專利名稱：具有彈簧密封件的一件式雙極板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及質(zhì)子交換膜燃料電池，且更具體而言，本發(fā)明涉及一種燃料電池堆內(nèi)所包括的密封件構(gòu)型。
背景技術(shù)：
燃料電池已在多種應(yīng)用中被用作電源。例如燃料電池已經(jīng)被提出用于電動(dòng)交通工具的電力設(shè)備中以取代內(nèi)燃機(jī)。在質(zhì)子交換膜(PEM)型燃料電池中，氫氣被供應(yīng)至燃料電池的陽(yáng)極且氧氣作為氧化劑被供應(yīng)至陰極。質(zhì)子交換膜燃料電池包括膜電極組件(MEA)，所述膜電極組件包括薄的質(zhì)子傳導(dǎo)的不導(dǎo)電固體聚合物電解質(zhì)膜，所述電解質(zhì)膜在一面上具有陽(yáng)極催化劑且在相對(duì)面上具有陰極催化劑。膜電極組件被夾在一對(duì)無(wú)孔導(dǎo)電元件或板之間，所述元件或板(1)用作陽(yáng)極和陰極的集流器，且(2)包含其中形成的適當(dāng)通道和/或開口以將燃料電池的氣體反應(yīng)物分配在相應(yīng)的陽(yáng)極和陰極催化劑的表面上。
術(shù)語(yǔ)“燃料電池”通常根據(jù)語(yǔ)境用于指代單個(gè)電池或多個(gè)電池(堆)。多個(gè)單電池通常結(jié)合在一起以形成燃料電池堆且通常以電串聯(lián)的方式進(jìn)行布置。燃料電池堆內(nèi)的每個(gè)電池包括前面所述的膜電極組件(MEA)，且每個(gè)這種膜電極組件提供了其電壓增量。燃料電池堆內(nèi)的一組相鄰電池被稱作電池組(cluster)。
在質(zhì)子交換膜燃料電池中，氫氣(H2)是陽(yáng)極反應(yīng)物(即燃料)且氧氣是陰極反應(yīng)物(即氧化劑)。氧氣可以是純氧形式(O2)或空氣(O2和N2的混合物)。固體聚合物電解質(zhì)通常由離子交換樹脂如全氟磺酸制成。陽(yáng)極/陰極通常包括細(xì)小的催化劑顆粒，所述催化劑顆粒通常被擔(dān)載在碳顆粒上且與質(zhì)子傳導(dǎo)樹脂混合。催化劑顆粒通常是較貴的貴金屬顆粒。因此，這些膜電極組件的制造相對(duì)昂貴且需要特定條件，所述條件包括適當(dāng)?shù)乃芾砗蜐窕约皩?duì)催化劑污染組分如一氧化碳(CO)的控制以便進(jìn)行有效操作。
夾住膜電極組件的導(dǎo)電板可包含其表面中的溝槽陣列，所述溝槽陣列限定出反應(yīng)物流場(chǎng)以將燃料電池的氣體反應(yīng)物(即氫氣和以空氣形式存在的氧氣)分配到相應(yīng)的陰極和陽(yáng)極的表面上。這些反應(yīng)物流場(chǎng)通常包括多個(gè)棱區(qū)(lands)，所述棱區(qū)限定出其間的多條流道，氣體反應(yīng)物從位于流道一端的供應(yīng)集管流動(dòng)通過所述流道到達(dá)位于流道相對(duì)端的排出集管。
通常，不傳導(dǎo)墊片或密封件在燃料電池堆的多塊板之間提供密封和電絕緣。此外，密封件為氣體反應(yīng)物提供從供應(yīng)集管向相應(yīng)的陽(yáng)極和陰極催化劑的表面流動(dòng)的流徑。按慣例，密封件包括模制柔順材料如橡膠。由于密封件由柔順材料制成且具有較窄的壁厚，因此在組裝工藝過程中可能難以操控它們。此外，在安裝前必須考慮模制密封件的固化時(shí)間。當(dāng)在模制橡膠密封件上布置用于流路的孔眼時(shí)，所述模制橡膠密封件也存在困難。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一種質(zhì)子交換膜燃料電池包括用于引導(dǎo)第一流體沿其表面流動(dòng)的陰極板。陽(yáng)極板引導(dǎo)第二流體沿其表面流動(dòng)。膜電極組件沿第一方向進(jìn)行取向。