專利名稱：雙極板集管成形特征的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，更具體地涉及一種用于燃料電池的雙極板，該燃料電池具
有防止燃料電池堆集管內(nèi)積水的特征。
背景技術(shù)：
燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)將燃料和氧化劑轉(zhuǎn)化成電。 一種燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)采用質(zhì)子交 換膜(下文中稱為"PEM")，以催化性地促進(jìn)燃料(諸如氫氣)與氧化劑(諸如空氣或氧 氣)的反應(yīng)從而產(chǎn)生電。水是該電化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)品。PEM是一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)，其在 通常設(shè)置于燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)中的燃料電池堆的各單獨(dú)燃料電池中促進(jìn)質(zhì)子從陽(yáng)極轉(zhuǎn)移 至陰極。 在典型的燃料電池堆中，單獨(dú)的燃料電池具有燃料電池板，燃料電池板具有各種 反應(yīng)物和冷卻流體流過(guò)其中的通道。例如，燃料電池板可以是單極的?？赏ㄟ^(guò)結(jié)合一對(duì)單 極板來(lái)形成雙極板。由反應(yīng)物通過(guò)燃料電池組件的流動(dòng)弓I起水從通道通過(guò)由燃料電池板形 成的管道區(qū)域到出口集管的運(yùn)動(dòng)。邊界層剪切力和反應(yīng)物壓力有助于通過(guò)通道和管道區(qū)域 輸送水，直到水通過(guò)出口集管離開(kāi)燃料電池為止。 已采用多種技術(shù)從燃料電池的管道區(qū)域和集管中去除水。這些技術(shù)包括加壓清 洗、重力流、和蒸發(fā)。停機(jī)時(shí)的加壓氣體清洗可用于從燃料電池的管道區(qū)域和集管中有效地 去除水。然而，清洗增加電池堆的停機(jī)時(shí)間，并且不能去除清洗之后由冷凝形成的任何水。 對(duì)電池堆合適地定位可允許重力從管道區(qū)域和集管中去除水。然而，水的重力去除可能局 限于大致平坦的表面、至少具有最小直徑的表面、和低能表面。管道區(qū)域的毛細(xì)管力和雙極 板中多個(gè)接縫的自濕潤(rùn)也妨礙水的重力去除。通過(guò)蒸發(fā)進(jìn)行除水同樣已是不太理想的技 術(shù)。蒸發(fā)可能需要在集管中設(shè)置昂貴的加熱器，并且可導(dǎo)致燃料電池堆不合需要的干燥。另 外，僅可在燃料電池堆工作期間進(jìn)行蒸發(fā)。干燥的燃料電池堆妨礙質(zhì)子傳導(dǎo)和迅速起動(dòng)。
在燃料電池停機(jī)之后，在低于凍結(jié)溫度的溫度下，積聚在燃料電池的管道區(qū)域中 的水可凍結(jié)。在燃料電池的管道區(qū)域和集管中凍結(jié)的水可阻止燃料電池重新起動(dòng)，或?qū)е?燃料電池的性能變差，直至達(dá)到期望的工作溫度為止。 除了由燃料電池自身產(chǎn)生的水之外，水可從入口集管或出口集管進(jìn)入燃料電池的 管道區(qū)域。在燃料電池工作期間，液態(tài)水可收集在燃料電池板的形成入口集管和出口集管 的邊緣上。此外，在燃料電池停機(jī)之后，為燃料電池的工作所必需的濕潤(rùn)環(huán)境促使水在集管 中冷凝。當(dāng)水積聚在燃料電池板的邊緣上時(shí)，水也沿著形成集管的邊緣通過(guò)毛細(xì)作用傳送。 冷凝水可通過(guò)毛細(xì)作用傳送到管道區(qū)域中，導(dǎo)致如下情形之一 即燃料電池雙極板的管道 區(qū)域的自濕潤(rùn)和沿著管道區(qū)域邊緣的多個(gè)彎月面的形成。 —直存在對(duì)用于燃料電池的節(jié)省成本的雙極板的需求，該雙極板促進(jìn)從燃料電池 堆的集管中除水、防止水進(jìn)入雙極板的管道區(qū)域、并防止燃料電池堆的管道區(qū)域因水凍結(jié) 而被阻塞。