H - Electricity – 01 – M
Patent
H - Electricity
01
M
H01M 2/14 (2006.01) H01M 8/02 (2006.01) H01M 8/24 (2006.01) H01M 8/04 (2006.01)
Patent
CA 2220901
Improved fuel cell stacks (1) constructed from a plurality of cells, each comprising a series of interrelated mono and bipolar collector plates (BSPs), which in turn are built up by lamination of a core of related non-conductive plastic or ceramic platelets (12) sandwiched between conductive microscreen platelets of metal or conductive ceramic or plastic with an electrode membrane (EMA) (5 A, B, C, D) between adjacent BSPs. The platelets, both metal and plastic of the composite BSPs, are produced from sheet material with through and depth features (18, 17) formed by etching, pressing, stamping, casting, embossing and the like. Adjacent plates each with correspondingly relieved features form serpentine channels within the resultant monolithic platelet/cell stack for integrated fluid and thermal management. The plastic platelets are particularly useful for PEM fuel cells employing H2 and Air/O2 as fuel. The platelets are easily made by printing (embossing) processes, and dies made by photolithographic etching for rapid redesign. Each BSP can be individually tailored to each type of membrane, fuel, and intra-cell location within the stack (1). As materials are cheap and easy to manufacture and assemble, lightweight fuel cells of very high power density are realizable. Industrial applicability includes both stationary and vehicular power supplies, in both micro and macro sizes.
L'invention porte sur les empilements de piles à combustibles (1) constituées de plusieurs piles comprenant chacune une série de plaques collectrices mono et bipolaires (BSP) en relation mutuelle, construites, quant à elles, par stratification d'un noyau de lamelles apparentées non conductrices en céramique ou en plastique (12), en sandwich entre des lamelles de microtamis conductrices, en métal ou en céramique ou en plastique conducteurs, une membrane électrode (EMA) (5, A, B, C, D) se trouvant entre des BSP contiguës. Les lamelles, tant métalliques que plastiques des BSP composites sont obtenues à partir de feuilles comportant des motifs à traversées et à creux en profondeur (18, 17) formés par attaque, passage à la presse, matriçage, coulée, emboutissage et processus similaires. Les plaques contiguës, chacune avec des motifs évidés en regard, définissent des canaux en forme de serpentins à l'intérieur de l'empilement lamelles/piles monolithique résultant, permettant une gestion intégrée des fluides et des températures. Les lamelles plastiques s'avèrent des plus utiles dans le cadre de piles à combustibles à membrane échangeuse de protons utilisant de l'hydrogène et de l'air/oxygène comme combustible. Les lamelles sont aisées à fabriquer par des procédé d'impression (emboutissage) tandis que les matrices sont obtenues par attaque photolithographique permettant un rapide remaniement. Il est possible d'adapter chaque BSP à chaque type de membrane, de combustible et de positionnement à l'intérieur d'une pile dans l'empilement (1). Dans la mesure où les matériaux utilisés sont peu coûteux et faciles à produire comme à assembler, il est possible de réaliser des piles à combustible légères et de puissance volumique élevée. Leur application industrielle s'étend à des approvisionnements en énergie, fixes et mobiles, microscopiques comme macroscopiques.
Franklin Jerrold E.
Hayes William A.
Janke David E.
Spear Reginald G. Jr.
Dennison Associates
H. Power Corporation
LandOfFree
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