所述膜電極組件包括與所述陽(yáng)極板相對(duì)的陽(yáng)極面和與所述陰極板相對(duì)的陰極面。板邊緣包括沿垂直于所述第一方向的第二方向進(jìn)行取向的第一集管孔和第二集管孔。第一密封件被設(shè)置在所述陽(yáng)極板與所述膜電極組件之間。所述第一密封件限定出所述第一集管孔與所述陽(yáng)極板之間的第一流體連通路徑。第二密封件被設(shè)置在所述陰極板與所述膜電極組件之間。所述第二密封件限定出所述第二集管孔與所述陰極板之間的第二流體連通路徑。所述第一密封件和所述第二密封件允許所述第一流體和所述第二流體沿平行于所述第一方向的方向流動(dòng)通過其上相應(yīng)的通路。
提供了一種根據(jù)本發(fā)明的用于引導(dǎo)流體從質(zhì)子交換膜燃料電池的集管向適當(dāng)?shù)哪る姌O組件面進(jìn)行流動(dòng)的密封件布置。所述膜電極組件被限制在陽(yáng)極板與陰極板之間。所述密封件布置包括設(shè)置在所述陽(yáng)極板與所述膜電極組件之間的第一密封件。所述第一密封件限定出所述集管中的第一流體供應(yīng)孔與所述陽(yáng)極板之間的第一流體連通路徑。第二密封件被設(shè)置在所述陰極板與所述膜電極組件之間。所述第二密封件限定出所述集管中的第二流體供應(yīng)孔與所述陰極板之間的第二流體連通路徑。所述第一密封件和所述第二密封件允許所述第一流體和所述第二流體沿平行于所述膜電極組件的方向流動(dòng)通過其上相應(yīng)的通路。
根據(jù)本發(fā)明的質(zhì)子交換膜燃料電池包括用于引導(dǎo)第一流體沿其第一表面流動(dòng)且引導(dǎo)第二流體沿其相對(duì)的第二表面流動(dòng)的分隔板。第一膜電極組件沿第一方向進(jìn)行取向。所述第一膜電極組件包括與所述分隔板的所述第一表面相對(duì)的陽(yáng)極面。板邊緣包括沿第二方向進(jìn)行取向的第一集管孔，所述第二方向垂直于所述第一方向。第一密封件被設(shè)置在所述分隔板與所述第一膜電極組件之間，所述第一密封件限定出所述第一集管孔與所述分隔板的所述第一表面之間的第一流體連通路徑。所述第一密封件允許所述第一流體沿平行于所述第一方向的方向流動(dòng)通過其中的通路。
提供了一種制造與根據(jù)本發(fā)明的燃料電池堆一起實(shí)施的密封件的方法。提供限定出平面的金屬板片?？籽卮怪庇谒銎矫娴牡谝环较虮徊贾迷谒鼋饘侔迤系念A(yù)定位置處。部分所述金屬板片產(chǎn)生偏移，由此通過限定出所述燃料電池堆的反應(yīng)物流體的流路的所述孔顯露出通路。所述通路的取向平行于所述平面。
從下文提供的詳細(xì)描述中將易于理解本發(fā)明可應(yīng)用的其它領(lǐng)域。應(yīng)該理解，詳細(xì)描述和具體實(shí)例盡管示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但僅旨在用于說明目的而不旨在限制本發(fā)明的范圍。


從下面的詳細(xì)描述和附圖中將更全面地理解本發(fā)明，在所述附圖中圖1是包括質(zhì)子交換膜燃料電池堆中的一對(duì)互補(bǔ)彈簧密封件的燃料電池的立體分解視圖；圖2是沿圖1中線2-2截取的質(zhì)子交換膜燃料電池堆的剖視圖，圖中示出了陽(yáng)極端口；圖3是用于與質(zhì)子交換膜燃料電池中的陽(yáng)極板連通的典型彈簧密封件的立體圖；圖3a是圖3中區(qū)域3a的詳細(xì)視圖；圖4是沿圖1中線4-4截取的質(zhì)子交換膜燃料電池堆的剖視圖，圖中示出了陰極端口；和圖5是沿圖1中線5-5截取的質(zhì)子交換膜燃料電池堆的剖視圖，圖中示出了冷卻端口。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述本質(zhì)上僅是示例性的且決不旨在限制本發(fā)明及其應(yīng)用或使用。