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在由本發(fā)明提供一種用于燃料電池的節(jié)省成本的雙極板，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，該雙極板促進(jìn)從燃料電池堆集管中除水、防止水進(jìn)入雙極板的管道區(qū)域、防止燃料電池堆的管道區(qū)域因水凍結(jié)而被阻塞。 在一個(gè)實(shí)施方式中，用于燃料電池的雙極板包括第一板，其具有限定第一集管孔口的第一集管邊緣，該第一集管邊緣具有第一裂口 ；以及與第一板相鄰設(shè)置的第二板，該第二板具有限定第二集管孔口的第二集管邊緣，該第二集管邊緣具有第二裂口 ，雙極板具有沿第一集管邊緣和第二集管邊緣中的一個(gè)的多個(gè)管道出口 ，第一裂口的一部分抵靠第二裂口的一部分，第一裂口和第一集管孔口與第二裂口和第二集管孔口大致對(duì)齊。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，該燃料電池包括用于燃料電池的一對(duì)雙極板和設(shè)置在用于燃料電池的一對(duì)雙極板之間的膜電極組件，用于燃料電池的雙極板中的每個(gè)雙極板具有第一板，其具有限定第一集管孔口的第一集管邊緣，第一集管邊緣具有第一裂口 ；和與第一板相鄰設(shè)置的第二板，其具有限定第二集管孔口的第二集管邊緣，第二集管邊緣具有第二裂口 ，雙極板具有沿第一集管邊緣和第二集管邊緣中的一個(gè)的多個(gè)管道出口 ，第一裂口的一部分抵靠第二裂口的一部分，第一裂口和第一集管孔口與第二裂口和第二集管孔口大致對(duì)齊；膜電極組件具有限定第三集管孔口的第三集管邊緣，第三集管邊緣具有第三裂口 ，第三裂口和第三集管孔口與第一裂口和第二裂口以及第一集管孔口和第二集管孔口大致對(duì)齊。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，燃料電池堆包括多個(gè)燃料電池，所述燃料電池中的一個(gè)燃料電池包括用于燃料電池的一對(duì)雙極板和設(shè)置在用于燃料電池的一對(duì)雙極板之間的膜電極組件，用于燃料電池的雙極板中的每個(gè)雙極板具有第一板，其具有限定第一集管孔口的第一集管邊緣，第一集管邊緣具有第一裂口 ；和與第一板相鄰設(shè)置的第二板，其具有限定第二集管孔口的第二集管邊緣，第二集管邊緣具有第二裂口 ，雙極板具有沿第一集管邊緣和第二集管邊緣中的一個(gè)的多個(gè)管道出口 ，第一裂口的一部分抵靠第二裂口的一部分，第一裂口和第一集管孔口與第二裂口和第二集管孔口大致對(duì)齊；膜電極組件具有限定第三集管孔口的第三集管邊緣，第三集管邊緣具有第三裂口 ，第三集管裂口和第三集管孔口與第一裂口和第二裂口以及第一集管孔口和第二集管孔口大致對(duì)齊。


當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行考慮時(shí)，本發(fā)明的上述以及其它優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言變得顯而易見(jiàn)，附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的燃料電池堆的分解立體 圖2是用于圖1所示的燃料電池的雙極板的局部立體圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括除水引導(dǎo)部的排出集管的一部分的分解局部立體圖；以及 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括不導(dǎo)電材料的排出集管的一部分的局部立體圖。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)說(shuō)明和附圖描述并示出了本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式。該說(shuō)明和附圖用于使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明，并且不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
