[19]中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[21]申请号2005100288.5[51]Int.CI.
H01M 4/86 (2006.01)H01M 8/02 (2006.01)H01M 8/14 (2006.01)
[43]公开日2006年2月8日[22]申请日2005.08.18[21]申请号2005100288.5
[71]申请人上海交通大学
地址200240上海市闵行区东川路800号[72]发明人余晴春 朱新坚 胡鸣若 隋升 曹广益
[11]公开号CN 1731608A
[74]专利代理机构上海交达专利事务所
代理人王锡麟 王桂忠
权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 2 页
[54]发明名称
熔融碳酸盐燃料电池双极板
[57]摘要
一种能源技术领域的熔融碳酸盐燃料电池双极板，包括：中心板、阳极掩模板、阴极掩模板、阳极多孔波纹板、阴极多孔波纹板，中心板是一块正方形的薄板，四周各设一个长方形的小孔，阳极掩模板、阴极掩模板与中心板外形尺寸相同，在X轴方向，设有和中心板长方形小孔同样尺寸的长方形小孔，而在Y轴方向，设有一个长方形的大孔，阳极掩模板、阴极掩模板设置在中心板的两侧，在中心板和阳极掩模板、阴极掩模板形成的中间方形区域内，分别设有阳极多孔波纹板、阴极多孔波纹板。本发明将双极板拆分为五个部件的薄板，经冲压切割成型后，焊接成为完整的工件，大大缩短了加工的时间，减小了双极板的重量，增加了导电性，同时，保证了双极板的平整性。
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权 利 要 求 书
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1、一种熔融碳酸盐燃料电池双极板，包括：中心板(1)、阳极掩模板(2)、阴极掩模板(3)、阳极多孔波纹板(4)、阴极多孔波纹板(5)，其特征在于，中心板(1)是一块正方形的薄板，四周各设一个长方形的小孔(6)，阳极掩模板(2)、阴极掩模板(3)在X轴方向，设有和中心板(1)长方形小孔(6)同样尺寸的长方形小孔(7)，而在Y轴方向，设有一个长方形的大孔(8)，阳极掩模板(2)、阴极掩模板(3)设置在中心板(1)的两侧，在中心板(1)和阳极掩模板(2)、阴极掩模板(3)形成的中间方形区域内，分别设有阳极多孔波纹板(4)、阴极多孔波纹板(5)。
2、根据权利要求1所述的熔融碳酸盐燃料电池双极板，其特征是，所述的中心板(1)，其四个小孔(6)中，X轴方向为阳极气体的通路，Y方向为阴极气体的通路，对称的两个孔分别为阴极气体和阳极气体进出电池的通道。 3、根据权利要求1或者2所述的熔融碳酸盐燃料电池双极板，其特征是，所述的中心板(1)为金属薄板，连接阴极和阳极。
4、根据权利要求1所述的熔融碳酸盐燃料电池双极板，其特征是，所述的阳极掩模板(2)和阴极掩模板(3)两者的外形结构相同，都是和中心板(1)外形尺寸相同的正方形薄板。
5、根据权利要求1或者4所述的熔融碳酸盐燃料电池双极板，其特征是，所述的阴极掩模板(3)，其上的长方形小孔(7)为阳极气体的通道，阴极掩模板(3)阻断了阳极气体在阴极面上的通路，大孔(8)贯通到中心板(1)Y轴方向小孔(6)的外侧，构成了阴极气体的通道。
6、根据权利要求1或者4所述的熔融碳酸盐燃料电池双极板，其特征是，阳极掩模板(2)的结构和阴极掩模板(3)的结构等同，只是把X轴和Y轴的方向互换，阻断阴极气体在阳极面上的通路，而让阳极气体在该平面上通过。 7、根据权利要求1所述的熔融碳酸盐燃料电池双极板，其特征是，所述的阳极多孔波纹板(4)、阴极多孔波纹板(5)，外形尺寸一样，垂直交叉设置在中心板(1)的两侧。
8、根据权利要求1或者7所述的熔融碳酸盐燃料电池双极板，其特征是，
