模压PEM燃料电池板制造制造技术

提供一种用于燃料电池的隔离板，包括第一支撑元件和从该板的第一表面延伸的一系列第二支撑元件。一系列孔设置在第一支撑元件和该系列第二支撑元件之间，用于传输反应气体通过其中以将其输送到隔离板的流动区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】方法
本专利技术涉及PEM燃料电池，更具体地涉及隔离板结构。
技术介绍
燃料电池已经在许多应用中用作电源。例如，已经提出燃料电池 在电动车动力装置中用来代替内燃机。在质子交换膜(PEM)型燃料 电池中，氢气供应到燃料电池的阳极，氧气作为氧化剂供应到阴极。 PEM燃料电池包括膜电极组件(MEA)，该膜电极组件(MEA)包括薄的 可透过质子的非导电固体聚合物电解质膜，该膜在一面具有阳极催化 剂，在相对一面具有阴极催化剂。MEA夹在一对非多孔性导电元件或 者隔离板之间，该隔离板(1 )用作阳极和阴极的电流集电器，和(2) 包含形成在其中的适合的通道和/或者开口 ，用于将燃料电池气体反 应剂分布在相应阳极和阴极催化剂表面上。术语"燃料电池"通常用来指单体电池或者多个电池(堆叠)， 这取决于具体情况。多个单体电池通常捆绑在一起以形成燃料电池堆 叠，并且通常以电串联的方式布置。堆叠内的每个电池包括上述的膜 电极组件(MEA)，每个这样的MEA提供其电压增量。堆叠内一组相邻 的电池被称为一簇。在PEM燃料电池中，氢气(H2)是阳极反应剂(即，燃料)，并 且氧气是阴极反应剂(即，氧化剂)。氧气能够是纯氧形式(02)或 者空气(02和N2的混合物)。固体聚合物电极通常由诸如全氟磺酸 (perfluoronated sulfonic acid)树脂的离子交换树脂制成。阳极 /阴极通常包括通常支撑在碳颗粒上的精细化的催化剂颗粒，并且与 质子传导树脂混合。催化颗粒通常是昂贵的贵重金属颗粒。由于这些 MEA制造相对昂贵，并且需要一定的条件以用于有效操作，该条件包 括适合的水管理和湿度以及催化剂污垢成分(诸如一氧化碳(CO)) 控制。夹持MEA的导电板可以在其面上包含槽阵列，该槽阵列限定出反应剂流动区域以将燃料电池气态反应剂(即，空气形式的氢气和氧气) 分布在相应的阴极和阳极的表面上。这些反应剂流动区域一般包括之间限定多个通道的槽脊Uand)，气态反应剂从流动通道的一端的供 应集管通过该通道流到流动通道的相对端的出气集管。在传统的隔离板中，通道限定在平面的确定区域中用于传输通过 隔离板的流。 一旦流传输到隔离板的所期望的表面，限定流动通道的 槽脊使流通过隔离板表面。通常，通道布置在隔离板上经过高度变化 的位置处。一种用于制造隔离板的方法包括在模压过程中形成高度变化或槽 脊。随后，通道形成在模压板上期望的位置处。在具有预形成高度变 化的板中形成通道的过程会是困难的和成本不菲。
技术实现思路
本专利技术提供用于PEM燃料电池的隔离板，包括从隔离板的平坦表 面延伸的第一支撑元件，和从隔离板的该平坦表面延伸的第二支撑元 件，其中平坦表面限定有设置在第一支撑元件和第二支撑元件之间的 孔，用于允许反应气体流动通过其中。见。应该理解到尽管表明了本专利技术优选实施例，但详细描述和具体示; 例意在仅仅示例的目的，不意在限制本专利技术的范围。附图说明本专利技术从详细的描述和附图中得到更充分的理解，其中 图1是示例性电池堆叠的一部分的剖视图2A是根据本专利技术的原理的隔离板的局部透视图，其中示出第 一集管部分；图2B是图2A的隔离板的局部透视图，其中示出第二集管部分；图3是图2A的隔离板的入口区域的细节透视图4是图2A的隔离板的出口区域的细节透视图5是根据本专利技术的附加特征的隔离板的局部透视图；和图6是根据附加特征的入口孔或者出口孔的平面视图。具体实施例方式下面优选实施例的描述本质上仅仅是示例性，无论如何不意在限 定本专利技术、其应用或者使用。开始参照图1，图示了燃料电池堆叠10的一部分的剖视图。燃料 电池堆叠10包括一系列燃料电池12。每个燃料电池12包括夹在隔离 板16之间的膜电极组件(MEA) 14。