圖1示出了一種燃料電池堆10，其具有由導(dǎo)電的雙極板14彼此分開(kāi)的一對(duì)膜電極組件12。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在圖l中僅示出并描述了兩個(gè)電池(即一個(gè)雙極板)的電池堆，應(yīng)理解的是，典型的燃料電池堆10具有更多個(gè)電池和雙極板。 膜電極組件12和雙極板14在一對(duì)夾板16、 18和一對(duì)單極端板20、22之間疊置在一起。夾板16、18通過(guò)密封件或介電涂層(未示出)與端板20、22電絕緣。單極端板20、雙極板14的兩個(gè)工作面、以及單極端板22包括相應(yīng)的作用區(qū)域24、26、28、30。作用區(qū)域24、26、28、30通常為流場(chǎng)，用于分別在膜電極組件12的陽(yáng)極和陰極上分配諸如氫氣和空氣的氣體反應(yīng)物。 雙極板14通常由用于成形金屬薄板的傳統(tǒng)工藝形成，諸如通過(guò)沖壓、機(jī)加工、模制、或通過(guò)光刻用掩模的光蝕刻法等形成。在一個(gè)實(shí)施方式中，雙極板14由隨后通過(guò)諸如焊接或粘結(jié)的任何傳統(tǒng)工藝結(jié)合起來(lái)的單極板形成。還應(yīng)理解的是，雙極板14也可由復(fù)合材料形成。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，雙極板14由石墨或石墨填充聚合物形成。
可以是膜電極組件12的元件的多個(gè)不導(dǎo)電的墊圈32防止燃料電池泄漏，并在燃料電池堆10的若干元件之間提供電絕緣。透氣的擴(kuò)散介質(zhì)34與膜電極組件12相鄰設(shè)置。在雙極板14的作用區(qū)域26、28與擴(kuò)散介質(zhì)34相鄰設(shè)置的同時(shí)，端板20、22也分別與擴(kuò)散介質(zhì)34相鄰設(shè)置。 雙極板14、單極端板20、22、和膜電極組件12中每個(gè)都包括陰極供應(yīng)孔口 36和陰極排出孔口 38、冷卻劑供應(yīng)孔口 40和冷卻劑排出孔口 42、以及陽(yáng)極供應(yīng)孔口 44和陽(yáng)極排出孔口 46。燃料電池堆10的供應(yīng)集管48和排出集管50通過(guò)雙極板14、單極端板20、22、以及膜電極組件12中相應(yīng)的孔口 36、38、40、42、44、46的對(duì)齊而形成。經(jīng)由陽(yáng)極入口導(dǎo)管52將氫氣供應(yīng)至陽(yáng)極供應(yīng)集管。經(jīng)由陰極入口導(dǎo)管54將空氣供應(yīng)至燃料電池堆10的陰極供應(yīng)集管。還分別為陽(yáng)極排出集管和陰極排出集管設(shè)置了陽(yáng)極出口導(dǎo)管56和陰極出口導(dǎo)管58。冷卻劑入口導(dǎo)管60被設(shè)置用于將液體冷卻劑供應(yīng)至冷卻劑供應(yīng)集管。冷卻劑出口導(dǎo)管62被設(shè)置用于從冷卻劑排出集管排除冷卻劑。應(yīng)理解的是，圖1中的各種入口 52、54、60和出口 56、58、62的構(gòu)造僅用于說(shuō)明目的，并且可根據(jù)需要選擇其它構(gòu)造。
在圖2中示出了用于燃料電池堆10的雙極板14。雙極板14包括第一板64和第二板65。第一板64和第二板65分別包括第一集管孔口 66和第二集管孔口 67，第一集管孔口 66和第二集管孔口 67可以是陰極供應(yīng)孔口 36、陰極排出孔口 38、冷卻劑供應(yīng)孔口 40、冷卻劑排出孔口 42、陽(yáng)極供應(yīng)孔口 44、和陽(yáng)極排出孔口 46中的一個(gè)?？卓?66、67通過(guò)在第一板64和第二板65上進(jìn)行的諸如沖壓的制造工藝形成。如圖3所示，第一板64的第一集管孔口 66由第一集管邊緣68限定。第一集管邊緣68包括第一裂口 69。第二板65的第二集管孔口 67由第二集管邊緣70限定。第二集管邊緣70包括第二裂口 71。
第一板64包括第一集管邊緣68。第二板65包括第二集管邊緣70。集管邊緣68、70可在第一板64和第二板65的主表面72上形成巻邊(bead)。當(dāng)布置多塊板14以形成燃料電池堆10時(shí)，相鄰的板14中的集管邊緣68、70可用于固定設(shè)置在主表面72上的膜電極組件12與墊圈32中的一個(gè)。如圖3所示，集管邊緣68、70包括限定板14的管道區(qū)域76的諸如突起和凹槽的特征。裂口69、71位于管道區(qū)域76的相對(duì)側(cè)。管道區(qū)域76可包括在第一板64與第二板65之間形成的多個(gè)管道出口 78。在集管邊緣68、70之間可形成具有第一板64和第二板65的大致為V形的會(huì)合部的邊緣腔80。在燃料電池堆IO裝配期間，通過(guò)使相鄰板14的集管邊緣68、70大致對(duì)齊而形成供應(yīng)集管48和排出集管50。