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所述的阳极多孔波纹板(4)、阴极多孔波纹板(5)，具体为宽度3毫米、深度2毫米的锯齿形状。
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说 明 书
熔融碳酸盐燃料电池双极板
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技术领域
本发明涉及的是一种燃料电池技术领域的构件，具体是一种熔融碳酸盐燃料电池双极板。 背景技术
燃料电池是把燃料的化学能直接转化为电能的装置，无须经过燃烧和机械传动，不受卡诺循环的，具有无污染、低噪声、能量转换效率高的特点。熔融碳酸盐燃料电池可采用除氢气以外的其他燃料气体，比如生物质气或其他可再生能源作为燃料，不用贵金属作为催化剂，可作为分布式电源和小型电站使用。双极板是电池的重要组件之一，其作用是通过它把单个电池串联起来，形成一个燃料电池电堆；在双极板的两侧，分别均匀分配阴极和阳极的反应气体，通过电解质板，把阴极气和阳极气相互隔绝的同时，也和外界隔断。因此，作为燃料电池的双极板，必须同时具备很高的导电性和平整度，合理的气流分配，而且自重要轻。最早的双极板的制作，由一块1厘米后的不锈钢平板，经过机械加工，形成具有筋和槽以及气体分配的空腔。整个工序花费的工时很长，而且，在加工过程中，应力累积，严重影响钢板的平整度。
经对现有技术的文献检索发现，美国专利(申请)号为6777126，该专利描述了一种由多层结构叠加而成的双极板，非常有利于工业化的生产。但是，在双极板的设计中，专门加入了冷却气体或液体的通路，在燃料电池特别是熔融碳酸盐燃料电池双极板的设计中，并不都需要有专门的冷却通道，尤其是电堆内部具有内重整腔室的时候，重整过程本身是一个吸热的过程，可以带走电堆反应放出的热量。同时，该专利其周边的密封游离于整体结构之外，在实际应用中可能会影响电池的密封性能。 发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种熔融碳酸盐燃料电池双极板，使其省略了上述专利中的冷却气体的回路，同时，周遍的密封和双极板是联为
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一体的。将整个双极板拆分为五个部件的薄板，经过冲压切割成型，然后将它们焊接成为完整的工件，大大缩短了加工的时间，减小了双极板的重量，增加了导电性，同时，保证了双极板的平整性和密封性。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：中心板、掩模板、多孔波纹板。中心板是一块正方形的薄板，四周各设一个长方形的小孔，掩模板与中心板外形尺寸相同，在X轴方向，设和中心板长方形小孔同样尺寸的长方形小孔，而在Y轴方向，设有一个长方形的大孔，掩模板设置在中心板的两侧，在中心板和掩模板形成的中间方形区域内，分别设有多孔波纹板。这样的结构使得阴极气体和阳极气体通过各自的通道，没有互相的混合。
所述的中心板，为一块正方形薄板，四周分别设有四个长方形的小孔，对称的两个长方形的小孔分别为阴极气体和阳极气体进出电池的通道，中心薄板连接阴极和阳极，起导电作用。采用金属薄板，大大降低了双极板的本身的重量，同时，降低了电阻，提高了导电性。
所述的掩模板，有阴极掩模板和阳极掩模板之分，两者的外形结构相同，都是和中心板外形尺寸相同的正方形薄板，四周也分别设有相同尺寸的四个长方形的小孔，作用和中心板的四个长方形的小孔一样，为阴极气体和阳极气体的通道，只是在中间还设有一个长方形的大孔，并且和其中的两个平行孔贯通，这样，一方面防止气体的外漏和内串，同时，给所对应的气体留出通路，比如阴极掩模板，就为阴极气体提供了进出口的通路，同时，阻断了阳极气体的流过，防止气体的外漏。反之，阳极掩模板的作用相同。
