具有能量衰减凸缘的燃料电池制造技术

一种燃料电池系统，包括多个堆叠的双极板组件。多个堆叠的双极板组件中的每一个包括第一子垫片，该第一子垫片包括第一外围边缘。第一子垫片支撑第一膜电极组件MEA。第二子垫片包括第二外围边缘。第二子垫片支撑第二MEA。双极板设置在第一子垫片和第二子垫片之间。双极板具有限定接收阴极流体的第一多个通道的第一侧，限定接收阳极流体的第二多个通道的第二侧，以及限定在第一子垫片和第二子垫片之间的多个冷却剂通道。密封凸缘围绕双极板延伸。密封凸缘抵靠密封第一子垫片和第二子垫片。能量衰减凸缘围绕双极板延伸并与密封凸缘隔开。衰减凸缘围绕双极板延伸并与密封凸缘隔开。衰减凸缘围绕双极板延伸并与密封凸缘隔开。

【技术实现步骤摘要】
具有能量衰减凸缘的燃料电池


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，更具体地，涉及一种具有能量衰减凸缘的燃料电池。

技术介绍

[0002]燃料电池被用于在各种车辆中产生电能。电能可以存储在电池中和/或被引导至电动机以向车辆提供动力。在典型的燃料电池中，如聚合物电解质膜燃料电池，离子传输膜夹在一对催化电极之间，其进一步夹在两个气体扩散层之间以形成膜电极组件(MEA)。当气体还原剂(如氢气)形式的第一反应物通过第一气体扩散层被引入阳极电极并被离子化时，发生电化学反应。然后，第一反应物通过离子传输材料。在通过离子传输材料后，第一反应物与气体氧化剂形式的第二反应物结合，第二反应物例如通过第二气体扩散层引入阴极的氧气。反应物结合形成水。离子化中释放的电子以DC电流的形式经由外部电路行进到阴极，该外部电路通常包括诸如电动机的负载。
[0003]MEA通常形成堆叠以形成燃料电池。相邻的MEA被一系列反应物通道相互分隔开，其通常为不透气双极板的形式。双极板(bipolar plate)除了促进反应物的流动之外，还为堆叠提供支撑。每个双极板包括一个或多个防止反应物离开MEA的密封凸缘。在碰撞事件中，最靠近碰撞点的前侧电池单元受到有效的正加速力，而最远离碰撞点的后侧电池单元受到有效的负加速力。因此，前侧电池单元趋向于经受增大的密封力，而后侧电池单元趋向于经受减小的密封力。
[0004]随着前侧电池单元上的密封力增加，超过密封上限的风险也增加。类似地，随着后侧电池单元上的密封力减小，低于最小密封力的风险也减小。超过密封力的上限或低于密封力的下限会导致密封凸缘变形。密封凸缘变形会影响每个电池的完整性，并可能导致第一反应物、第二反应物和/或冷却剂的泄漏。因此，希望提供一种具有能量衰减密封凸缘的燃料电池，以提高结构完整性和抗冲击性。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种包括多个堆叠的双极板组件的燃料电池系统。多个堆叠的双极板组件中的每一个包括第一子垫片，该第一子垫片包括第一外围边缘。第一子垫片支撑第一膜电极组件(MEA)。第二子垫片包括第二外围边缘。第二子垫片支撑第二MEA。双极板设置在第一子垫片和第二子垫片之间。双极板具有限定接收阴极流体的第一多个通道的第一侧，限定接收阳极流体的第二多个通道的第二侧，以及限定在第一子垫片和第二子垫片之间的多个冷却剂通道。密封凸缘围绕双极板延伸。密封凸缘抵靠密封第一子垫片和第二子垫片。能量衰减凸缘围绕双极板延伸并与密封凸缘隔开。
[0006]除了这里描述的一个或多个特征之外，能量衰减凸缘包括围绕双极板的第一部分延伸的第一部分和围绕双极板的第二部分延伸的第二部分。
[0007]除了这里描述的一个或多个特征之外，第一部分不连接到第二部分。
[0008]除了这里描述的一个或多个特征之外，密封凸缘是围绕双极板而连续的。
[0009]除了本文所述的一个或多个特征之外，密封凸缘包括第一刚度，能量衰减密封凸缘包括不同于第一刚度的第二刚度。
[0010]除了这里描述的一个或多个特征之外，第二刚度在比第一刚度大约第一刚度的一半至约5倍之间。
[0011]除了这里描述的一个或多个特征之外，双极板由金属形成。
[0012]除了这里描述的一个或多个特征之外，双极板由非金属形成。
[0013]本专利技术还公开了一种动力系统，包括电动机和具有多个堆叠的双极板组件的燃料电池系统。多个堆叠的双极板组件中的每一个包括第一子垫片，该第一子垫片包括第一外围边缘。第一子垫片支撑第一膜电极组件(MEA)。第二子垫片包括第二外围边缘。第二子垫片支撑第二MEA。双极板设置在第一子垫片和第二子垫片之间。双极板具有限定接收阴极流体的第一多个通道的第一侧，限定接收阳极流体的第二多个通道的第二侧，以及限定在第一子垫片和第二子垫片之间的多个冷却剂通道。密封凸缘围绕双极板延伸。密封凸缘抵靠密封第一子垫片和第二子垫片。能量衰减凸缘围绕双极板延伸并与密封凸缘隔开。