裂口 69、71形成集管邊緣68、70的一部分。集管孔口 66、67大致由集管邊緣68、70限定。裂口 69、71由延伸超過(guò)邊緣腔80的二級(jí)邊緣84限定。第一裂口 69的至少一部分抵靠第二裂口 71的一部分。如圖所示，第一裂口 69的二級(jí)邊緣84的至少一部分抵靠第二裂口 74的二級(jí)邊緣84的一部分。二級(jí)邊緣84的抵靠形成二級(jí)邊緣抵靠部85。邊緣腔80被裂口 69、71切斷，從而消除了第一板64和第二板65的存在于邊緣腔80內(nèi)的大致為V形的會(huì)合部。裂口 69、71如圖所示在形狀上可大致為矩形，但也可使用諸如三角形、半圓形等其它裂口形狀。裂69、71在形狀上可大致為矩形，以優(yōu)化二級(jí)邊緣抵靠部85的長(zhǎng)度。裂口 69、71的矩形形狀是優(yōu)選的，以消除銳角并使由裂69、71形成的角的數(shù)量最少化。在本發(fā)明的特定實(shí)施方式中，二級(jí)邊緣抵靠部85的長(zhǎng)度大于集管邊緣68、70之間的距離，以防止多個(gè)水滴橋接裂口 69、71。板14可具有多個(gè)裂口 69、71，從而將集管邊緣分成具有多個(gè)管道出口 78的第一部分和具有多個(gè)邊緣腔80的第二部分。來(lái)自相鄰板14的裂口 69、71可大致對(duì)齊，以形成除水引導(dǎo)部92。在圖3所示的實(shí)施方式中，裂口 69、71位于管道區(qū)域76的相對(duì)側(cè)。 膜電極組件12的一部分可由不導(dǎo)電材料86形成，以使接連的板14電絕緣。不導(dǎo)電材料86可以是聚合物膜并呈現(xiàn)層的形式。如圖2中所看到地，不導(dǎo)電材料86可大致沿著雙極板14和單極板20、22的外周94延伸。在圖3所示的實(shí)施方式中，不導(dǎo)電材料86包括多個(gè)第三集管孔口 88，該第三集管孔口 88可以是陰極供應(yīng)孔口 36、陰極排出孔口 38、冷卻劑孔40、冷卻劑排出孔口 42、陽(yáng)極供應(yīng)孔口 44、和陽(yáng)極排出孔46中的一個(gè)。當(dāng)布置多塊板14以形成電池堆10時(shí)，具有巻邊的相鄰板14中的集管邊緣68、70固定不導(dǎo)電材料86。當(dāng)壓縮電池堆10時(shí)，設(shè)置在相鄰的板14中的巻邊之間的不導(dǎo)電材料86被固定。不導(dǎo)電材料86的第三集管孔口 88包括第三裂口 90。第三集管孔口 88和第三裂口 90與集管孔口66、67和裂口 69、71大致對(duì)齊。 在圖4所示的實(shí)施方式中，除水引導(dǎo)部92通過(guò)板14中的連續(xù)裂口 69、71、90的對(duì)齊而形成。燃料電池堆10可具有在供應(yīng)集管48和排出集管50之一中形成的多個(gè)除水引導(dǎo)部92?？删唧w定制除水引導(dǎo)部92的數(shù)量和布局，以適合燃料電池堆10的需求。作為非限制性示例，供應(yīng)集管48可不需要除水引導(dǎo)部92，而排出集管50可結(jié)合多個(gè)除水引導(dǎo)部92。除水引導(dǎo)部92大致向下定向，從而通過(guò)利用重力來(lái)優(yōu)化從供應(yīng)集管48和排出集管50之一的水排放。除水引導(dǎo)部92具有寬度W和深度D。可調(diào)節(jié)寬度W、深度D、和邊緣腔80的尺寸，以優(yōu)化燃料電池堆10的除水需求?？烧{(diào)節(jié)寬度W，以防止多個(gè)水滴橋接橫過(guò)除水引導(dǎo)部92。作為非限制性示例，在寬度W為大約1毫米至大約5毫米并且深度D為大約l毫米至大約3毫米的情況下，能夠獲得優(yōu)選的除水結(jié)果。 邊緣腔80中的水在稱為自發(fā)濕潤(rùn)(spontaneouswetting)或自發(fā)吸收(spontaneous imbibition)的過(guò)程中沿表面擴(kuò)散。