專利名稱：燃料電池用墊片的制作方法
燃料電池用墊片
本發(fā)明涉及墊片，并且具體地，用于燃料電池組件的墊片。 常規(guī)電化學燃料電池將燃料和氧化劑轉(zhuǎn)化成電能和反應產(chǎn)物。在

圖1
中顯示了常規(guī)燃料電池10的典型布局，為清楚起見，該圖1以分解的形 式示出了各個層。固體聚合物離子傳輸膜11被夾在陽極12和陰極13之 間。典型地，陽極12和陰極13都是由導電、多孔的材料例如多孔碳形成 的，所述導電、多孔的材料上粘結(jié)了鉑和/或其它貴金屬催化劑的小粒子。 通常將陽極12和陰極13直接粘結(jié)到膜11的各個相鄰表面上。 一般將此 組合體統(tǒng)稱為膜-電極組件，或MEA17。
將聚合物膜和多孔電極層夾在中間的是陽極流體流場板14和陰極流 體流場板15。中間的襯里層12a和13a，也稱作'擴散體，或擴散層，也可 以被用在陽極流體流場板14和陽極12之間，以及類似地被用在陰極流體 流場板15和陰極13之間。支撐層具有多孔性，并且被制作成確保氣體有 效擴散到達和離開陽極和陰極表面，以及幫助水蒸氣和液態(tài)水的處理。
流體流場板14、 15是由導電性、非多孔材料形成的，通過該材料可以 與相應的陽極電極12或陰極電極13進行電接觸。同時，流體流場板促進 流體燃料、氧化劑和/或反應產(chǎn)物的輸送到達多孔電極12、 13和/或從多孔 電極12、 13排放(exhaust)。這在常規(guī)上是通過在流體流場板的表面中形成 流體流動通路，例如在朝多孔電極12、 13存在的表面中的溝槽或通道16 而實現(xiàn)的。
還是參照圖2(a),流體流動通道的一種常規(guī)構造在陽極14(或陰極15) 流體流場板的面中提供蛇形結(jié)構20，如圖2(a)所示，該結(jié)構20具有入口 端21和出口端22。根據(jù)常規(guī)設計，應當理解該蛇形結(jié)構20包含板14(或 15)表面中的通道16，而端口 21和22各自包含穿過板的孔，使得輸送到 蛇形結(jié)構20或者從蛇形結(jié)構20排放的流體可以連通板層疊體在如具體由 圖2(b)中所示A-A橫截面中的箭頭表示、與板垂直的方向上的整個深度。
4參照圖3，在常規(guī)的燃料電池組件30中建立起板的層疊體。在此配置
中，相鄰的陽極和陰極流體流場板按常規(guī)方式組合，以形成單個雙極板31 ， 所述雙極板31在一個面上具有陽極通道32和在相反面上具有陰極通道 33，它們各自與相應的膜-電極組件(MEA)34相鄰。入口端的孔21與出口 端的孔22全部重疊以提供整個層疊體的入口和出口歧管。層疊體的各個 元件是為了清楚起見而略微分開表示的，但是應理解，對于本發(fā)明來說， 它們是用密封墊片壓縮在一起的。
參考圖4，顯示了常規(guī)MEA和擴散體組件41的示意性局部圖，其中， 擴散層43被設置在MEA44的每一側(cè)上。在MEA44內(nèi)設置有一連串的流 體端口 42。這些流體端口 42被設置成與相應的流體流場板(fluid flow plate) 和墊片中的流體端口一致，當將其以層疊體組裝在一起時，形成用于在與 MEA的平面垂直的方向上連通流體的歧管。這些歧管用于將流體傳輸通 過層疊體的深度，到達和離開散層43。
圖5中的局部示意性橫截面圖中顯示了由圖4中的A-A'線表示的截 面?，F(xiàn)在顯示的是，位于兩個流體流場板52a、 52b之間的在任一面上設 置有擴散層43a、 43b的MEA44。通過位于MEA 44的任一側(cè)上并且在由 擴散層43a、 43b限定的區(qū)域以外的兩個墊片51a、 51b，在MEA 44和流 體流場板52a、52b之間設置密封表面54a-d。為了避免疑問，這些液封54a-d 以及進一步示例的其它的液封，不意在表示燃料電池組件的分離部件，而 是表示與墊片接觸的區(qū)域，在所述區(qū)域，當MEA44、墊片51a、 51b和流 體流場板52a、 52b處于壓縮狀態(tài)時，形成液封。