所述的多孔波纹板，同样也有阴极和阳极之分，但外形尺寸完全一样，只是在装配的时候，交叉放置在中心板的两侧。其作用一是支撑多孔结构的阴极和阳极，二是为阳极气体和阴极气体提供合适的流场，均匀地输送到电极表面。本发明采用多孔波纹板的结构，可以使气体更容易和直接与电极接触，缩短了反应物的运输路径，减少了浓差极化。
本发明在设计上采用对称的手法，只要一副冲压摸具，就可以完成中心板和两块掩模板的加工成型。采用多孔波纹薄板的方法，代替机械加工槽道的工序，缩短了加工时间，同时既增加了反应气体在电池中的容量，又增加了和电极的有效接触面积，因而可以提高电池的性能。
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由于采用薄板加工的方式，双极板厚度比原先减少了一半，本身的重量只有原来的三分之一，同时，又不受机床加工台面大小的，使得双极板大型化、薄型化成为可能，为熔融碳酸盐燃料电池的商用化，解开一道技术瓶颈。 附图说明
图1为本发明结构示意图 图2为本发明中心板结构示意图 图3为本发明掩模板结构示意图 具体实施方式
如图1所示，本发明包括：中心板1、阳极掩模板2、阴极掩模板3、阳极多孔波纹板4、阴极多孔波纹板5。中心板1是一块正方形的薄板，四周各设一个长方形的小孔6，阳极掩模板2、阴极掩模板3与中心板1外形尺寸相同，在X轴方向，设有和中心板1长方形小孔6同样尺寸的长方形小孔7，而在Y轴方向，设有一个长方形的大孔8，阳极掩模板2、阴极掩模板3设置在中心板1的两侧，在中心板1和阳极掩模板2、阴极掩模板3形成的中间方形区域内，分别设有阳极多孔波纹板4、阴极多孔波纹板5。
如图2所示，所述的中心板1，其四周分别开有同样大小的四个长方形的小孔6，其四个小孔6中，X轴方向为阳极气体的通路，Y方向为阴极气体的通路，对称的两个孔分别为阴极气体和阳极气体进出电池的通道。中心板1为金属薄板，连接阴极和阳极，起导电作用。
如图3所示，所述的阳极掩模板3和中心板1的外形尺寸相同，在Y轴方向设有和中心板1中的长方形的小孔6相同尺寸的长方形小孔7，长方形小孔7为阴极气体的通道，阳极掩模板阻断了阴极气体在阳极面上的通路。在X轴方向设有一个长方形的大孔8，贯通到中心板1X轴方向长方形的小孔6的外侧，构成了阳极气体的通道。
所述的阴极掩模板2的结构和阳极掩模板3的结构等同，只是把X轴和Y轴的方向互换，阻断阳极气体在阴极面上的通路，而让阴极气体在该平面上通过。
所述的阳极多孔波纹板4和阴极多孔波纹板5，外形尺寸完全一样，垂直交叉设置在中心板1的两侧。阳极多孔波纹板4和阴极多孔波纹板5具体为宽度3
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毫米、深度2毫米的锯齿形状。
制作时，首先将一块正方形的金属薄板在四周各挖去一个长方形的小孔6，形成中心板1；然后，选用和中心板1相同外形尺寸的两块金属薄板，在X轴方向开两个长方形小孔7，在Y轴方向开一个大孔8，形成阳极掩模板2和阴极掩模板3；将多孔波纹板冲压成宽度3毫米、深度2毫米的锯齿形状，共两块，形成阳极多孔波纹板4和阴极多孔波纹板5；最后，在中心板1的周边两侧，分别放上阳极掩模板2和阴极掩模板3，在中心两侧分别放上阳极多孔波纹板4和阴极多孔波纹板5，就构成了本发明双极板的完整结构。
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说 明 书 附 图
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图1
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图3
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