例如在Rye等人的Langmuir， 12 :555-565(1996)中描述了涉及由V形或三角形表面凹槽產(chǎn)生的開(kāi)放毛細(xì)管的該過(guò)程，該文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容在此通過(guò)引用并入本文。在管道的角落中支持自發(fā)濕潤(rùn)的物理要求的特征在于Concus-Fi皿條件，P + a/2<90° ，其中P為在液體表面與固體表面之間形成的靜態(tài)接觸角，而a為通道角落的角度，并且在特定實(shí)施方式中a為通過(guò)具有第一集管邊緣68的第一板64與具有第二集管邊緣70的第二板65的結(jié)合而形成的角度。靜態(tài)接觸角13為特定的表面和材料所特有的特征，其例如通過(guò)將液滴放置在表面上、并記錄液滴不出現(xiàn)進(jìn)一步擴(kuò)散的平衡狀態(tài)何時(shí)出現(xiàn)而試驗(yàn)性地確定。 作為非限制性示例，矩形通道具有45。的a/2，這表明當(dāng)靜態(tài)接觸角小于45。時(shí)將發(fā)生自發(fā)濕潤(rùn)。如本發(fā)明的圖3和4所示，邊緣腔80大致為三角形并具有e + a/2< 90° ，從而滿足Concus-Fi皿條件。因此，當(dāng)邊緣腔80暴露于水時(shí)其將發(fā)生自發(fā)濕潤(rùn)。
在燃料電池堆10工作期間，可通過(guò)反應(yīng)物穿過(guò)電池堆10的流動(dòng)而有效地使所產(chǎn)生的水從管道區(qū)域76噴射到排出集管50中。水通過(guò)邊緣腔80中的毛細(xì)管作用收集，并通過(guò)沿排出集管50的集管邊緣68、70存在的多個(gè)接縫的自濕潤(rùn)而擴(kuò)散。水達(dá)到除水引導(dǎo)部92中的一個(gè)除水引導(dǎo)部，在那里形成裂口 69、71的二級(jí)邊緣84防止沿邊緣腔80的自濕潤(rùn)和水?dāng)U散。如本發(fā)明的圖3和4所示，二級(jí)邊緣抵靠部85為平坦的并具有P + a/2>90° ，從而不滿足Concu-Fi皿條件。因此，當(dāng)二級(jí)邊緣抵靠部85暴露于水時(shí)其不會(huì)發(fā)生自發(fā)濕潤(rùn)。收集在邊緣腔80中的水的量增加，以形成從邊緣腔80突出到除水引導(dǎo)部92中的多個(gè)液滴。另外，流過(guò)排出集管50的反應(yīng)物用于通過(guò)反應(yīng)氣體剪切力從邊緣腔80剪切液滴。在沒(méi)有邊緣腔80的毛細(xì)管力的情況下液滴通過(guò)重力作用流過(guò)除水引導(dǎo)部92，在那里水隨后被從燃料電池堆10中排出。 在燃料電池堆10停機(jī)時(shí)，存在于供應(yīng)集管48和排出集管50之一中的水蒸汽可在集管48、50中冷凝。水通過(guò)邊緣腔80中的毛細(xì)管作用收集，并通過(guò)沿供應(yīng)集管48和排出集管50之一的集管邊緣68、70存在的多個(gè)接縫的自濕潤(rùn)而擴(kuò)散。水最終到達(dá)除水引導(dǎo)部92中的一個(gè)除水引導(dǎo)部，在那里形成裂口 69、71的二級(jí)邊緣84防止自濕潤(rùn)，并且防止水沿邊緣腔80擴(kuò)散并擴(kuò)散到管道區(qū)域76中。收集在邊緣腔80中的水增多，以形成從邊緣腔80突出到除水引導(dǎo)部92中的多個(gè)液滴。在沒(méi)有邊緣腔80的毛細(xì)管力的情況下液滴通過(guò)重力作用流過(guò)除水引導(dǎo)部92，在那里水隨后被從燃料電池堆10中排出。 除水引導(dǎo)部92防止水在供應(yīng)集管48和排出集管50之一內(nèi)擴(kuò)散，并且隨后防止水進(jìn)入管道區(qū)域76或沿管道出口 78形成多個(gè)彎月面。管道區(qū)域76中的水在燃料電池堆10停機(jī)之后可能凍結(jié)，從而妨礙燃料電池堆10重新起動(dòng)，或者導(dǎo)致燃料電池堆10性能變差?？赏ㄟ^(guò)重力作用從電池堆IO有效地去除在燃料電池堆10的工作期間或通過(guò)冷凝收集在集管48、50中的水。結(jié)合有除水引導(dǎo)部92的燃料電池堆10包括基本上沒(méi)有水的管道區(qū)域76，從而導(dǎo)致燃料電池堆10的冷啟動(dòng)性能提高。 應(yīng)意識(shí)到的是，由于消除了對(duì)促進(jìn)從燃料電池堆10的集管48、50除水的附加元件的需求，本雙極板14是節(jié)省成本的。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，雙極板14在防止水進(jìn)入雙極板14的管道區(qū)域76中也是有效的。因此，雙極板14防止燃料電池堆10的管道區(qū)域因水凍結(jié)而被阻塞。 在使用中，除水引導(dǎo)部92提供了最大程度地減少收集在供應(yīng)集管48和排出集管50之一中的水、以及隨后積聚在雙極板14的管道區(qū)域76中的水的節(jié)省成本的方法。
