本公開(kāi)涉及燃料電池，并且更具體地，涉及能夠防止冷凝水滯留在底部的燃料電池。

背景技術(shù)：

如在圖1和圖2中示出的，隔板100通常在其兩側(cè)面上設(shè)置有歧管孔110，燃料電池的薄反應(yīng)膜200固定至該隔板。

在這些中，位于一側(cè)的空氣供給歧管111用于提供氧和氫，氧和氫用作燃料電池的燃料，而位于另一側(cè)的空氣排出歧管112用于排出反應(yīng)之后剩余的空氣和水。

薄反應(yīng)膜200由氣體擴(kuò)散層(gdl)和膜電極組件(mea)組成。隔板100用于固定薄反應(yīng)膜200，并且被配置為形成燃料和冷卻水流過(guò)的流路通道320。隔板100采用陽(yáng)極隔板100b和陰極隔板100a層疊的形式，陽(yáng)極隔板和陰極隔板一個(gè)在另一個(gè)上交替層疊。

流路通道320是形成在隔板100的表面上的流路平臺(tái)310之間限定的空間。流路平臺(tái)310采用突出的形式，不僅用作通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電移動(dòng)通過(guò)的通道，而且還形成流路通道320的外凸緣。

如在圖4a和圖4b中更詳細(xì)地示出的，入口/出口結(jié)構(gòu)位于歧管孔110與流路通道320之間以便允許兩個(gè)相互連通。通過(guò)歧管孔110供給的燃料通過(guò)多個(gè)連通孔140被引入到流路通道320，連通孔形成在隔板100中。

雙襯墊120和130包括相應(yīng)阻塞部分121和131和相應(yīng)分隔部分122和132，阻塞部分安裝在歧管孔110與形成在隔板100中的連通孔140之間，分隔部分安裝在連通孔140之間。襯墊120和130用作一個(gè)層疊在另一個(gè)上的隔板100之間的支撐體。

為了幫助理解上述入口/出口結(jié)構(gòu)，圖2示出了燃料電池的平面截面圖。陽(yáng)極隔板100b和陰極隔板100a以其間插入有薄反應(yīng)膜200的方式布置為彼此接近。通過(guò)空氣供給歧管111引入的燃料穿過(guò)由襯墊120和130和支撐部件150支撐的通道，穿過(guò)連通孔140，并且然后被引入到流路通道320中。相反地，從流路通道320排出的空氣和水穿過(guò)連通孔140，并且然后通過(guò)空氣排出歧管112排出。

在入口/出口結(jié)構(gòu)中，襯墊120和130與流路通道320之間存在平行的邊界部分。這是因?yàn)楦舭?00需要安裝模具的空間以便經(jīng)由整體注塑成型向由金屬形成的隔板100提供襯墊。為此，具有大約1mm或以上長(zhǎng)度的平坦部分需要形成在流路通道320與襯墊120和130的分隔部分122和132的端部之間。

圖3示出了正在工作的燃料電池內(nèi)部的中子的圖像。中子隨著水分子的聚集增加而表現(xiàn)為更亮，并且隨著水分子的聚集減少而表現(xiàn)為更暗。

如在圖3中示出的，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的水量隨著從左側(cè)(入口)到右側(cè)(出口)的距離減小而增加，其原因在于通過(guò)燃料的反應(yīng)產(chǎn)生的水量增加。此外，由于重力水聚集在下端并且匯聚成池。如從圖3的右下角的亮色表示的出口孔的圖可以理解，水可能過(guò)度蓄積并且可能沒(méi)有通過(guò)出口孔適當(dāng)?shù)嘏懦?，因此，由于蓄積的水使得空氣不能被適當(dāng)?shù)嘏懦觯瑥亩饐?wèn)題發(fā)電。

當(dāng)水不能適當(dāng)?shù)嘏懦鰰r(shí)，電力供應(yīng)可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題并且薄反應(yīng)膜可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間暴露于水，從而導(dǎo)致性能可能劣化。

在相關(guān)技術(shù)中，上述平坦部分以直線的形式一個(gè)布置在另一個(gè)上，從而使水容易落下并且聚集在位于結(jié)構(gòu)下端的出口孔。