[0014]除了这里描述的一个或多个特征之外，能量衰减凸缘包括围绕双极板的第一部分延伸的第一部分和围绕双极板的第二部分延伸的第二部分。
[0015]除了这里描述的一个或多个特征之外，第一部分不连接到第二部分。
[0016]除了本文所述的一个或多个特征之外，密封凸缘包括第一刚度，能量衰减密封凸缘包括不同于第一刚度的第二刚度。
[0017]除了这里描述的一个或多个特征之外，第二刚度在比第一刚度大约第一刚度的一半至约5倍之间。
[0018]除了这里描述的一个或多个特征，双极板由金属形成。
[0019]本专利技术还公开了一种包括车身和布置在车身中的动力系统的车辆。该动力系统包括电动机和燃料电池系统，该燃料电池系统包括多个堆叠的双极板组件。多个堆叠的双极板组件中的每一个包括第一子垫片，该第一子垫片包括第一外围边缘。第一子垫片支撑第一膜电极组件(MEA)。第二子垫片包括第二外围边缘。第二子垫片支撑第二MEA。双极板设置在第一子垫片和第二子垫片之间。双极板具有限定接收阴极流体的第一多个通道的第一侧，限定接收阳极流体的第二多个通道的第二侧，以及限定在第一子垫片和第二子垫片之间的多个冷却剂通道。密封凸缘围绕双极板延伸。密封凸缘抵靠密封第一子垫片和第二子垫片。能量衰减凸缘围绕双极板延伸并与密封凸缘隔开。
[0020]除了这里描述的一个或多个特征，能量衰减凸缘包括围绕双极板的第一部分延伸的第一部分和围绕双极板的第二部分延伸的第二部分。
[0021]除了这里描述的一个或多个特征之外，第一部分不连接到第二部分。
[0022]除了本文所述的一个或多个特征之外，密封凸缘包括第一刚度，能量衰减密封凸缘包括不同于第一刚度的第二刚度。
[0023]除了这里描述的一个或多个特征之外，第二刚度在比第一刚度大约第一刚度的一半至约5倍之间。
[0024]除了这里描述的一个或多个特征之外，双极板由金属形成。
[0025]当结合附图时，从以下详细描述中，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
[0026]其他特征、优点和细节仅通过示例的方式出现在以下详细描述中，详细描述参考附图，其中：
[0027]图1示出了根据非限制性示例的包括具有燃料电池系统的动力系统的车辆，燃料电池系统具有多个堆叠的双极板组件，每个双极板组件具有能量衰减凸缘；
[0028]图2是示出根据非限制性示例的图1的动力系统的框图；
[0029]图3示出了根据非限制性示例的图1的燃料电池系统的堆叠双极板组件；
[0030]图4是图3中堆叠的双极板组件之一的部分的分解视图；
[0031]图5示出了根据非限制性示例的沿线4
‑
4截取的图3的双极板组件的局部的俯视截面图。
具体实施方式
[0032]以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，包括：多个堆叠的双极板组件，所述多个堆叠的双极板组件中的每一个包括：第一子垫片，包括第一外围边缘，该第一子垫片支撑第一膜电极组件MEA；第二子垫片，包括第二外围边缘，该第二子垫片支撑第二膜电极组件MEA；双极板，其设置在第一子垫片和第二子垫片之间，该双极板具有限定接收阴极流体的第一多个通道的第一侧、限定接收阳极流体的第二多个通道的第二侧、以及限定在第一子垫片和第二子垫片之间的多个冷却剂通道；密封凸缘，其围绕所述双极板延伸，所述密封凸缘抵靠密封第一子垫片和第二子垫片；以及能量衰减凸缘，其围绕所述双极板延伸，并与所述密封凸缘隔开。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述能量衰减凸缘包括围绕双极板第一部分延伸的第一部分和围绕双极板第二部分延伸的第二部分。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述第一部分不连接到所述第二部分。4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述密封凸缘是围绕双极板而连续的。5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述密封凸缘包括第一刚度，所述能量衰减凸缘包括不同于所述第一刚度的第二刚度。6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中，所述第二刚度在比所述第一刚度大所述第一刚度的大约一半至大约五倍之间。7.根据权利要求1的燃料电池系统，其中，双极板由金属形成。8.根据权利要求1的燃料电池系统，其中，双极板由非金属形成。9.一种动力系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：YH莱，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：