通過(guò)前面的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地確定本發(fā)明的基本特征，并且在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠?qū)Ρ景l(fā)明作出各種改型和變型，以使本發(fā)明適用于各種應(yīng)用和情況。
8
權(quán)利要求
一種用于燃料電池的雙極板，包括第一板，其具有限定第一集管孔口的第一集管邊緣，所述第一集管邊緣具有第一裂口；以及與所述第一板相鄰設(shè)置的第二板，所述第二板具有限定第二集管孔口的第二集管邊緣，所述第二集管邊緣具有第二裂口，所述第一裂口的一部分抵靠所述第二裂口的一部分，所述第一裂口和所述第一集管孔口與所述第二裂口和所述第二集管孔口大致對(duì)齊，所述雙極板具有沿所述第一集管邊緣和所述第二集管邊緣中的一個(gè)的多個(gè)管道出口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的雙極板，其中，所述第一板包括多個(gè)第一裂 口 ，而所述第二板包括多個(gè)第二裂口 ，所述第一和第二裂口的大致對(duì)齊使所述第一集管邊 緣和所述第二集管邊緣中的一個(gè)的具有所述多個(gè)管道出口的第一部分與所述第一集管邊 緣和所述第二集管邊緣中的一個(gè)的第二部分分開(kāi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的雙極板，其中，所述第一集管邊緣與所述第 二集管邊緣分隔開(kāi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于燃料電池的雙極板，其中，所述多個(gè)管道出口形成在所 述第一板與所述第二板之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的雙極板，其中，所述第一裂口和所述第二裂 口中的至少一個(gè)具有大致為矩形的形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的雙極板，其中，所述第一裂口和所述第二裂 口中的一個(gè)具有從大約1毫米至大約5毫米的寬度、以及從大約1毫米至大約3毫米的深 度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的雙極板，其中，所述第一裂口和所述第二裂 口具有二級(jí)邊緣抵靠部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的雙極板，其中，所述第一集管孔口和所述第 二集管孔口形成燃料電池堆陽(yáng)極供應(yīng)集管、燃料電池堆陽(yáng)極排出集管、燃料電池堆陰極供 應(yīng)集管、和燃料電池堆陰極排出集管中的一個(gè)的一部分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于燃料電池的雙極板，其中，所述第一集管邊緣和所述第 二集管邊緣中的一個(gè)包括巻邊。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的雙極板，其中，所述第一裂口和所述第二裂 口中的一個(gè)的寬度大于從所述第一集管邊緣至所述第二集管邊緣的距離。