圖1示意性地示出了具有膜電極組件(MEAs)12的部分質(zhì)子交換膜燃料電池堆10，所述膜電極組件的每側(cè)受到互補(bǔ)彈簧密封件或板16a和16c的限制。應(yīng)該意識(shí)到，結(jié)合圖1進(jìn)行的描述示出了單個(gè)燃料電池，所述單個(gè)燃料電池還可是疊堆的多層燃料電池堆的一部分。彈簧密封件16a被布置與分隔板或陽(yáng)極板20相鄰。彈簧密封件16c被相似地布置與分隔板或陰極板22相鄰。如將要進(jìn)行描述地，彈簧密封件16a將來(lái)自陽(yáng)極板20的燃料(即H2)分配到膜電極組件12的反應(yīng)面上。彈簧密封件16c將來(lái)自陰極板22的氧化劑氣體(即O2)分配到膜電極組件12的反應(yīng)面上。每個(gè)膜電極組件12包括多孔的氣體可透過的導(dǎo)電板片26，所述板片壓靠在膜電極組件12的電極面上且用作電極的初級(jí)集流器。一對(duì)相鄰設(shè)置的冷卻板30被布置在陽(yáng)極板20的第一側(cè)上。
氧化劑氣體如氧氣或空氣被供應(yīng)至燃料電池堆10的陰極板22的表面?？捎蓛?chǔ)罐(未示出)供應(yīng)氧氣或空氣或優(yōu)選可去掉氧氣罐且可將來(lái)自環(huán)境的空氣供應(yīng)至陰極板22。相似地，燃料如氫氣被供應(yīng)至燃料電池堆10的陽(yáng)極板20的表面。同樣可由儲(chǔ)罐(未示出)供應(yīng)氫氣，或另一種可選方式是，可由甲醇或液體烴(例如汽油)催化產(chǎn)生氫氣的重整器供應(yīng)氫氣。還為膜電極組件12的H2和O2空氣側(cè)設(shè)置排出管道系統(tǒng)(未示出)以從陽(yáng)極20中去除貧H2的陽(yáng)極氣體且從陰極22中去除貧O2的陰極氣體。同樣地，設(shè)置冷卻劑管道系統(tǒng)(未示出)以根據(jù)需要將液體冷卻劑供應(yīng)至或排出陽(yáng)極板20和陰極板22。
陽(yáng)極板20和陰極板22分別是單板構(gòu)件，所述單板構(gòu)件具有在其中形成的本領(lǐng)域中已公知的流場(chǎng)40、42。如目前優(yōu)選地，陽(yáng)極板20和陰極板22是優(yōu)選為不銹鋼的金屬板片，可采用沖壓、光刻(即通過光刻掩模)或用于使板片金屬成型的任何其它常規(guī)工藝成形出所述金屬板片。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其它適當(dāng)?shù)牟牧虾椭圃旃に嚳捎糜陉?yáng)極板20和陰極板22。
接著參見圖1且進(jìn)一步參見圖2至圖4，將對(duì)陽(yáng)極流場(chǎng)40和陰極流場(chǎng)42進(jìn)行更詳細(xì)地描述。應(yīng)該意識(shí)到，為了闡述目的，圖1所示的附加陰極板22、相關(guān)的膜電極組件12和彈簧密封件組16a、16c已經(jīng)被添加到圖2、圖4和圖5中。形成陽(yáng)極板20和陰極板22以使得流場(chǎng)40、42的幾何構(gòu)型在所述陽(yáng)極板和陰極板的第一側(cè)上形成功能性蛇形流場(chǎng)。更具體而言，形成陽(yáng)極板20和陰極板22以便提供特征在于限定出多條流道的多個(gè)棱區(qū)50、52的反應(yīng)物氣體流場(chǎng)，反應(yīng)物氣體從燃料電池堆10的進(jìn)口板邊緣56通過所述流道流至燃料電池堆的出口板邊緣58。穿過每塊陽(yáng)極板20和陰極板22的流向通常為從進(jìn)口板邊緣56通過相應(yīng)的流場(chǎng)40、42流至出口板邊緣58。
