和氧的流動溝槽的分隔件且分隔件貼近MEA的兩表面設(shè)置。分隔件包括連接流動溝槽的連接部分。連接部分的轉(zhuǎn)角形成為圓形且形成轉(zhuǎn)角的圓弧具有1.0mm到2.12mm范圍的曲率半徑。流動溝槽可以具有底部和一對從底部延伸的壁部，且連接部分可以具有連接到一個壁部的第一部分和連接到另一壁部的第二部分。第一部分的轉(zhuǎn)角可以形成為圓形。第二部分的轉(zhuǎn)角可以形成為圓形。在連接部分中，從第一部分的轉(zhuǎn)角延伸的壁部可以形成為直線形。在連接部分中，從第二部分的轉(zhuǎn)角延伸的壁部可以形成為直線形。氫氣可以用作燃料。燃料可以是液體。所用的氧氣可以從空氣中獲得。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過改進連接到分隔件的溝槽末端的連接部分的結(jié)構(gòu)，可以阻止通過分隔件的通道的流體中的渦流。通過燃料和空氣通道的燃料和空氣的流動速度被提高，且降低了由渦流引起的不均勻。這允許燃料和氧到MEA有源區(qū)的均勻輸運。結(jié)果，實現(xiàn)了MEA有源區(qū)的均一的反應(yīng)效率，并提高了燃料電池系統(tǒng)的性能。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的燃料電池系統(tǒng)的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的堆體的分解透視圖；圖3是圖2所示的發(fā)電體的剖面圖；圖4是圖3所示的一部分分隔件的放大剖面圖；圖5是示出圖3所示的第一實施例的分隔件的分解透視圖；圖6是圖5所示的分隔件的局部平面圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的分隔件的局部平面圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的分隔件的局部平面圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的分隔件的局部平面圖。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的燃料電池系統(tǒng)100的方框圖。燃料電池系統(tǒng)100根據(jù)重整燃料以產(chǎn)生氫并允許氫和氧彼此電化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生電能的PEMFC結(jié)構(gòu)而構(gòu)建。
燃料電池系統(tǒng)100所用的燃料可以包括液體燃料或氣體燃料。燃料可以是含氫材料例如甲醇、乙醇或天然氣。在下面的描述中，為了方便采用了液體燃料。燃料電池系統(tǒng)100可以利用存儲在附加存儲設(shè)備中的純氧作為與氫反應(yīng)的氧或者可以使用含氧空氣。在下面的描述中后者用作示例。
燃料電池系統(tǒng)100包括通過氫和氧之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的堆體7、從燃料產(chǎn)生氫并將氫供應(yīng)到堆體7的燃料供應(yīng)單元1和將氧供應(yīng)到堆體7的氧供應(yīng)單元5。
堆體7包括至少一個連接到燃料供應(yīng)單元1和氧供應(yīng)單元5的燃料電池。堆體7被從燃料供應(yīng)單元1供應(yīng)氫并從氧供應(yīng)單元5供應(yīng)氧，并從氫和氧之間的反應(yīng)產(chǎn)生電能。
燃料供應(yīng)單元1包括用于存儲燃料的燃料箱9、用于從燃料箱9排出燃料的燃料泵11和重整器3。重整器3被從燃料箱9供應(yīng)燃料，將燃料重整以產(chǎn)生氫，并將氫供應(yīng)到堆體7。
