用于燃料电池堆的双极板组件制造技术

双极板组件可以包括阴极流场板和阳极流场板。阴极流场板具有限定在第一多个肋之间用作氧化剂的路径的第一多个流动通道、限定第二多个肋的用作冷却剂的路径的第二多个流动通道。阳极流场板具有限定在第三多个肋之间用作燃料的路径的第三多个流动通道以及限定在第四多个肋之间用作冷却剂的路径的第四多个流动通道。第一进气歧管接收氧化剂、冷却剂或两者，并且第二进气歧管接收燃料。并且第二进气歧管接收燃料。并且第二进气歧管接收燃料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料电池堆的双极板组件


[0001]本主题总体上涉及燃料电池堆，并且更具体地涉及用于燃料电池堆的双极板组件。

技术介绍

[0002]燃料电池堆包括多个燃料电池，其中燃料和氧化剂之间可以发生化学反应。化学反应可以将燃料和氧化剂的化学能转化为电能。化学反应发生在每个燃料电池的阳极和阴极处。燃料电池堆包括用于向燃料电池提供燃料和氧化剂的双极板组件。双极板组件可以包括在一侧上的阴极流动通道和在相对侧上的阳极流动通道。双极板组件可以位于两个相邻电池之间，其中阴极流动通道可以向一个燃料电池的阴极提供氧化剂，并且阳极流动通道可以向相邻燃料电池的阳极提供燃料。因此，双极板组件可以分隔两个相邻的燃料电池。
附图说明
[0003]详细描述参考附图提供。在附图中，附图标记最左边的数字表示该附图标记首次出现的附图。在所有附图中，相同的标号用于指代相似的特征和部件。
[0004]图1a示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的立体图；
[0005]图1b示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的侧视图；
[0006]图2示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的分解视图；
[0007]图3示出了根据本主题实施方式的第一燃料电池和双极板组件的分解视图。
[0008]图4示出了根据本主题实施方式的双极板组件的分解视图；
[0009]图5a示出了根据本主题实施方式的双极板组件的立体图；
[0010]图5b示出了根据本主题实施方式的沿图5a中的截面A
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A截取的双极板组件的截面视图；
[0011]图6a示出了根据本主题实施方式的双极板组件的阳极流场板的立体图；
[0012]图6b示出了根据本主题实施方式的图6a所示视图部分的放大视图；
[0013]图6c示出了根据本主题实施方式的双极板组件的阳极流场板的后视图；
[0014]图7示出了根据本主题实施方式的双极板组件的阳极流场板；
[0015]图8示出了根据本主题实施方式的双极板组件的阳极流场板的后视图；
[0016]图9示出了根据本主题实施方式的双极板组件的阳极流场板；
[0017]图10示出了根据本主题实施方式的双极板组件的阳极垫圈；
[0018]图11示出了根据本主题实施方式的双极板组件的阴极流场板；
[0019]图12示出了根据本主题实施方式的双极板组件的阴极流场板的立体图；
[0020]图13示出了根据本主题实施方式的双极板组件的阴极垫圈；
[0021]图14示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的膜电极组件(MEA)；
[0022]图15示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的第一集电板；
[0023]图16示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的入口端板；
[0024]图17a示出了根据本主题实施方式的燃料电池系统；
[0025]图17b示出了根据本主题实施方式的燃料电池系统的分解视图；
[0026]图18示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆；
[0027]图19示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆；
[0028]图20示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的分解视图；
[0029]图21示出了根据本主题实施方式的设置在第一燃料电池和第二燃料电池之间的双极板组件的分解视图；
[0030]图22示出了根据本主题实施方式的双极板组件的阳极流场板的立体图；
[0031]图23示出了根据本主题实施方式的图22所示视图的一部分的放大视图；
[0032]图24示出了根据本主题实施方式的双极板组件的阳极流场板；
[0033]图25示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的MEA；
[0034]图26a示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的第一集电板的前视图；
[0035]图26b示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的第一集电板的后视图；
[0036]图27a示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的入口端板的前视图；
[0037]图27b示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的入口端板的截面视图；
[0038]图28a示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的出口端板的前视图；
[0039]图28b示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的出口端板的截面视图；
[0040]图29示出了根据本主题实施方式的燃料电池堆的再循环单元；和
[0041]图30示出了根据本主题实施方式的制造双极板组件的方法。
具体实施方式
[0042]燃料电池堆可以包括定位于燃料电池堆相邻燃料电池之间的双极板组件。双极板组件可以在一侧上具有阴极流动通道以向一个燃料电池提供氧化剂，并且在相对侧上具有阳极流动通道以向相邻的燃料电池提供燃料。
[0043]在燃料电池堆的一些应用中，比如在运输应用中，双极板组件由石墨制成，因为其具有高耐腐蚀性、高化学稳定性和高导热性。然而，由石墨制成的双极板组件将具有相对较大的厚度，因为石墨只有在较高的厚度下才表现出较好的机械性能。厚度的增加会增加燃料电池堆的尺寸和重量。此外，由于尺寸和重量增加，很难组装燃料电池堆的部件。
[0044]燃料电池必须保持在特定的温度范围内，以确保令人满意的性能。然而，在每个燃料电池中发生的化学反应释放热量，这增加了燃料电池的温度。为了保持燃料电池的温度，可以在燃料电池堆中邻近一些燃料电池提供冷却剂流场板。冷却剂流场板包括流通冷却剂的流动通道。然而，冷却剂流场板的提供增加了燃料电池堆的重量。此外，随着燃料电池数量的增加，冷却剂流场板的数量也增加。这可能导致燃料电池堆的尺寸增加。此外，邻近一些燃料电池的冷却剂流场板的布置导致一些燃料电池冷却，而剩下一些燃料电池不冷却。燃料电池堆上的这种不均匀冷却降低了燃料电池堆的性能。
[0045]在一些情况下，空气既可用作冷却剂，也可用作氧化剂，并且氧化剂和冷却剂共用一个歧管。因此，冷却剂和氧化剂可能必须以相同的流速提供到燃料电池堆中。在一些情况下，氧化剂和冷却剂可能必须在燃料电池堆中以不同的流速提供。特别地，当燃料电池的温度增加时，冷却剂的流速可能必须增加以降低燃料电池的温度，而不增加氧化剂的流速。氧
化剂和冷却剂共用歧管可以防止以不同的流速提供氧化剂和冷却剂，这会降低燃料电池堆的性能。为了防止共用歧管对燃料电池性能的影响，分别提供冷却剂歧管和氧化剂歧管。然而，在这样的情况下，需要使用单独的氧化剂导管和冷却剂导管。使用单独的氧化剂导管和冷却剂导管增加了燃料电池的制造和维护成本。