在接近進(jìn)口板邊緣56的外緣的位置處形成多個(gè)供應(yīng)集管孔。相似地，在接近出口板邊緣58的外緣的位置處形成多個(gè)排出集管孔。更具體而言，供應(yīng)集管孔60陽(yáng)極板20上傳送在燃料(H2)使其通過流道40且通過排出集管孔70離開。供應(yīng)集管孔62在陰極板22上傳送氧化劑(O2)使其通過流道42且通過排出集管孔72排出。最終，供應(yīng)集管孔64在陽(yáng)極板20和陰極板22的特定面上根據(jù)需要傳送冷卻劑且冷卻劑在排出集管孔74處排出燃料電池堆。應(yīng)該意識(shí)到，可在具有設(shè)置在相應(yīng)的膜電極組件之間的單塊未冷卻分隔板或雙極板的燃料電池堆中采用彈簧密封件16。雙極板承載第一表面上的氧化劑和相對(duì)的第二表面上的燃料。按照這種方式，燃料電池堆可被構(gòu)造具有位于所需位置處如每隔一個(gè)或每到第三個(gè)電池的未冷卻板。
下面參見所有附圖，將更詳細(xì)地對(duì)彈簧密封件16a、16c進(jìn)行描述。彈簧密封件16a、16c為來(lái)自進(jìn)口板邊緣56的供應(yīng)集管孔60、62的反應(yīng)物氣體與陽(yáng)極板20和陰極板22的相應(yīng)表面相連通提供了必要的通路。因此，互補(bǔ)彈簧密封件16a、16c彼此呈鏡像同時(shí)具有根據(jù)需要布置的特定端口。彈簧密封件16a、16c優(yōu)選由沖壓金屬板片如不銹鋼制成。在一種優(yōu)選方法中，對(duì)金屬板片進(jìn)行沖壓以在預(yù)定位置處形成孔。所述板片隨后在特定區(qū)域中產(chǎn)生橫向偏移以使得孔形成平行于膜電極組件12的通路。每個(gè)彈簧密封件16a、16c上涂覆有彈性體材料以增加密封容量同時(shí)提供柔順性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可采用其它可選材料同時(shí)達(dá)到相似效果。結(jié)果是，彈簧板16a、16c具有足夠的剛性和深度以支承燃料電池堆10的集管部分56、58，同時(shí)還具有柔順外表面以在延伸端部處形成密封件。
具體參見圖1至圖3a，將更詳細(xì)地對(duì)從供應(yīng)集管孔60通過彈簧密封件16a到達(dá)陽(yáng)極板20的流體端口進(jìn)行描述。燃料沿圖2中的箭頭F所示的流體連通路徑流動(dòng)通過供應(yīng)集管孔60。流體連通路徑由彈簧板16a限定出，由此在陽(yáng)極板20與膜電極組件12之間引導(dǎo)進(jìn)行流動(dòng)。按照這種方式，燃料可遵循由每塊陽(yáng)極板20限定出的蛇形流徑40進(jìn)行流動(dòng)，同時(shí)與膜電極組件12進(jìn)行反應(yīng)直至其被傳送至排出集管58的端口70。如圖所示，在關(guān)鍵部位設(shè)置的通路80被布置在每塊彈簧板16a中且位于橫向偏移平面部分81之間以使得燃料可流動(dòng)通過集管部分56到達(dá)所需陽(yáng)極板20。
繼續(xù)參見圖1且進(jìn)一步參見圖4，將更詳細(xì)地對(duì)從供應(yīng)集管孔62通過彈簧密封件16c到達(dá)陰極板22的流體端口進(jìn)行描述。氧化劑沿箭頭O所示的流體連通路徑流動(dòng)通過供應(yīng)集管孔62。流體連通路徑由彈簧板16c限定出，由此在陰極板22與膜電極組件12之間引導(dǎo)進(jìn)行流動(dòng)。按照這種方式，氧化劑可遵循由每塊陰極板22限定出的蛇形流徑42進(jìn)行流動(dòng)，同時(shí)與膜電極組件12進(jìn)行反應(yīng)直至其被傳送至排出集管58。同樣地，在關(guān)鍵部位設(shè)置的通路82被布置在每塊彈簧板16c中且位于橫向偏移平面部分83之間以使得氧化劑可流動(dòng)通過集管部分56且流到所需陰極板22之上直至在排出集管58的端口72處排出。應(yīng)該意識(shí)到，除了通路對(duì)齊以便與孔62和72而不是與64和74連通以外，通過彈簧板16c的端口與結(jié)合圖3中的陽(yáng)極板16a所示的端口相似。