這樣的問(wèn)題出現(xiàn)在上述燃料電池的入口部分以及出口部分。通常供應(yīng)加濕的燃料以便改善燃料電池的性能。這時(shí)，冷凝水可以被引入反應(yīng)平面，并且通過(guò)歧管引入的冷凝水可以通過(guò)流路通道與襯墊之間的平坦部分而聚集到較低的流路中。

因此，存在對(duì)具有入口/出口結(jié)構(gòu)的燃料電池的需要，該入口/出口結(jié)構(gòu)能夠防止水聚集在位于結(jié)構(gòu)的下端的出口孔處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，考慮到以上問(wèn)題創(chuàng)作了本公開(kāi)，并且本公開(kāi)的目的在于提供一種具有入口/出口結(jié)構(gòu)的燃料電池，該入口/出口結(jié)構(gòu)能夠防止在燃料電池內(nèi)部流動(dòng)的水聚集在最下端。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，可以通過(guò)提供以下這樣的燃料電池實(shí)現(xiàn)以上和其他目的，即，該燃料電池包括隔板和襯墊，隔板包括形成在它的兩側(cè)的歧管孔；多個(gè)流路平臺(tái)，在歧管孔之間突出；多個(gè)流路通道，位于流路平臺(tái)之間；以及多個(gè)連通孔，在流路通道的端部與歧管孔之間形成為彼此間隔開(kāi)給定的距離；襯墊耦接至隔板，襯墊包括阻塞部分，阻塞部分位于歧管孔與連通孔之間以便阻塞歧管孔與連通孔之間的間隙；以及多個(gè)分隔部分，多個(gè)分隔部分從阻塞部分突出到相鄰的連通孔之間的間隙中以便使連通孔互相分開(kāi)，其中，未面向分隔部分的流路平臺(tái)的端部比面向分隔部分的流路平臺(tái)的端部朝向連通孔延伸得更遠(yuǎn)。

位于一側(cè)的歧管孔可以是空氣供給歧管，并且位于另一側(cè)的歧管孔是空氣排出歧管。

在空氣供給歧管和空氣排出歧管中，未面向分隔部分的流路平臺(tái)的端部可以比面向分隔部分的流路平臺(tái)的端部朝向空氣排出歧管中的連通孔延伸得更遠(yuǎn)。

隔板可以垂直于地面定向，并且空氣排出歧管可以形成在隔板的下端。

每個(gè)分隔部分的一端可以位于不面向分隔部分的流路平臺(tái)的一端與面向分隔部分的流路平臺(tái)的一端之間。

每個(gè)分隔部分的一端可以延伸為靠近面向分隔部分的流路平臺(tái)的一端。

每個(gè)分隔部分可以面向一個(gè)流路平臺(tái)，并且每個(gè)連通孔可以連接至相鄰的分隔部分之間的流路通道。

襯墊可以經(jīng)由阻塞部分和位于連通孔的兩側(cè)的分隔部分包圍每個(gè)連通孔的三側(cè)。

每個(gè)分隔部分的一端可以定位為靠近流路平臺(tái)的面向分隔部分的一端，分隔部分的端部和流路平臺(tái)的端部中之一具有凸形，并且另一個(gè)具有對(duì)應(yīng)于凸形的凹形。

每個(gè)分隔部分的一端可以定位為靠近流路平臺(tái)的面向分隔部分的一端，分隔部分的端部具有凸形并且流路平臺(tái)的端部具有對(duì)應(yīng)于凸形的凹形。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，將更明確地理解本公開(kāi)的以上和其他目標(biāo)、特征以及其他優(yōu)點(diǎn)，附圖中：

圖1是示出了傳統(tǒng)燃料電池的視圖；

圖2是傳統(tǒng)燃料電池的平面截面圖；

圖3是正工作的傳統(tǒng)燃料電池中的中子的圖像；

圖4a和圖4b是示出了示出了傳統(tǒng)燃料電池的入口部分和出口部分的放大圖；

圖5a和圖5b是示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池的入口部分和出口部分的放大圖；以及

圖6a和圖6b是示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的燃料電池中彼此接近的第一平臺(tái)和分隔部分的放大圖。