可以在流體流場板52a的表面上設置相對不可壓縮的襯墊53，以例如 允許流體通過襯墊中設置的通道流動到達或離開擴散層43a，和/或防止在 壓力下，墊片51a關閉流體流場板52a中設置的通道。還可以提供對該襯 墊的液封，盡管相對于其它液封54a-d，這對于燃料電池的運行較不重要， 因為在襯墊53周圍的體積通常以別的方式被密封。因此沒有在此圖以及 在其它圖中顯示這種任選的液封。
在圖5和隨后的圖中，顯示襯墊53延伸進入到至少由擴散層43a部分 占據(jù)的區(qū)域中，這例如可以相當于冷卻水經(jīng)由襯墊53中形成的通道被注 射于其中的陽極或陰極側(cè)。這樣的冷卻水可以通過也與襯墊53流體連通的流體流場板中設置的其它的端口(未示出)注射。
如圖5中所示的用于燃料電池組件的常規(guī)配置對于每一個MEA,都具 有總計四個被形成在兩個分開的墊片51a、 51b上的密封表面54a-54d。在 減少的密封表面的數(shù)量和/或減少的部件的數(shù)量的情況下，能夠提供相同的 功能性，以簡化燃料電池的組裝并且降低燃料電池的總成本，這將是有利 的。
減少部件數(shù)量的一種方法是使墊片51a、51b統(tǒng)一為如圖6中示意性顯 示的單一墊片。在此配置中，密封表面64a、 64d被設置在墊片61和流體 流場板52a、 52b之間，但是通過墊片61的橫截面為c-狀形式，墊片61 和MEA44之間的密封表面64b、 64c被設置在相同的墊片61內(nèi)。模塑墊 片61有效包封MEA44的外周界。為了達到這樣的結(jié)果，需要緊密控制 墊片尺寸，使得墊片61的厚度與MEA44加上擴散層43a、 43b的工作尺 寸一致。盡管可以達到部件數(shù)量的減少，但是其代價是制造工藝的復雜性 增加。另外，產(chǎn)生模塑墊片61所需要的加工和處理提高了成本并減小了 燃料電池的設計靈活性。
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的墊片設計。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種燃料電池組件，所述燃料電池組件 包含
第一流體流場板； 第二流體流場板；
膜電極組件，所述膜電極組件具有第一和第二相反面，且介于所述第 一和第二流體流場板之間；
墊片，所述墊片在所述第一和第二流體流場板之間延伸，并且與它們 形成相應的第一和第二密封表面，
所述墊片還限定第三密封表面，通過所述第三密封表面，所述墊片僅 與所述膜電極組件的一個面接觸。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種用于密封燃料電池的內(nèi)表面的墊片，
所述墊片包含
在所述墊片的相反面上的第一密封表面和第二密封表面，和第三密封表面，所述第三密封表面完全在由所述第二密封表面的內(nèi)周 界限定的邊界內(nèi)，
其中，所述墊片在所述第二和第三密封表面之間限定了階梯剖面(step profile)。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種形成燃料電池組件的方法，所述方
法包括下列順序步驟
(i) 提供第一流體流場板；
(ii) 將墊片放置在所述第一流體流場板上，所述墊片具有第一密封表 面、第二密封表面和第三密封表面，所述第三密封表面完全在由所述第二 密封表面的內(nèi)周界限定的邊界內(nèi)，所述第一密封表面被相對所述第一流體