重整器3具有通過使用熱能的化學(xué)催化反應(yīng)從燃料產(chǎn)生氫并減少包含在氫中的一氧化碳的濃度的常規(guī)結(jié)構(gòu)。重整器3通過燃料的催化反應(yīng)例如蒸汽重整反應(yīng)、部分氧化反應(yīng)或自動熱反應(yīng)從燃料產(chǎn)生氫。此外，重整器3通過氫的水-氣置換反應(yīng)、優(yōu)先CO氧化反應(yīng)、用分離膜提純氫等減少氫中一氧化物的濃度。
氧供應(yīng)單元5包括至少一個空氣泵13用于以預(yù)定泵浦功率抽動風(fēng)并給堆體7供應(yīng)空氣。氧供應(yīng)單元5不局限于空氣泵13且可以包括其他設(shè)備例如常規(guī)風(fēng)扇。
作為另一種選擇，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)100可以采用直接供應(yīng)燃料到堆體7并通過燃料與氧之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的直接氧化燃料電池結(jié)構(gòu)。與采用PEMFC結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)不同，采用直接氧化燃料電池結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)不要求重整器3。取代的是，燃料供應(yīng)單元1通過燃料泵11將存儲在燃料箱9中的燃料直接供應(yīng)給堆體。在下面描述中用采取PEMFC結(jié)構(gòu)的燃料電池系統(tǒng)100作為示例，然而本發(fā)明不必局限于此結(jié)構(gòu)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的堆體7的分解透視圖。圖3是圖2所示的發(fā)電體19的剖面圖。圖4是圖3所示的分隔件23、25的一部分的放大剖面圖。
堆體7包括通過氫和氧之間的反應(yīng)而產(chǎn)生電能的燃料電池或單元發(fā)電體19。在單元發(fā)電體19中，分隔件23、25位于MEA 21的兩表面。在本領(lǐng)域中分隔件23、25也稱為“雙極板(bipolar plates)”。堆體7可以通過將多個單元發(fā)電體19一個接一個堆疊而形成為一組發(fā)電體19。
MEA 21設(shè)置在分隔件23、25之間并包括形成在一個表面上的陽極29、形成在另一表面上的陰極31和形成在陽極29和陰極31之間的電解質(zhì)膜33。陽極29將氫分解為氫離子和電子。電解質(zhì)膜33將氫離子移動到陰極31。陰極31通過來自陽極29的電子和氫離子與含在空氣中的氧之間的反應(yīng)產(chǎn)生水汽。
分隔件23、25充當(dāng)緊鄰MEA 21的兩表面并串連連接MEA 21的陽極29和陰極31的導(dǎo)體。分隔件23、25還充當(dāng)氫和空氣通道，用于供應(yīng)氫到MEA 21的陽極29并供應(yīng)空氣到陰極31。
分隔件23之一鄰近MEA 21的陽極設(shè)置以形成用于供應(yīng)氫到陽極29的氫通道15。另一分隔件25鄰近MEA 21的陰極31設(shè)置以形成用于供應(yīng)空氣到陰極31的空氣通道17。當(dāng)兩分隔件23、25鄰近MEA 21的兩表面設(shè)置時，設(shè)置在MEA21的陽極29側(cè)的氫通道15呈現(xiàn)垂直形且空氣通道17呈現(xiàn)水平。即，在所示的示例中，氫通道15和空氣通道17彼此垂直設(shè)置。作為另一種選擇，氫通道15和空氣通道17可以彼此平行設(shè)置且它們的相對位置不局限于示出的結(jié)構(gòu)。
氫通道15可以通過形成在包含MEA 21的分隔件23的表面上的氫流動溝道23c而形成?？諝馔ǖ?7可以通過形成在包含MEA 21的分隔件25的表面上的空氣流動溝槽25c而形成。氫和空氣流動溝槽23c、25c可以形成為以預(yù)定距離間隔從分隔件23、25的主體23a、25a突出的肋23b、25b之間的分隔件，如圖4所示。流動溝槽23c、25c包括底部B和一對從底部B延伸的壁部W1和W2。壁部W1和W2表示肋23b、25b的兩側(cè)壁部分。