具體實(shí)施方式

本文中使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)僅給出以提及特定實(shí)施方式，并非旨在限制本公開(kāi)。如本文所使用，單數(shù)形式旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確規(guī)定。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包括”時(shí)，指定存在所述特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、和/或部件的存在或增加。

除非另外有定義，否則本文使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))與示例性實(shí)施方式所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的具有同樣的含義。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解，諸如通常使用的詞典中所定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域的范圍內(nèi)的含義一致的含義，而不解釋為理想的或過(guò)于正式的意思，除非本文中明確地限定。

在下文中，將參照附圖描述根據(jù)本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式的燃料電池。

參照?qǐng)D1、以及圖5a和圖5b，圖5a和圖5b示出了根據(jù)本公開(kāi)的燃料電池的大致形狀，燃料電池可以包括在其兩側(cè)設(shè)置有歧管孔110的隔板100；以及安裝在隔板100上的襯墊120和130。

雖然多個(gè)隔板100一個(gè)層疊在另一個(gè)之上，但附圖中僅示出了一個(gè)隔板100。薄反應(yīng)膜200可以安裝在隔板100之間并且用于使用氧和氫進(jìn)行發(fā)電。

隔板100可具有凸/凹形狀，以使得凹形流路通道320形成在凸形流路平臺(tái)310之間。此外，連通孔140可以形成在流路通道320的兩端。連通孔140可分為進(jìn)入孔141和出口孔142，燃料從空氣供給歧管111供應(yīng)到進(jìn)入孔中，空氣和水從出口孔排出到空氣排出歧管112。

通過(guò)進(jìn)入孔141供給的燃料在流動(dòng)通過(guò)流路通道320時(shí)與薄反應(yīng)膜200反應(yīng)從而產(chǎn)生電和水。此后，水通過(guò)出口孔142排出。

各個(gè)襯墊120和130可被分成阻塞部分121和131及分隔部分122和132。阻塞部分121和131可以包括入口阻塞部分121，被安裝以阻塞空氣供給歧管111與進(jìn)入孔141之間的間隙；以及出口阻塞部分131，被安裝以阻塞空氣排出歧管112與出口孔142之間的間隙。分隔部分122和132可以包括安裝在相鄰的進(jìn)入孔141之間的入口分隔部分122和安裝在相鄰的出口孔142之間的出口分隔部分132。在這種情況下，阻塞部分121和132及分隔部分122和132可以用相同的材料彼此形成為一體。這可以用于防止由襯墊120與130之間的例如強(qiáng)度、粘合力、以及熱膨脹率的差異引起的損害。

入口襯墊120可以包括入口阻塞部分121和入口分隔部分122，出口襯墊130包括出口阻塞部分131和出口分隔部分132，入口襯墊和出口襯墊可以是分開(kāi)的襯墊或者可以彼此形成為一體。

本公開(kāi)的可行方面是不面向分隔部分122和132的流路平臺(tái)310比面向分隔部分122和132的流路平臺(tái)310長(zhǎng)。即，通過(guò)允許由較長(zhǎng)的流路平臺(tái)310形成的流路通道320的端部更靠近連通孔140，即使從流路通道320排出的水由于重力落下，分隔部分122和132防止水跌落，從而使得水通過(guò)出口孔142排出。

由于尤其剛好在空氣排出歧管112的附近發(fā)生水跌落，所以根據(jù)本公開(kāi)的配置可以應(yīng)用于面向安裝在出口孔142附近的出口分隔部分132的流路平臺(tái)310，在該配置中，某些流路平臺(tái)310比其他的流路平臺(tái)長(zhǎng)。當(dāng)然，本公開(kāi)不限于此，并且根據(jù)本公開(kāi)的上述配置可以應(yīng)用于面向安裝在進(jìn)入孔141附近的入口分隔部分122的流路平臺(tái)310。

更詳細(xì)地考慮上述配置，如在圖5a和圖5b中示出的，假定在相同的高度處安裝以面向入口分隔部分122或出口分隔部分132的流路平臺(tái)310稱(chēng)為第一平臺(tái)311，并且第二平臺(tái)312和第三平臺(tái)313順次形成在第一平臺(tái)311上方，第二平臺(tái)312和第三平臺(tái)313可以比第一平臺(tái)311長(zhǎng)。此外，附加的第一平臺(tái)311可以形成在第三平臺(tái)313上方以便面向另一個(gè)分隔部分122或132，另一個(gè)分隔部分形成在上述分隔部分122和132上方。