最后，繼續(xù)參見圖1且進(jìn)一步參見圖5，將更詳細(xì)地對(duì)從供應(yīng)集管孔64通過彈簧密封件16a、16c到達(dá)陽(yáng)極板20和陰極板22的冷卻劑流體端口進(jìn)行描述。冷卻劑通過孔64進(jìn)入燃料電池堆10。如圖所示，在關(guān)鍵部位設(shè)置的通路84被布置在每塊彈簧板16a、16c中且位于橫向偏移平面部分81和83之間以使得冷卻劑可流動(dòng)(如箭頭C所示)通過集管部分56到達(dá)所需陽(yáng)極板20和陰極板22。
上面已經(jīng)特別詳細(xì)地描述了進(jìn)入燃料電池堆10內(nèi)的供應(yīng)或進(jìn)口流體流。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的互補(bǔ)彈簧密封件構(gòu)型包括在燃料電池堆10的排出邊緣58上的用于從燃料電池堆10中排出氣體反應(yīng)物和冷卻劑的相似的互補(bǔ)彈簧密封件構(gòu)型。因此，通過使用上述彈簧密封件構(gòu)型16a、16c，本發(fā)明能夠高效地輸運(yùn)氣體反應(yīng)物和冷卻劑進(jìn)入、通過且離開燃料電池堆10。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員現(xiàn)在可從前面的描述中意識(shí)到，可以多種形式實(shí)施本發(fā)明的廣義教導(dǎo)。因此，盡管已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明的真實(shí)范圍不應(yīng)如此限制，這是因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員在對(duì)附圖、說明書和下列權(quán)利要求進(jìn)行研究后將易于理解其它變型。
權(quán)利要求
1.一種質(zhì)子交換膜燃料電池，包括用于引導(dǎo)第一流體沿其表面流動(dòng)的陰極板；用于引導(dǎo)第二流體沿其表面流動(dòng)的陽(yáng)極板；沿第一方向進(jìn)行取向的膜電極組件，所述膜電極組件具有與所述陽(yáng)極板相對(duì)的陽(yáng)極面和與所述陰極板相對(duì)的陰極面；具有沿第二方向進(jìn)行取向的第一集管孔和第二集管孔的板邊緣，所述第二方向垂直于所述第一方向；設(shè)置在所述陽(yáng)極板與所述膜電極組件之間的第一密封件，所述第一密封件限定出所述第一集管孔與所述陽(yáng)極板之間的第一流體連通路徑；和設(shè)置在所述陰極板與所述膜電極組件之間的第二密封件，所述第二密封件限定出所述第二集管孔與所述陰極板之間的第二流體連通路徑，所述第一密封件和所述第二密封件允許所述第一流體和所述第二流體沿平行于所述第一方向的方向流動(dòng)通過其中相應(yīng)的通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件包括剛性金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件包括沖壓金屬。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件上涂覆有彈性體材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述陽(yáng)極板和所述陰極板在所述板邊緣的所述第一集管孔和所述第二集管孔的內(nèi)側(cè)是無(wú)孔的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件包括平行于所述第一方向進(jìn)行取向且與所述膜電極組件相鄰的中間部分以及平行于所述第一方向進(jìn)行取向且自所述中間部分存在一定偏移的外端部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件進(jìn)一步包括使所述中間部分與所述外端部相連的傾斜部分，所述傾斜部分具有在其上形成的所述通路。