圖5是本發(fā)明的第一實施例的分隔件23、25的分解透視圖。圖6是圖5所示的分隔件23、25的部分平面圖。
在用于根據(jù)第一實施例的燃料電池系統(tǒng)的堆體7的發(fā)電體19中，分隔件23、25包括連接氫和空氣流動通道23c、25c的末端的連接部分26且具有圓形轉(zhuǎn)角。連接部分26形成或設(shè)置在流動溝槽23c、25c的末端以將這些溝槽的末端交替連接在一起。
因此，由于分隔件23、25鄰近MEA 21的兩表面設(shè)置且具有交替連接流動溝槽23c、25c的末端的連接部分26，氫通道15(圖3)和空氣通道17可以形成如圖5所示的連續(xù)的氫和空氣通路。
具體地，每個連接部分26包括連接到圖6所示的氫或空氣流動溝槽23c、25c的一個壁部W1的第一部分26a和連接到流動溝槽23c、25c的另一壁部W2的第二部分26b。當(dāng)一對流動溝槽23c、25c彼此相鄰設(shè)置時，一對流動溝槽23c、25c中的每個的一個壁部W1將成為該對的一個或兩個外壁，且每個流動溝槽23c、25c的另一壁部W2將成為該對流動溝槽23c、25c的一個或兩個內(nèi)壁。第一部分26a連接到在相鄰對中的流動溝槽23c、25c的外壁部分W1，且第二部分26b連接到在溝槽相鄰對中的流動溝槽23c、25c的內(nèi)壁部分W2。
根據(jù)第一實施例，每個連接部分26的第一部分26a具有連接到流動溝槽23c、25c的外壁部分W1的一對轉(zhuǎn)角“a”和連接轉(zhuǎn)角“a”的第三壁部W3，該處轉(zhuǎn)角“a”被彎曲或形成圓形，而第三壁部W3是直的。每個連接部分26的第二部分26b具有連接到流動溝槽23c、25c的內(nèi)壁部分W2的一對轉(zhuǎn)角“c”和連接轉(zhuǎn)角“c”的第四壁部W4，該處轉(zhuǎn)角“c”是矩形，而第四壁部W4是直的。
第一部分26a的每個轉(zhuǎn)角“a”形成從第一部分26a的第三壁部W3延伸的圓弧并具有從約1.0mm到約2.12mm范圍的曲率半徑。當(dāng)轉(zhuǎn)角“a”的曲率半徑小于1.0mm時，在轉(zhuǎn)角“a”的流體中產(chǎn)生渦流。當(dāng)曲率半徑大于2.12mm時，在MEA21的有源區(qū)中流動的氫和空氣的接觸面積減小。
當(dāng)氫和空氣流體的方向改變時，在連接部分26的轉(zhuǎn)角“a”的流體中產(chǎn)生渦流。該渦流引起對通過氫通道15(圖3)和空氣通道17(圖3)的氫和空氣流體的阻力。在用于根據(jù)第一實施例的燃料電池系統(tǒng)的堆體7中，由于連接分隔件23、25中的氫或空氣流動溝槽23c、25c的末端的連接部分26的第一部分26a具有圓形轉(zhuǎn)角“a”，減小了渦流。因此，分隔件23、25實現(xiàn)了氫和空氣通過氫通道15和空氣通道17的順暢流動。
在第一實施例的每個連接部分26中，從第一和第二部分26a、26b的轉(zhuǎn)角“a”和“c”延伸的第三和第四壁部W3、W4沿直線形成。制備了其中連接部分26的第三和第四壁部W3、W4是圓形的比較系統(tǒng)并與本發(fā)明的第一實施例比較。在比較系統(tǒng)中，由于相應(yīng)與第三和第四壁部W3、W4的區(qū)域的有效面積減小了，氫和空氣與MEA 21的活性區(qū)的接觸面積也減小了。氫和空氣與連接部分26的接觸面積的降低損害了堆體的性能。
然而，在第一實施例中，由于從第一和第二部分26a、26b的轉(zhuǎn)角“a”和“c”延伸的第三和第四壁部W3、W4是直的，相應(yīng)于第三和第四壁部W3、W4之間的間隙的區(qū)域的有效面積增加了。因此，氫和空氣與MEA 21的活性區(qū)的接觸面積增加了。氫和空氣與連接部分26的接觸面積的增加改善了堆體的性能。