[0046]本主题涉及用于燃料电池堆的双极板组件。通过本主题实施方式，可以减少双极板组件的重量和燃料电池堆的重量。此外，可以消除单独冷却剂流场板的使用。此外，可以在燃料电池堆上产生均匀的冷却，从而提高燃料电池的性能。
[0047]根据示例性实施方式，用于燃料电池堆的双极板组件包括阴极流场板和阳极流场板。阴极流场板可以包括第一阴极表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于燃料电池堆(100、1800)的双极板组件(204
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1、204
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2、302
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1、2004)，包括：阴极流场板(306、310、2008)，包括：第一阴极表面(512、2104)，具有第一多个肋(500)和第一多个流动通道(502、2106)，所述第一多个流动通道(502、2106)限定在所述第一多个肋(500)之间用作所述燃料电池堆(100、1800)的第一燃料电池(202
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1、2002
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1)的氧化剂的路径；和与所述第一阴极表面(512、2104)相对的第二阴极表面(402)，具有第二多个肋(404)和第二多个流动通道(406)，所述第二多个流动通道(406)限定在所述第二多个肋(404)之间用作冷却剂的路径，其中所述第二多个流动通道(406)与所述第一多个肋(500)互补，并且所述第二多个肋(404)与所述第一多个流动通道(502、2106)互补；阳极流场板(308、312、2010)，包括：第一阳极表面(408、2200)，包括第三多个肋(410、2202)和第三多个流动通道(412、2204)，所述第三多个流动通道(412、2204)限定在所述第三多个肋(410、2202)之间用作所述燃料电池堆(100、1800)的第二燃料电池(202
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2、2002
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2)的燃料的路径；和与所述第一阳极表面(408、2200)相对的第二阳极表面(610、2108)，具有第四多个肋(612)和第四多个流动通道(614、2110)，所述第四多个流动通道(614、2110)限定在所述第四多个肋(612)之间用作冷却剂的路径，其中所述第四多个流动通道(614、2110)与所述第三多个肋(410、2202)互补，并且所述第四多个肋(612)与所述第三多个流动通道(412、2204)互补，其中所述第二阳极表面(610、2108)面向所述第二阴极表面(402)并与所述第二阴极表面(402)接触；第一入口歧管(426、2206)，用于从第一源(1806)接收氧化剂和冷却剂中的至少一者，设置在所述阴极流场板(306、310、2008)上；和第二入口歧管(432、2208)，用于从第二源接收燃料，设置在所述阳极流场板(308、312、2010)上。2.如权利要求1所述的双极板组件(204
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1、204
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2、302
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1、2004)，其中所述第一入口歧管(426、2206)连接到所述第一多个流动通道(502、2106)的入口和所述第二多个流动通道(406)的入口。3.如权利要求1所述的双极板组件(204
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1、204
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1、2004)，其中所述第一入口歧管(426、2206)连接到所述第一多个流动通道(502、2106)的入口以接收氧化剂，并且其中所述双极板组件(204
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1、204
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1、2004)包括：第三入口歧管(2221
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1)连接到所述第二多个流动通道(406)的入口以接收冷却剂。4.如权利要求1所述的双极板组件(204
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1、204
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1、2004)，包括：焊缝，通过将所述阳极流场板(308、312、2010)与所述阴极流场板(306、310、2008)焊接而在所述第一阴极表面(512、2104)的第一阴极凹槽(510)上形成；所述焊缝上的阴极垫圈(324、328、2014)，用于防止氧化剂泄漏；和在所述第一阳极表面(408、2200)的第一阳极凹槽(444、2230)上的阳极垫圈(322、326、2012)，用于防止燃料泄漏。5.如权利要求1所述的双极板组件(204
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1、204
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2、302
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1、2004)，包括：焊缝(318、320)，通过将所述阳极流场板(308、312、2010)与所述阴极流场板(306、310、2008)焊接而在所述第一阳极表面(408、2200)的第一阳极凹槽(444、2230)上形成；
所述焊缝(318、320)上的阳极垫圈(322、326、2012)，用于防止燃料泄漏；和在所述第一阴极表面(512、2104)的第一阴极凹槽(510)上的阴极垫圈(324、328、2014)，用于防止氧化剂泄漏。6.如权利要求1所述的双极板组件(204
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1、204
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2、302
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1、2004)，其中所述第一入口歧管(426、2206)由所述阴极流场板(306、310、2008)上的第一开口(422)和所述阳极流场板(308、312、2010)上的第二开口(424、2210)形成，所述第二入口歧管(432、2208)由所述阴极流场板(306、310、2008)上的第三开口(428)和所述阳极流场板(308、312、2010)上的第四开口(430、2212)形成，所述第一开口(422)和所述第三开口(428)相对于所述阴极流场板(306、310、2008)的中心彼此垂直地移位，并且所述第二开口(424、2210)和所述第四开口(430、2212)相对于所述阳极流场板(308、312、2010)的中心(604)彼此垂直地移位。7.如权利要求1所述的双极板组件(204
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1、204