流場板放置；
(iii) 將膜-電極組件放置在所述墊片上，所述膜-電極組件的第一表面 的周界邊緣部分與所述墊片的所述第三密封表面交疊；
(iv) 將第二流體流場板安置在所述膜電極組件和所述墊片之上，所述 第二流體流場板覆蓋所述第二密封表面和所述膜-電極組件的第二表面；并 且
(v) 跨過所述墊片和膜電極組件而在所述第一和第二流體流場板之間 施加壓縮壓力，以在下列部件之間提供液封(i)所述墊片的第一密封表面 和所述第一流體流場板，(ii)所述墊片的所述第二密封表面和所述第二流體 流場板，和(iii)所述墊片的所述第三密封表面和膜-電極組件，所述墊片僅 對所述膜-電極組件的一個面密封。
現(xiàn)在將通過實施例并且參考附圖描述本發(fā)明的實施方案，在所述附圖
中
圖l顯示常規(guī)燃料電池的一部分的示意性橫截面圖； 圖2 (a)和2(b)分別顯示圖1的燃料電池的流體流場板的簡化平面圖和 截面圖3顯示具有雙極板的常規(guī)燃料電池層疊體的橫截面圖； 圖4顯示膜-電極組件的一部分的示意性平面圖5顯示位于兩個流體流場板之間并且由常規(guī)墊片密封的圖4的膜-電極組件的一部分在A-A'線上的示意性橫截面圖6顯示用于密封膜-電極組件的墊片配置的示意性橫截面圖； 圖7顯示用于密封膜-電極組件的另外的墊片配置的示意性橫截面圖； 圖8顯示用于密封膜-電極組件的另外的墊片配置的示意性橫截面圖； 圖9顯示在根據(jù)本發(fā)明的墊片的一個實施方案的在適當位置的膜-電 .極組件的示意性平面圖10顯示含有許多個空腔的墊片的局部構造的透視圖； 圖ll顯示圖IO的墊片的一部分的橫截面圖；和
圖12顯示在處于所施加的壓力下時，圖10的墊片的一部分的橫截面 示意圖。
己經(jīng)相對于圖1至3，討論了在其面內(nèi)結(jié)合有流體流動通道的陽極和 陰極流體流場板的常規(guī)設計，并且相對于圖4至6，討論了與這樣的板一 起使用的典型墊片的配置。
本發(fā)明考慮了下列觀察結(jié)果對于要被密封以使其發(fā)揮作用的燃料電
池單元，僅在MEA的一個表面上需要液封，這與圖5和6中所示的MEA 的兩個表面相反，并且這可以用單一的墊片來實現(xiàn)。在圖7中示意性地示 例了僅一個表面76被密封的MEA 44，其中MEA 44依靠墊片72沿密封 表面74b密封。在此表面被適當密封的條件下，MEA的相反表面75并不 需要依靠墊片72密封，因為密封表面74c防止了流體在MEA的內(nèi)部或在 MEA的外部的不理想通過，并且密封表面74b防止了流體從MEA的一側(cè) 到另一側(cè)的通過(MEA44的膜基本上僅允許質(zhì)子傳導)。
因而，墊片72，通過與兩個流體流場板52a、 52b接觸，有效地密封 了燃料電池的陰極和陽極區(qū)室(主要由擴散層73a、 73b限定)。通過由MEA 44的第一表面76上的密封表面74b所形成的液封，以及在MEA 44的周 界和墊片72之間提供的此液封的匹配表面，防止了陰極和陽極區(qū)室中的 流體的混合。
因而，可以看出，墊片72在該墊片的第一面上設置有第一密封表面 74a,并且在墊片72的相反面上設置有第二密封表面74c。墊片還具有第 三密封表面74b，并且在第二密封表面和第三密封表面之間限定了階梯剖面。第一和第二密封表面分別對第一和第二流體流場板提供液封。第三密
封表面74b僅對MEA 44的第一面76提供液封。第三密封表面74b基本 上是平行于第一密封表面74a和第二密封表面74c的平面。MEA的第二 表面75沒有形成對墊片72的液封。在圖7中所示的實例中，墊片72在 第二密封表面74c和第一密封表面74a之間延伸的第一部分77具有厚度 所述^大于墊片72在第三密封表面74b和第一密封表面74a之間延伸 的第二部分78的厚度t2。該厚度差(t,-t2)被優(yōu)選設計成與MEA 44和擴散 層73b的厚度相適應，從而可以設置液封74b，而不使墊片材料顯著變形。