扩散介质18设置在MEA14和每 个隔离板16之间。阳极反应剂(即，氢气)和阴极反应剂(即，氧 气)由隔离16分配以在MEA14上反应。在一个情况下，隔离板16组合为双极板20。每个双极板20包括 阳极隔离板16a和阴极隔离板16c。阳极隔离板16a具有阳极面22和 冷却剂面24a。阳极流动区域26形成在阳极面22中，并且部分冷却 剂流动区域28a形成在冷却剂面24a中。阴极隔离板16c包括阴极面 30和冷却剂面24c。阴极流动区域32形成在阴极面30，并且部分冷 却剂流动区域28c形成在冷却剂面24c中。阳极隔离板16a和阴极隔 离板16c堆叠在一起，使得冷却剂面24a和24c彼此相邻。根据本发 明，冷却剂面24a和24c的部分冷却剂流动区域28a和28c对齐形成 具有流动区域几何结构的流体通道。如当前所优选的，阳极和阴极16a和16c是可以通过将更详述的 模压和成形操作形成的金属板(优选为不锈钢)。本
的一般 人员将认识到可以利用其它适合的材料和制造工艺用于阳极和阴极 16a和16c 继续参考图1,还参考图2A-图4，将详述双极板20的阳极板16a。 具体参照图2A，阳极板16a包括将第一反应剂分布在双极板20上的 第一反应剂入口集管40。第二反应剂入口集管42布置在阳极板16a 上，用于将第二反应剂分布在双极板20上。冷却剂入口集管44与冷 却剂流动区域28a和28c流体相通。具体参照图2B，阳极16a包括第一反应剂出口集管50用于排出 第一反应剂、第二反应剂出口集管52用于将第二反应剂排出、和冷 却剂出口集管54用于排出冷却剂。阳极板16a构造成通过设置在阳极板16a中入口区域62处的入口 孔或者多个入口孔60接收阳极反应气体(图3)。入口孑L 60沿着阳极板16a以大致线性图案布置。同样，阳极板16a包括设置在阳极板16a 中的出口区域72处的出口孑L 70 (图4)。出口孔或者多个出口孑L 70 沿着阳极板16a以大致线性图案布置。布置在阳极面22上的阳极流 动区域26可用于将阳极反应气体从入口区域62流通到出口区域72。 孔60和/或者70还能够以交错图案布置或者以短轴对齐。例如，如 在图6中所示，入口孔60，示出交错在入口区域62，中。现在具体参照图3,将更加详细描述阳极入口区域62。阳极入口 区域62包括以大致线性图案靠近入口孔60布置的一系列第一支撑元 件80。该系列第一支撑元件80从阳极面"的大致平坦的第一表面82 延伸，并且在大致平坦的第二表面84终止。第一表面82和第二表面 84分别限定彼此隔开的第一和第二平面A和B。第二支撑元件90从 阳极面22的平坦的第一表面82延伸，并且在第二表面94终止。第 一支撑元件80和第二支撑元件90的相应的第二表面84和94大致共 面。如所示，入口孔60置于该系列第一支撑元件80和第二支撑元件 90之间。入口孔60形成在阳极面22的第一平坦表面82中或者在第 一平坦和第二平坦表面82和84之间的中间平面表面中。现在具体参照图4，将更详细描述阳极出口区域72。阳极出口区 域72包括以大致线性图案靠近出口孔70布置的一系列第三支撑元件 100。该系列第三支撑元件IOO从阳极面22的大致平坦的第一表面82 延伸，并且在与第二平面B共面的第二表面104处终止。第四支撑元 件110从阳极面22的平坦第一表面82延伸，并且在第二表面114处 终止。第四支撑元件110还由多个指状部分118限定。第三支撑元件 100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ＰＥＭ燃料电池的隔离板，包括：　板部件；　第一支撑元件，从所述板部件的平坦表面延伸；和　第二支撑元件，从所述板部件的所述平坦表面延伸；　其中，所述平坦表面限定有置于所述第一支撑元件和所述第二支撑元件之间的孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA洛克，SJ斯潘塞，CM马西格利奥，
申请(专利权)人：通用汽车公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]