此外，形成在第一平臺(tái)311和第二平臺(tái)312之間的流路通道320可被稱(chēng)為第一通道321，形成在第二平臺(tái)312與第三平臺(tái)313之間的流路通道320可被稱(chēng)為第二通道322，以及形成在第三平臺(tái)313和第一平臺(tái)311之間的流路通道320可被稱(chēng)為第三通道323。

在這種情況下，第二通道322的端部(而不是第一通道321和第三通道323的端部)可以更靠近相應(yīng)連通孔140，并且第二通道322可以形成在與連通孔140相同的高度處。

如在圖6a和圖6b中示出的，第三通道323可以形成為第三平臺(tái)313的上表面與第一平臺(tái)311的下表面之間的空間，并且第一通道321可以形成為第一平臺(tái)311的上表面與第二平臺(tái)312的下表面之間的空間。

第一平臺(tái)311可以位于靠近分隔部分122或132并同時(shí)面向分隔部分122或132，使得第一平臺(tái)311與分隔部分122或132之間的空間最小化，從而可以防止水通過(guò)這個(gè)空間向下移動(dòng)。此外，分隔部分122或132和第一平臺(tái)311可以成形為彼此對(duì)應(yīng)的形狀，它們中的一個(gè)具有凸形并且另一個(gè)具有凹形。通過(guò)這樣的配置，流動(dòng)通過(guò)流路通道320的空氣和水不能向下移動(dòng)，除非空氣和水與其流向相反地移動(dòng)。用這種方式，可以最小化在燃料電池的下側(cè)上的水聚集。兩個(gè)相對(duì)的表面可以是平滑的，或者可以形成為限定z字路徑從而使水很難流動(dòng)。

因此，由于燃料或水不能夠移動(dòng)到其他通道，除非它們?cè)谂c其原始流動(dòng)方向相反的方向上移動(dòng)較長(zhǎng)的距離，因此可以防止燃料和水移動(dòng)至其他通道，即，較低的通道。

盡管第一平臺(tái)311可以比第二平臺(tái)312和第三平臺(tái)313短，但第三通道323的上表面和第一通道321的下表面可以通過(guò)安裝以面向第一平臺(tái)311的分隔部分122或132延長(zhǎng)，從而使得流動(dòng)通過(guò)流路通道320的流體被分配給相應(yīng)連通孔140。

以這種方式，三個(gè)流路通道320被分配至各個(gè)連通孔140，以使得相同量的流體流動(dòng)通過(guò)相應(yīng)連通孔140，從而會(huì)更有效地防止如上所述的水聚集。

由于隔板100垂直于地面定向，因此需要所有的上述配置。即，這是因?yàn)樗ㄟ^(guò)分隔部分122和132與垂直定向的隔板100的流路平臺(tái)310之間的空間向下移動(dòng)。此外，通過(guò)在下側(cè)布置空氣排出歧管112，可以確保容易排出水并且防止水在最下端聚集。

如從以上說(shuō)明書(shū)中顯而易見(jiàn)的，根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的燃料電池具有以下效果。

第一，可以防止燃料電池內(nèi)部的冷凝水聚集在燃料電池的較低區(qū)域中，這可以提高燃料電池產(chǎn)生電的效率并且還可以延長(zhǎng)燃料電池的使用壽命。

第二，可以分配在隔板的端部形成的通道的遠(yuǎn)端表面的位置，從而使得加工能力提高。

雖然以上已參照附圖描述了本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施方式，但本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將會(huì)理解在不改變本公開(kāi)的技術(shù)構(gòu)思或特征的特征情況下可以各種其他實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)。

因此，應(yīng)當(dāng)理解上述實(shí)施方式所有的方面都是通過(guò)實(shí)例的方式給出并非旨在限制本公開(kāi)。本公開(kāi)的范圍應(yīng)當(dāng)由權(quán)利要求而不是具體實(shí)施方式限定，并且從權(quán)利要求及其等同物的含義和范圍中得出的所有修改或修改形式應(yīng)當(dāng)解釋為落入本公開(kāi)的范圍。