例如通過模塑或任何其它合適的可以形成所需階梯剖面橫截面以在第 三密封表面74b處具有減小的厚度的方法，可以形成墊片72。
在圖8中示意性地顯示了遵循類似總的原理的備選密封配置。在此配 置中，墊片82優(yōu)選最初，即在沒有施加壓力時，具有均勻的厚度，但是 為可壓縮性可變或增加的類型。具有增加的可變可壓縮性的墊片的實例在 英國專利申請0601986.3中有公開?？梢栽趬|片82的一個或兩個表面的至 少一部分上設置空腔，以增加此部分中的墊片材料的局部可壓縮性。例如， 可以在由第三密封表面84b限定的墊片82的至少一部分中設置空腔?？?壓縮性的局部增加允許墊片82在相同的施加壓力下進一步壓縮。因此， 墊片82可以壓縮至所需的厚度t2，以在由第三密封表面84b限定的區(qū)域中 容納MEA 44，而沒有降低在第一密封表面84a和第二密封表面84c上提 供液封的能力。此配置優(yōu)選使得第三密封表面84b相對于第一 84a和第二 84c密封表面至少部分傾斜地形成角度，以避免MEA44的不適當?shù)淖冃巍?br> 使用如圖7中的厚度減小區(qū)域，或例如如圖8中的通過許多個空腔的 增加可壓縮性的區(qū)域，或這兩種的組合，有助于使用單個墊片在MEA44 周圍適當液封，而不需要如圖6的墊片61中的'凹入(re-entmnt)，或c-狀剖 面。
在圖7和8的兩個實施方案中，可以看出，第三密封表面74b、 84b 向內(nèi)鄰近于第二密封表面74c、 84c，此表述意在指出，與第二密封表面相 比，第三密封表面朝向燃料電池的中心。
如上所述的本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過密封表面的數(shù)量的減少，減少了 用于密封燃料電池所需的部件的數(shù)量。進一步的優(yōu)點包括降低了這樣的燃料電池的組裝的復雜性，以及通過總MEA面積的減小，MEA設計潛在地 更加成本-有效。如下面所述那樣，本發(fā)明還能夠以相繼順序的層構造燃料 電池。
圖9示意性地示例了顯示怎樣將其兩側(cè)上具有擴散層93的MEA 91 安置在墊片82上的適當位置的配置。此實施例中的MEA與圖4中所示的 MEA相比尺寸減小。MEA 91的外周界95與墊片82交疊，使得墊片82 的內(nèi)周界96完全位于MEA外周界95之內(nèi)。當在兩個流體流場板52a、 52b之間的適當位置時，第三密封表面84b被設置在墊片82的內(nèi)周表面上， 所述第三密封表面84b在MEA外周界95和墊片內(nèi)周界96之間延伸，因 此，在墊片82內(nèi)周表面和MEA 91的外周表面之間提供了液封。此配置 可以有效地使MEA外周界95密封，隔離外部大氣，這將限制MEA的膜 在使用中的脫水。
在總的方面，墊片82沒有用于對MEA44密封的凹入內(nèi)表面。參考圖 7和8，可以通過順序?qū)盈B流體流場板52a;墊片72、 82;擴散層73a、 83a; MEA44;擴散層73b、 83b;和流體流場板52b，構成含有墊片72、 82的 燃料電池層疊體。墊片不需要預-成型到MEA上，因而，不需要為具體的 電池構造而定制。
在圖10至12中，進一步示例了一個優(yōu)選的實施方案，其中，墊片82 設置有多個緊接一個或兩個表面的至少一部分的空腔。