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2、302
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1、2004)，包括：第一出口歧管(441、2214)，用于移除氧化剂和冷却剂，其中所述第三多个流动通道(412、2204)中的每一者和所述第四多个流动通道(614、2110)中的每一者都是蛇形图案的，其中所述第一多个流动通道(502、2106)和所述第二多个流动通道(406)彼此平行，并且从所述第一入口歧管(426、2206)延伸到所述第一出口歧管(441、2214)。8.如权利要求1所述的双极板组件(204
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1、204
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2、302
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1、2004)，其中所述阳极流场板(308、312、2010)和所述阴极流场板(306、310、2008)由金属制成。9.如权利要求1所述的双极板组件(204
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1、204
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2、302
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1、2004)，其中所述第一多个肋(500)包括：第一肋(702
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1)和第二肋(702
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2)，所述第一肋(702
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1)和所述第二肋(702
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2)是不相连接的并且彼此移位，其中所述第一多个流动通道(502、2106)包括：旁路通道(700、2236)，在所述第一肋(702
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1)和所述第二肋(702
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2)之间用作燃料的额外路径。10.如权利要求1所述的双极板组件(204
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1、204
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2、302
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1、2004)，其中所述第二入口歧管(432、2208)设置在所述阴极流场板(306、310、2008)和所述阳极流场板(308、312、2010)上，其中：所述第二阳极表面(610、2108)包括比所述阳极流场板(308、312、2010)的中心(604)更靠近所述第二入口歧管(432、2208)的阳极平坦区段(616)，所述第二阴极表面(402)包括比所述阴极流场板(306、310、2008)的中心更靠近所述第二入口歧管(432、2208)的阴极平坦区段，所述阳极流场板(308、312、2010)和所述阴极流场板(306、310、2008)焊接成使得所述阳极平坦区段(616)面向所述阴极平坦区段并与所述阴极平坦区段接触，以防止燃料在所述第二阳极表面(610、2108)上流动。11.如权利要求1所述的双极板组件(204
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1、204
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2、302
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1、2004)，其中：所述第三多个肋(410、2202)包括：第三肋(904)，从所述第二入口歧管(432、2208)延伸，并且具有比所述阳极流场板
(308、312、2010)的中心(604)更靠近所述第二入口歧管(432、2208)的间断(902)；并且所述第四多个流动通道(614、2110)包括：第一流动通道(802)，从所述第二入口歧管(432、2208)延伸并且具有比所述阳极流场板(308、312、2010)的中心(604)更靠近所述第二入口歧管(432、2208)的间断(804)，所述第一流动通道(802)与所述第三肋(904)互补，其中所述第一流动通道(802)的间断(804)用于防止燃料在所述第二阳极表面(610、2108)上流动。12.一种燃料电池堆(100、1800)，包括：第一燃料电池(202
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1、2002
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1)；第二燃料电池(202
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2、2002
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2)；在所述第一燃料电池(202
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1、2002
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1)和所述第二燃料电池(202
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2、2002
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2)之间的双极板组件(204
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1、204
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2、302
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1、2004)，所述双极板组件(204
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1、204
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2、302
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1、2004)包括：阴极流场板(306、310、2008)，包括：第一阴极表面(512、2104)，具有第一多个肋(500)和第一多个流动通道(502、2106)，所述第一多个流动通道(502、2106)限定在所述第一多个肋(500)之间用作所述第一燃料电池(202
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1、2002
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1)的氧化剂的路径；和与所述第一阴极表...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：TVS电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：