Способ изготовления биполярной пластины для топливного элемента и биполярная пластина, полученная указанным способом

Изобретение относится к биполярным пластинам (БП), предназначенным для раздачи реагентов в батарее топливных элементов (ТЭ) и электрической коммутации ТЭ в батарее. Согласно изобретению способ изготовления БП для ТЭ, при котором изготавливают листовой материал, формируют рельеф на листовом материале, наносят углеродный материал, отличается тем, что листовой материал изготавливают из терморасширенного графита методом уплотнения частиц графита, прокатки и промежуточного отжига, рельеф наносят методом прокатки в валках или прессования, углеродный материал наносят методом импульсного пиролитического насыщения при температуре 600-1000°С до привеса исходного листового материала на 2÷10%. БП для ТЭ содержит проводящий рельефный лист и углеродное покрытие, при этом она изготовлена указанным способом и имеет плотность 1÷1,2 г/см³ и удельное сопротивление в направлении, перпендикулярном плоскости БП, 0,03÷0,05 Ом·см. Техническим результатом изобретения является повышение электропроводности и химической стойкости в атмосфере кислорода. 2 н.п. ф-лы.

 

Область техники

Изобретение относится к биполярным пластинам (БП), предназначенным для раздачи реагентов в батарее топливных элементов (ТЭ) и электрической коммутации ТЭ в батарее.

Предшествующий уровень техники

Из известных способов изготовления БП для ТЭ наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является способ изготовления БП, включающий изготовление листового материал, формирование рельефа на листовом материале, нанесение углеродного материала из графитовых листов методом совместного прессования (заявка WO 2006036304, кл. В23В 37/00, 2006). Недостатком указанного способа изготовление БП является сложность технологии, связанная с изготовлением составляющих БП, и последующего их совместного прессования.

Из известных БП наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является БП, содержащая проводящий рельефный лист и углеродное покрытие (заявка WO 2006036304, кл. В23В 37/00, 2006). Недостатком указанной известной БП является недостаточная ее электропроводность в направлении, перпендикулярном плоскости БП, и недостаточная стойкость в атмосфере кислорода.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание способа изготовления БП и БП, обладающих технологичностью изготовления, повышенной электропроводностью и химической стойкостью в атмосфере кислорода.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления БП для ТЭ, включающем изготовление листового материал, формирование рельефа на листовом материале, нанесение углеродного материала, листовой материал изготавливают из терморасширенного графита методом уплотнения частиц графита, прокатки и промежуточного отжига, углеродный материал наносят методом импульсного пиролитического насыщения углеродом при температуре 600-1000°С до привеса исходного листового материала 2÷10%.

Что касается БП, содержащей проводящий рельефный лист и углеродное покрытие, то она изготавливается указанным способом, имеет удельную поверхность 5÷7 м²/г и удельное сопротивление в направлении, перпендикулярном плоскости БП, 0,03÷0,05 Ом·см.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Сущность изобретения поясняется примером практической реализации способа изготовления заявленной БП.

Пример практической реализации

Изготовление заявленной БП включало изготовление листового материала из терморасширенного графита на установке, известной, например, из патента РФ №290111190, нанесение рельефа методом прокатки в валках или прессования и ее пиролитическое насыщение углеродом в установке, известной, например, из полезной модели РФ №54376. В рабочую камеру в потоке газа носителя обеспечивали подачу частиц расширенного графита с расходом 0,1÷0,5 кг/м³ газа носителя. Путем наложения колебательного движения, перпендикулярного движению частиц графита, с частотой 5÷10 Гц уплотняли частицы графита, затем полученную заготовку прокатывали в валках с промежуточным отжигом. Таким образом, получали лист толщиной 2÷3 мм и плотностью 1,0÷1,2 г/см³. Рельеф наносился либо прокаткой в фигурных валках, либо методом прессования. Полученную заготовку помещали в реактор, где путем импульсной подачи метана при температуре 600-1000°С осуществляли насыщение заготовки пиролитическим углеродом. Насыщение проводили до привеса заготовки на 2÷10%.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленные способ и БП могут быть реализованы с достижением заявленного технического результата, т.е. они соответствуют критерию «промышленная применимость».

1. Способ изготовления биполярной пластины (БП) для топливного элемента (ТЭ), при котором изготавливают листовой материал, формируют рельеф на листовом материале, наносят углеродный материал, отличающийся тем, что листовой материал изготавливают из терморасширенного графита методом уплотнения частиц графита, прокатки и промежуточного отжига, рельеф наносят методом прокатки в валках или прессования, углеродный материал наносят методом импульсного пиролитического насыщения при температуре 600-1000°С до привеса исходного листового материала на 2÷10%.

2. БП для ТЭ, содержащая проводящий рельефный лист и углеродное покрытие, отличающаяся тем, что она изготовлена способом по п.1, имеет плотность 1÷1,2 г/см³ и удельное сопротивление в направлении, перпендикулярном плоскости БП, 0,03-0,05 Ом·см.