圖10示例了適于本發(fā)明的墊片153的代表性部分。墊片153具有第一 密封表面154和第二密封表面155。多個第一空腔156在第一密封表面上 被設置在墊片153內(nèi)，并且在墊片的該部分上延伸?？涨?56以規(guī)則的陣 列在所示的墊片153的該部分上延伸。還顯示的是，多個第二空腔157在 第二密封表面155上被設置在墊片內(nèi)，在此實施例中，所述多個第二空腔 157與所述多個第一空腔在尺寸和配置上基本類似。
盡管在圖10中，顯示的空腔156被設置在表面154，但是在其它的實 施方案中，空腔156可以被設置在表面154的下面，但是要足夠接近表面 154，從而通過墊片153的厚度影響局部表面可壓縮性。
墊片的密封表面154、 155被限定作為與要用墊片密封的部件的表面接 觸的那些表面。因此，密封表面通常不包括空腔156、 157的內(nèi)表面。然而，在增加施加到墊片153的壓力時，空腔156、 157的一定比例的內(nèi)表 面可能變成墊片153的密封表面的一部分，所述比例隨著施加的壓力的增 加而增大。
本文中使用術語"空腔密度"作為在墊片153的任何限定區(qū)域上存在 的空腔數(shù)量的量度。在一部分墊片153的第一密封表面154上的空腔密度 可以與同一部分的墊片153的第二密封表面155上的空腔密度不同。例如， 如果圖10的墊片153的密封表面154的面積為1 cm2，并且空腔的數(shù)量為 36個，則第一密封表面上的空腔密度為36 cm—2。
如本文中使用的術語"空腔體積"是任何給定的空腔的總空隙體積， 這可以對于墊片153或其確定區(qū)域中的空腔以平均數(shù)有用地給出。
將認識到的是，墊片的一個區(qū)域的空腔密度和空腔體積中的每一種都 將至少部分地確定墊片的此區(qū)域的可壓縮性。
本發(fā)明的墊片優(yōu)選包括可壓縮材料，所述可壓縮材料，在使用中，具 有充分的可壓縮性，以對其中要使用墊片的燃料電池組件的各種內(nèi)表面進 行密封。
術語"可壓縮材料"意欲包括這樣的固體材料，所述固體材料在施加 的壓縮壓力下可以顯著變形，并且其物理機械性質(zhì)的特征可以在于，在施 加壓力下，彈性的即可復原的、塑性的即永久的和非-可復原的變形的組合。 含時(時間依賴)效應例如蠕變和粘彈性也可以部分地限定該可壓縮材料 的性質(zhì)。
墊片的區(qū)域的可壓縮性的增加將相應于以相同的程度壓縮此區(qū)域的總 厚度所需的壓力的降低。或者說，同樣施加的壓力將導致該區(qū)域的總厚度 被減少更大的程度。
圖11中顯示的是適用于本發(fā)明的墊片161中的空腔162、 163的備選 不對稱配置的橫截面圖，其中，在第一密封表面164和第二密封表面165 上的空腔體積不同。緊接第一密封表面164的空腔162具有與緊接第二密 封表面165的空腔163不同的尺寸?？涨惑w積上的此種變化的結(jié)果將是， 在相同的施加壓力下，較大空腔163之間的墊片材料166比較小空腔162 之間的墊片材料167能夠進一步壓縮。
通過改變空腔之間的間距并且因而影響空腔密度，以代替改變在第一164和第二 165密封表面各自之下的平均空腔體積，可以得到與圖11中所
示的類似的效果。
至少在緊接第一 164和第二 165密封表面的墊片的被選擇的相反表面 部分上，空腔密度和/或空腔體積可以不同，所述相反的表面部分是在墊片 161的相反密封表面上基本上共同延伸的第一 164和第二 165密封表面的 選擇區(qū)域。
在圖11的墊片161的這種不對稱配置中，表面粘合性質(zhì)因而可以偏向 一個表面。在不需要粘合劑或表面準備的情況下，與另一個密封表面165 相比，墊片161的一個密封表面164的接觸區(qū)域?qū)②呄騼?yōu)選粘附到一個表 面。