在啟動燃料電池系統(tǒng)100時，從重整器3產(chǎn)生的氫被供給每個發(fā)電體19的氫通道15且空氣本13供應(yīng)空氣到空氣通道17。因此，根據(jù)第一實施例，當(dāng)氫和空氣以預(yù)定壓力流過氫通道15和和空氣通道17時，在連接部分26的第一部分26a的轉(zhuǎn)角“a”的流體中不產(chǎn)生湍流。這是由于轉(zhuǎn)角“a”是圓的。
結(jié)果，當(dāng)流過氫通道15和空氣通道17時，氫和空氣可以順暢地通過轉(zhuǎn)角“a”而不會受到渦流干擾。
氫被通過氫通道15供應(yīng)到MEA 21的陽極29，且空氣被通過空氣通道17供應(yīng)到MEA 21的陰極31。陽極29通過氫的氧化反應(yīng)將氫分解為電子和氫離子(質(zhì)子)。氫離子穿過電解質(zhì)膜33移動到陰極31，且電子穿過分隔件23、25移動到相鄰MEA 21的陰極31，但不穿過電解質(zhì)膜33。電子的流動產(chǎn)生預(yù)定總量的電流。MEA 21的陰極31通過從陽極29移動的氫離子和包含在空氣中的氧之間的還原反應(yīng)而產(chǎn)生熱和水汽。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的分隔件123、125的局部平面圖。每個分隔件123、125具有與第一實施例的分隔件23、25相同的基本結(jié)構(gòu)。然而，第二實施例的分隔件123、125的連接部分126除了在第一部分126a中的圓形轉(zhuǎn)角“a”之外，還具有在第二部分126b中的圓形轉(zhuǎn)角“c”。換句話說，在第二實施例中，在連接部分126連接于內(nèi)壁W2’的位置處的轉(zhuǎn)角也是圓的。
第一和第二部分126a、126b的轉(zhuǎn)角“a”和“c”形成具有約1.0mm到約2.12mm范圍的曲率半徑的同心圓弧。構(gòu)成第一部分126a的轉(zhuǎn)角“a”的圓弧的長度長于構(gòu)成第二部分126b的轉(zhuǎn)角“c”的圓弧的長度。
在第二實施例中，當(dāng)轉(zhuǎn)角“a”和“c”的曲率半徑小于1.0mm時，在轉(zhuǎn)角“a”、“c”的氫和空氣流體中產(chǎn)生渦流。當(dāng)曲率半徑大于2.12mm時，氫和空氣與MEA 21的活性區(qū)的接觸面積減小。
根據(jù)第二實施例，連接部分126可以構(gòu)建使得分別從第一和第二部分126a、126b的轉(zhuǎn)角“a”和“c”延伸的第三和第四壁部W3’、W4’沿直線形成。根據(jù)連接部分126的結(jié)構(gòu)，相應(yīng)于第三和第四壁部W3’、W4’之間的間隙的有效面積減小。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的分隔件223、225的局部平面圖。第三實施例的分隔件223、225還可以包括至少一個位于第一連接部分226外部的第二連接部分228。第一連接部分226相應(yīng)于第一實施例的連接部分26或第二實施例的連接部分126。為了方便，第一連接部分226示出與第二實施例的連接部分126相同的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)第三實施例，第二連接部分228形成于流動溝槽223c、225c的兩端，以交替連接構(gòu)成設(shè)置在第一肋223b、225b的兩側(cè)的第一連接部分226的一對第二肋223d、225d的末端。在示出的實施例中，在第一連接部分226外側(cè)僅形成了一個第二連接部分228，然而在第一連接部分226外側(cè)可以形成多個第二連接部分228。第二連接部分228連接流動溝槽223c、225c的一個壁部和另一壁部。第二連接部分228的轉(zhuǎn)角“d”形成為具有與第一和第二實施例相同曲率半徑的圓弧。此外，從轉(zhuǎn)角“d”延伸的壁部是直的。