8.一種用于引導(dǎo)流體自質(zhì)子交換膜燃料電池的集管向限制在陽(yáng)極板與陰極板之間的適當(dāng)膜電極組件面流動(dòng)的密封件布置，所述密封件布置包括設(shè)置在所述陽(yáng)極板與所述膜電極組件之間的第一密封件，所述第一密封件限定出所述集管中的第一流體供應(yīng)孔與所述陽(yáng)極板之間的第一流體連通路徑；設(shè)置在所述陰極板與所述膜電極組件之間的第二密封件，所述第二密封件限定出所述集管中的第二流體供應(yīng)孔與所述陰極板之間的第二流體連通路徑，所述第一密封件和所述第二密封件允許所述第一流體和所述第二流體沿平行于所述膜電極組件的表面的方向流動(dòng)通過其上相應(yīng)的通路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件包括剛性金屬材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件包括沖壓金屬。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件上涂覆有彈性體材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件包括平行于所述膜電極組件的所述表面進(jìn)行取向且與其相鄰的中間部分以及平行于所述膜電極組件的所述表面進(jìn)行取向且自所述中間部分存在一定偏移的外端部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件進(jìn)一步包括使所述中間部分與所述外端部相連的傾斜部分，所述傾斜部分具有在其上形成的所述通路。
14.一種質(zhì)子交換膜燃料電池，包括用于引導(dǎo)第一流體沿其表面流動(dòng)的陰極板；用于引導(dǎo)第二流體沿其表面流動(dòng)的陽(yáng)極板；在平面上進(jìn)行取向的膜電極組件，所述膜電極組件具有與所述陽(yáng)極板相對(duì)的陽(yáng)極面和與所述陰極板相對(duì)的陰極面；垂直于所述平面進(jìn)行取向的具有第一集管孔和第二集管孔的集管；設(shè)置在所述陽(yáng)極板與所述膜電極組件之間的第一剛性密封件，所述第一密封件具有平行于所述平面進(jìn)行延伸的平面部分，所述平面部分具有設(shè)置在其間的限定出所述第一流體的流路的偏移部分，所述偏移部分給出所述第一密封件使所述平面部分橫向偏移的深度；和設(shè)置在所述陰極板與所述膜電極組件之間的第二剛性密封件，所述第二密封件具有平行于所述平面進(jìn)行延伸的平面部分，所述平面部分具有設(shè)置在其間的限定出所述第二流體的流路的偏移部分，所述偏移部分給出所述第二密封件使所述平面部分橫向偏移的深度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件包括剛性金屬材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件包括沖壓金屬。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件上涂覆有彈性體材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述陽(yáng)極板和所述陰極板在所述集管的所述第一集管孔和所述第二集管孔的內(nèi)側(cè)是無(wú)孔的。
19.一種質(zhì)子交換膜燃料電池，包括用于引導(dǎo)第一流體沿其第一表面流動(dòng)且引導(dǎo)第二流體沿其相對(duì)的第二表面流動(dòng)的分隔板；沿第一方向進(jìn)行取向的第一膜電極組件，所述第一膜電極組件具有與所述分隔板的所述第一表面相對(duì)的陽(yáng)極面；具有沿第二方向進(jìn)行取向的第一集管孔的板邊緣，所述第二方向垂直于所述第一方向；和設(shè)置在所述分隔板與所述第一膜電極組件之間的第一密封件，所述第一密封件限定出所述第一集管孔與所述分隔板的所述第一表面之間的第一流體連通路徑，所述第一密封件允許所述第一流體沿平行于所述第一方向的方向流動(dòng)通過其中的通路。