圖12中顯示的是，在上部部件177和下部部件176之間的壓縮下，這 樣的墊片161的行為的橫截面的示意圖。墊片161位于兩個部件表面174、 175之間。在下部部件表面174上，布置了從部件表面174的平面向外突 出的表面特征173。在由箭頭171表示的方向上施加的壓力引起補償區(qū)域 172中的墊片材料比補償區(qū)域外的材料更大程度上地壓縮。墊片的另外的 壓縮在墊片本身的體積內(nèi)進行，并且沒有引起在墊片161的外周界周圍的 另外的凸出?？涨?63允許補償區(qū)域172內(nèi)的周圍墊片材料沿與力的施加 方向垂直的方向凸出到空腔163中。表面特征173例如可以是相對不可壓 縮材料的箔或襯墊，例如安置用于覆蓋流體流場板的選擇區(qū)域的水分配 箔。優(yōu)選地，對于本發(fā)明的目的，表面特征是MEA 91的周界邊緣95的 表面特征，如關于圖9所述。由于墊片161能夠在表面特征173的周圍壓 縮變形，因此在表面特征173周圍的密封不因它的存在而受損害。
墊片153、 161優(yōu)選可以包括以規(guī)則的陣列，例如以如圖10中所示的 基本上均勻間隔的正方形圖案，排列的矩形空腔156、 157、 162、 163。還 可設想其它類型的規(guī)則重復圖案，例如六邊形或三角形圖案。在本發(fā)明的 范圍之內(nèi)，還可設想其特征也可以是空腔密度和平均空腔體積的空腔的非 -重復圖案或隨機分布。
應當理解的是，術語"空腔"意在包括應用于遍布整個墊片的個別孤 立的空腔的陣列以及在個別孤立的柱或其它的凸起特征的陣列內(nèi)形成的 互連空腔的陣列的定義。本發(fā)明的墊片可以包括遍布一個或多個密封表面
12的至少一部分的一種或多種類型的空腔。
可設想的是，在本發(fā)明中可以使用多種常規(guī)的墊片材料，例如，硅氧
烷、腈橡膠或丁基橡膠。然而，還可以使用其它的材料，例如膨脹PTFE。 墊片的厚度優(yōu)選小于10 mm。更優(yōu)選地，未壓縮的墊片厚度在O.l和 3mm之間，并且更優(yōu)選地，還在0.1和lmm之間。
優(yōu)選地，空腔156、 157、 162、 163的平均體積小于5mm3，并且更優(yōu) 選地，在0.001至lmm3的范圍內(nèi)。盡管空腔可以是任何合適的形狀，但 是空腔在形狀上優(yōu)選基本上為立方形的，并且還優(yōu)選具有在0.1至1 mm 的范圍內(nèi)的平均線性尺寸。
本發(fā)明的墊片53、61的空腔優(yōu)選通過對均勻厚度的墊片的一個或多個 表面施加紋理(texture)而形成。這種紋理化可以通過下列方法進行例如 在加熱和壓力的條件下，在成形壓盤之間壓縮模塑墊片，以將墊片材料塑 性變形為需要的形狀。備選地，可以使用本領域中己知的各種技術，例如 流延、注塑或使用帶紋理的輥(textured roller)的軋制/砑光，以形成本發(fā)明 的墊片材料。
如上所述的空腔可以被設置在本發(fā)明的墊片的至少一部分中。例如， 空腔可以被設置在限定第三密封表面84b的墊片的區(qū)域上，使得在此區(qū)域 中可以容納MEA44的另外厚度。備選地，空腔可以被設置在的墊片表面 的更大部分上，或在部分或全部的兩個表面上。
設想的其它實施方案均在后附權利要求的范圍內(nèi)。
權利要求
1. 一種燃料電池組件，所述燃料電池組件包括第一流體流場板；第二流體流場板；膜電極組件，所述膜電極組件具有第一和第二相反面，并且介于所述第一和第二流體流場板之間；墊片，所述墊片在所述第一和第二流體流場板之間延伸，并且與所述第一和第二流體流場板形成相應的第一和第二密封表面，所述墊片還限定第三密封表面，通過所述第三密封表面，所述墊片僅與所述膜電極組件的一個面接觸。
2. 根據(jù)權利要求l所述的燃料電池組件，其中所述第三密封表面向內(nèi) 與所述第二密封表面相鄰。