由于第三實施例的分隔件223、225的操作與第一和第二實施例相似，因此省略了操作的詳細(xì)描述。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的分隔件323、325的局部平面圖。分隔件323、325可以包括直的連接部分326，連接至少三個流動溝槽323c、325c的末端。在該處氫和空氣流體改變方向的連接部分326的轉(zhuǎn)角“e”是具有與第一到第三實施例相同的曲率半徑的圓弧。從位于每兩個相鄰流動溝槽323c、325c之間的連接部分326的轉(zhuǎn)角“e”延伸的部分也是直的。
由于根據(jù)第四實施例的分隔件323、325的操作與第一、第二和第三實施例的相似，因此省略了操作的詳細(xì)描述。
僅描述了本發(fā)明的示范性實施例，且本發(fā)明不局限與描述的實施例，而是可以在不脫離說明書、附圖和所附權(quán)利要求的范疇的情況下進行各種形式的修改。因此，這些修改也屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種用于包括至少一個發(fā)電體的燃料電池系統(tǒng)的堆體，該發(fā)電體具有膜電極組件和兩個緊密接觸所述膜電極組件兩側(cè)的分隔件，每個分隔件包括多個流動溝槽，適合流過流體；多個連接部分，連接所述流動溝槽，每個連接部分具有位于圓形轉(zhuǎn)角之間的直型部分。
2.如權(quán)利要求1所述的堆體，其中所述圓形轉(zhuǎn)角具有從1.0mm到2.12mm范圍變化的曲率半徑。
3.如權(quán)利要求1所述的堆體，其中所述流動溝槽限定了一對壁部。
4.如權(quán)利要求3所述的堆體，其中每個連接部分具有連接到第一壁部的第一部分和連接到第二壁部的第二部分。
5.如權(quán)利要求4所述的堆體，其中所述圓形轉(zhuǎn)角將所述第一部分連接到所述第一壁。
6.如權(quán)利要求5所述的堆體，其中所述圓形轉(zhuǎn)角是第一圓形轉(zhuǎn)角，所述堆體還包括將所述第二部分連接到所述第二壁的第二圓形轉(zhuǎn)角。
7.如權(quán)利要求6所述的堆體，其中所述第一圓形轉(zhuǎn)角的圓弧長于第二圓形轉(zhuǎn)角的圓弧。
8.如權(quán)利要求5所述的堆體，其中所述連接到每個連接部分的第一部分的壁部是直的。
9.如權(quán)利要求6所述的堆體，其中所述連接到每個連接部分的第二部分的壁部是直的。
10.如權(quán)利要求5所述的堆體，其中所述第一圓形轉(zhuǎn)角具有從1.0mm到2.12mm范圍變化的曲率半徑。
11.如權(quán)利要求6所述的堆體，其中所述第二圓形轉(zhuǎn)角具有從1.0mm到2.12mm范圍變化的曲率半徑。
12.如權(quán)利要求1所述的堆體，其中每個發(fā)電體還包括燃料通道，由一個分隔件的流動溝槽和與該分隔件緊密接觸的膜電極組件的側(cè)面形成；和空氣通道，由另一分隔件的流動溝槽和與該另一分隔件緊密接觸的膜電極組件的側(cè)面形成。
13.如權(quán)利要求1所述的堆體，其中所述堆體具有多個彼此相繼堆疊的發(fā)電體。
14.如權(quán)利要求1所述的堆體，其中所述流動溝槽以溝槽末端為末端，其中每對相鄰流動溝槽的溝槽末端包括兩個相鄰壁和兩個遠(yuǎn)壁，且其中每對相鄰流動溝槽的溝槽末端被限定兩個相鄰壁之間的內(nèi)部連接輪廓和兩個遠(yuǎn)壁之間的外部連接輪廓的連接部分中的一個連接到一起。
15.如權(quán)利要求14所述的堆體，其中所述內(nèi)部連接輪廓包括矩形轉(zhuǎn)角且所述外部連接輪廓包括圓形轉(zhuǎn)角。
16.如權(quán)利要求14所述的堆體，其中所述內(nèi)部連接輪廓和外部連接輪廓都包括圓形轉(zhuǎn)角。
17.如權(quán)利要求14所述的堆體，其中所述一對相鄰流動溝槽包括通過第一連接部分連接的第一和第二流動溝槽，內(nèi)部連接輪廓是第一內(nèi)部連接輪廓且外部連接輪廓是第一外部連接輪廓，所述堆體還包括被第二連接部分連接在一起的第三和第四流動溝槽，其中所述第三流動溝槽限定了鄰近第一流動溝槽的第一內(nèi)壁和面對所述第一內(nèi)壁的第一外壁，且所述第四流動溝槽限定了鄰近第二流動溝槽的第二內(nèi)壁和面對所述第二內(nèi)壁的第二外壁，且其中所述第三和第四流動溝槽的內(nèi)壁被第二內(nèi)部連接輪廓連接，且第三和第四流動溝槽的外壁被第二外部連接輪廓連接。