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的分隔板，進(jìn)一步包括沿所述第一方向進(jìn)行取向的第二膜電極組件，所述第二膜電極組件具有與所述分隔板的所述第二表面相對(duì)的陰極面；在所述板邊緣上沿所述第二方向進(jìn)行取向的第二集管孔；和設(shè)置在所述分隔板與所述第二膜電極組件之間的第二密封件，所述第二密封件限定出所述第二集管孔與所述分隔板的所述第二表面之間的第二流體連通路徑，所述第二密封件允許所述第二流體沿平行于所述第一方向的方向流動(dòng)通過其中的通路。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件包括剛性金屬材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件包括沖壓金屬。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件上涂覆有彈性體材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件包括平行于所述第一方向進(jìn)行取向且分別與所述第一膜電極組件和所述第二膜電極組件相鄰的中間部分以及平行于所述第一方向進(jìn)行取向且自所述中間部分存在一定偏移的外端部。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的質(zhì)子交換膜燃料電池，其中所述第一密封件和所述第二密封件進(jìn)一步包括使所述中間部分與所述外端部相連的傾斜部分，所述傾斜部分具有分別在其上形成的所述通路。
26.一種制造與燃料電池堆一起實(shí)施的密封件的方法，所述方法包括提供限定出平面的金屬板片；沿垂直于所述平面的第一方向?qū)⒖撞贾迷谒鼋饘侔迤系念A(yù)定位置處；并且使部分所述金屬板片產(chǎn)生偏移，由此通過限定出所述燃料電池堆的反應(yīng)物流體的流路的所述孔顯露出通路；所述通路的取向平行于所述平面。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，進(jìn)一步包括為所述金屬板片涂覆柔順材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，進(jìn)一步包括為所述金屬板片涂覆彈性體材料。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述布置步驟包括對(duì)所述金屬板片進(jìn)行沖壓。
全文摘要
一種質(zhì)子交換膜燃料電池包括用于引導(dǎo)第一流體沿其表面流動(dòng)的陰極板。陽(yáng)極板引導(dǎo)第二流體沿其表面流動(dòng)。膜電極組件沿第一方向進(jìn)行取向。所述膜電極組件包括與所述陽(yáng)極板相對(duì)的陽(yáng)極面和與所述陰極板相對(duì)的陰極面。板邊緣包括沿垂直于所述第一方向的第二方向進(jìn)行取向的第一集管孔和第二集管孔。第一密封件被設(shè)置在所述陽(yáng)極板與所述膜電極組件之間。所述第一密封件限定出所述第一集管孔與所述陽(yáng)極板之間的第一流體連通路徑。第二密封件被設(shè)置在所述陰極板與所述膜電極組件之間。所述第二密封件限定出所述第二集管孔與所述陰極板之間的第二流體連通路徑。所述第一密封件和所述第二密封件允許所述第一流體和所述第二流體沿平行于所述第一方向的方向流動(dòng)通過其上相應(yīng)的通路。
文檔編號(hào)H01M8/02GK1875515SQ200480032727
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月7日
發(fā)明者J·A·羅克 申請(qǐng)人:通用汽車公司