3. 根據(jù)權利要求l所述的燃料電池組件，其中所述第三密封表面基本 上是平行于所述第二密封表面的平面。
4. 根據(jù)權利要求l所述的燃料電池組件，其中所述第三密封表面相對 于所述第二密封表面傾斜地形成角度。
5. 根據(jù)權利要求l所述的燃料電池組件，其中所述墊片在所述第二和 第三密封表面之間限定了階梯剖面。
6. 根據(jù)權利要求l所述的燃料電池組件，其中所述墊片具有可壓縮性 增加的區(qū)域，與所述第二密封表面相比，所述區(qū)域緊接所述第三密封表面。
7. —種用于密封燃料電池的內(nèi)表面的墊片，所述墊片包括 在所述墊片的相反面上的第一密封表面和第二密封表面，和 第三密封表面，所述第三密封表面完全在由所述第二密封表面的內(nèi)周界限定的邊界內(nèi)，其中，所述墊片在所述第二和第三密封表面之間限定了階梯剖面。
8. 根據(jù)權利要求7所述的墊片，其中在所述第二密封表面和所述第一 密封表面的相應部分之間延伸的所述墊片的第一部分的厚度大于在所述 第三密封表面和所述第一密封表面的相應部分之間延伸的所述塾片的第二部分的厚度。
9. 根據(jù)權利要求7所述的墊片，其中多個空腔緊接所述第三密封表面 設置，以給在所述第三密封表面上的墊片部分提供增加的可壓縮性。
10. 根據(jù)權利要求7所述的墊片，其中多個空腔緊接所述第一和第二 密封表面設置，以給分別在所述第一和第二密封表面上的墊片部分提供增 加的可壓縮性。
11. 一種形成燃料電池組件的方法，所述方法包括下列順序步驟(i) 提供第一流體流場板；(ii) 將墊片放置在所述第一流體流場板上，所述墊片具有第一密封表 面、第二密封表面和第三密封表面，所述第三密封表面完全被包圍在由所 述第二密封表面的內(nèi)周界限定的邊界內(nèi)，所述第一密封表面靠著所述第一流體流場板放置；(iii) 將膜-電極組件放置在所述墊片上，所述膜-電極組件的第一表面 的周界邊緣部分與所述墊片的所述第三密封表面交疊；(iv) 將第二流體流場板安置在所述膜電極組件和所述墊片之上，所述 第二流體流場板覆蓋所述第二密封表面和所述膜-電極組件的第二表面；并 且0)橫跨所述墊片和膜電極組件而在所述第一和第二流體流場板之間 施加壓縮壓力，以在下列部件之間提供液封(i)所述墊片的第一密封表面 和所述第一流體流場板，(ii)所述墊片的所述第二密封表面和所述第二流體 流場板，和(iii)所述墊片的所述第三密封表面和膜-電極組件，所述墊片僅 對所述膜-電極組件的一個面密封。
12. 根據(jù)權利要求11所述的方法，所述方法進一步包括下列步驟在步驟(i)或步驟(ii)以后，將第一擴散層放置到所述墊片的內(nèi)周界內(nèi)的第一流體流場板上；以及在步驟(iii)以后，將第二擴散層放置到膜-電池組件上。
13. —種墊片，所述墊片基本上與本文中參照附圖7至12中的圖所描 述的一樣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于密封燃料電池的內(nèi)表面并且由可壓縮材料形成的墊片，所述墊片包括第一密封表面和第二密封表面，所述第一密封表面和第二密封表面分別用于對第一流體流場板和第二流體流場板的相對表面提供液封，所述墊片進一步包括用于密封膜電極組件的第一表面的外周界區(qū)域的第三密封表面，所述第三密封表面被完全包封在由所述第二密封表面的內(nèi)周界限定的邊界內(nèi)。
文檔編號H01M8/02GK101443939SQ200780017350
公開日2009年5月27日 申請日期2007年5月14日 優(yōu)先權日2006年5月13日
發(fā)明者彼得·戴維·胡德, 西蒙·愛德華·福斯特 申請人:智慧能量有限公司