18.如權(quán)利要求17所述的堆體，其中所述第二內(nèi)部連接輪廓包括矩形轉(zhuǎn)角且第二外部連接輪廓包括圓形轉(zhuǎn)角。
19.如權(quán)利要求17所述的堆體，其中所述第二內(nèi)部連接輪廓和第二外部連接輪廓包括圓形轉(zhuǎn)角。
20.如權(quán)利要求1所述的堆體，其中至少三個相鄰流動溝槽被多個連接部分中的一個連接在一起。
21.一種燃料電池系統(tǒng)，包括堆體，包括至少一個適合于通過燃料與氧之間的反應(yīng)產(chǎn)生電能的發(fā)電體，該發(fā)電體具有膜電極組件和分隔件，所述分隔件包括多個流動溝槽和多個連接部分，每個連接部分具有用于連接所述流動溝槽的圓形轉(zhuǎn)角，所述流動溝槽貼近所述膜電極組件的兩表面設(shè)置且適用于流過燃料和氧；燃料供應(yīng)單元，適用于供應(yīng)燃料到發(fā)電體；和氧供應(yīng)單元，適用于供應(yīng)氧到發(fā)電體。
22.如權(quán)利要求21所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述圓形轉(zhuǎn)角具有從1.0mm到2.12mm范圍變化的曲率半徑。
23.如權(quán)利要求21所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述流動溝槽具有第一和第二壁部，且其中每個連接部分具有連接到所述第一壁部的第一部分和連接到第二壁部的第二部分。
24.如權(quán)利要求23所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述圓形轉(zhuǎn)角將第一部分連接到第一壁。
25.如權(quán)利要求24所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述圓形轉(zhuǎn)角是第一圓形轉(zhuǎn)角，所述堆體包括將所述第二部分連接到第二壁的第二圓形轉(zhuǎn)角。
26.如權(quán)利要求24所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述連接到每個連接部分的第一部分的壁部是直的。
27.如權(quán)利要求24所述的燃料電池系統(tǒng)，其中連接到每個連接部分的第二部分的壁部是直的。
28.如權(quán)利要求21所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料包括氫。
29.如權(quán)利要求21所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料是液體。
30.如權(quán)利要求21所述的燃料電池系統(tǒng)，其中所述氧從空氣中獲得。
全文摘要
提出了一種燃料電池系統(tǒng)，包括包含至少一個用于通過燃料和氧之間的反應(yīng)產(chǎn)生電能的發(fā)電體的堆體、用于供應(yīng)燃料到發(fā)電體的燃料供應(yīng)單元和用于供應(yīng)氧到發(fā)電體的氧供應(yīng)單元。所述發(fā)電體包括膜電極組件和具有多個用于通過燃料和氧的流動溝槽且設(shè)置于所述膜電極組件的兩表面的分隔件。所述分隔件包括在圓形轉(zhuǎn)角之間具有直型部分的連接部分，用于連接流動溝槽的末端。該連接部分在保持燃料和氧與膜電極組件的有源區(qū)之間足夠的有效接觸面積的同時，最小化了流體中的渦流。
文檔編號H01M8/00GK1767240SQ20051010391
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者安鎮(zhèn)弘, 崔允碩, 朱利亞, 李東潤 申請人:三星Sdi株式會社