11. 一種燃料電池，包括用于燃料電池的一對(duì)雙極板，用于燃料電池的所述雙極板中的每個(gè)雙極板都具有第 一板，其具有限定第一集管孔口的第一集管邊緣，所述第一集管邊緣具有第一裂口 ；和與所 述第一板相鄰設(shè)置的第二板，所述第二板具有限定第二集管孔口的第二集管邊緣，所述第 二集管邊緣具有第二裂口 ，所述第一裂口的一部分抵靠所述第二裂口的一部分，所述第一 裂口和所述第一集管孔口與所述第二裂口和所述第二集管孔口大致對(duì)齊，所述雙極板具有 沿所述第一集管邊緣和所述第二集管邊緣中的一個(gè)的多個(gè)管道出口 ；以及膜電極組件，其設(shè)置在用于燃料電池的所述一對(duì)雙極板之間，該膜電極組件具有限定 第三集管孔口的第三集管邊緣，所述第三集管邊緣具有第三裂口 ，所述第三裂口和所述第 三集管孔口與所述第一裂口和所述第二裂口以及所述第一集管孔口和所述第二集管孔口大致對(duì)齊。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池，其中，所述第一板包括多個(gè)第一裂口，而所述第 二板包括多個(gè)第二裂口 ，所述第一和第二裂口的大致對(duì)齊使所述第一集管邊緣和所述第二 集管邊緣中的一個(gè)的具有所述多個(gè)管道出口的第一部分與所述第一集管邊緣和所述第二 集管邊緣中的一個(gè)的第二部分分開(kāi)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的燃料電池，其中，所述多個(gè)管道出口形成在所述第一板與 所述第二板之間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的燃料電池，其中，所述第一裂口和所述第二裂口中的至少 一個(gè)具有大致為矩形的形狀。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的燃料電池，其中，所述第一裂口和所述第二裂口具有二級(jí) 邊緣抵靠部。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池，其中，所述第一集管孔口和所述第二集管孔口 形成燃料電池堆陽(yáng)極供應(yīng)集管、燃料電池堆陽(yáng)極排出集管、燃料電池堆陰極供應(yīng)集管、和燃 料電池堆陰極排出集管中的一個(gè)的一部分。
17. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的燃料電池，其中，所述第一裂口和所述第二裂口中的一個(gè) 的寬度大于從所述第一集管邊緣至所述第二集管邊緣的距離。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池，其中，所述第一裂口和所述第二裂口的大致豎 向?qū)R形成了除水引導(dǎo)部。
19. 一種燃料電池堆，包括多個(gè)燃料電池，所述燃料電池中的一個(gè)燃料電池包括用于燃料電池的一對(duì)雙極板和設(shè) 置在用于燃料電池的一對(duì)雙極板之間的膜電極組件，用于燃料電池的所述雙極板中的每個(gè) 雙極板具有第一板，其具有限定第一集管孔口的第一集管邊緣，所述第一集管邊緣具有第 一裂口 ；和與所述第一板相鄰設(shè)置的第二板，所述第二板具有限定第二集管孔口的第二集 管邊緣，所述第二集管邊緣具有第二裂口 ，所述第一裂口的一部分抵靠所述第二裂口的一 部分，所述第一裂口和所述第一集管孔口與所述第二裂口和所述第二集管孔口大致對(duì)齊， 所述雙極板具有沿所述第一集管邊緣和所述第二集管邊緣中的一個(gè)的多個(gè)管道出口 ；所述 膜電極組件具有限定第三集管孔口的第三集管邊緣，所述第三集管邊緣具有第三裂口 ，所 述第三裂口和所述第三集管孔口與所述第一裂口和所述第二裂口以及所述第一集管孔口 和所述第二集管孔口大致對(duì)齊。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的燃料電池堆，其中，所述第一裂口和所述第二裂口的大致豎向?qū)R形成了除水引導(dǎo)部。
全文摘要
本發(fā)明涉及雙極板集管成形特征。一種燃料電池板，包括第一板，其具有限定第一集管孔口的第一集管邊緣，第一集管邊緣具有第一裂口；和大致對(duì)齊的第二板，其具有限定第二集管孔口的第二集管邊緣，第二集管邊緣具有第二裂口。本發(fā)明公開(kāi)了非常適于在車載燃料電池堆中使用的燃料電池板，該燃料電池板用于從燃料電池堆集管中除水。
文檔編號(hào)H01M8/02GK101728548SQ20091020650
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者J·A·洛克, J·P·奧維簡(jiǎn), S·J·斯潘塞, T·A·特拉波德 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司