燃料电池端子板、这种板的制造方法及包含这种板的燃料电池技术

一种在燃料电池堆的前端处接合于燃料电池单元（４０）的前端子板（３１），该前端子板在要接合于燃料电池单元（４０）的侧面上形成有金属镀层（３１ｂ）。金属镀层（３１ｂ）形成为覆盖板（３１ａ）的表面，且金属镀层（３１ｂ）的表面是平的。金属镀层（３１ｂ）在面对燃料电池单元（４０）的电极区域的面对电极区域（３１ｃ）的厚度不同于金属镀层（３１ｂ）在围绕面对电极区域（３１ｃ）的外围区域（３１ｄ）的厚度，并且金属镀层（３１ｂ）在外围区域（３１ｄ）的厚度大于金属镀层（３１ｂ）在面对电极区域（３１ｃ）的厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃料电池端子板，所述燃料电池端子板用于收集由燃料电池通 过氢与氧之间的电化学反应生成的电力；用于制造这种板的方法；以及包含这种板的燃料 电池。
技术介绍
当在燃料电池中通过氢与氧之间的电化学反应生成电力时不可避免地产生水。在 固体电解质膜式燃料电池的情况下，因为电解质膜需要保持潮湿，所以燃料气体常常与水 蒸气一起供应至燃料电池。此外，为了将燃料电池的温度维持于用于电化学反应的适当温 度，冷却剂循环经过燃料电池。因此，在作为燃料电池的电力生成元件的每个燃料电池单元 中，将燃料电池与相邻的燃料电池单元隔开的隔离件在由燃料电池的电力生成所产生的电 势被施加于此的情况下可能接触通过电化学反应所产生的水以及包含在气体中的水。因 此，隔离件需要兼具高的耐蚀性和低的接触电阻。此外，除了在施加上述电势的情况下抵抗 水的接触电阻之外，隔离件需要抵抗溶解在所产生的水以及气体中的水中的腐蚀元素的高 的耐蚀性。为此，在日本专利申请公开No. 2001-345109 (JP-A-2001-345109)中所描述的燃 料电池的隔离件的表面应用有兼具高的耐蚀性和低的接触电阻的镀金层。每个燃料电池单元所生成的电力经由设置在燃料电池堆两端的导电端子板来收 集，然后被输出，所述燃料电池堆由彼此叠置的多个燃料电池单元组成。因为端子板收集所 生成的电力并且还用作为燃料气体和冷却剂经由其而分配至各燃料电池单元以及从各燃 料电池单元排出的部分，端子板的耐蚀性需要与隔离件的耐蚀性一样高，并且端子板的接 触电阻需要与隔离件的接触电阻一样低。由于被用于收集所生成的电力，端子板暴露于大电势差中，所以要求用于端子板 的量度不同于用于隔离件的量度。例如，为了防止端子板与冷却剂以及被分配到各燃料电 池单元以及从各燃料电池单元排出的气体中的水接触，在位于燃料电池堆端部处的燃料电 池单元与相应的端子板之间设置导电密封板。尽管这种密封板的使用增加了接触电阻并因 此略微减少了燃料电池堆的电力输出，但是常常被给予较高的优先权以保证高的耐蚀性。 例如，每个端子板的高的耐蚀性和低的接触电阻都能够通过为每个端子板的整个表面镀金 来实现。但是，对于这种情形，因为金很昂贵，所以需要节约用于这种镀覆的金量。
技术实现思路
本专利技术提供了涉及端子板的技术，所述端子板具有覆层，所述覆层具有低电阻和 高耐蚀性(例如，镀金层)并且能够由少量用于所述覆层的材料形成。本专利技术的第一方面涉及一种端子板，端子板接合于燃料电池以收集由燃料电池生 成的电力，燃料电池通过氢与氧之间的电化学反应来生成电力。端子板具有导电板；以及 覆层，覆层具有低的电阻和高的耐蚀性，覆层形成于板经由其接合于燃料电池的板的表面上。覆层的表面是平的。覆层在面对燃料电池的电极区域的面对电极区域的厚度不同于覆 层在围绕面对电极区域的外围区域的厚度，并且，覆层在外围区域的厚度大于覆层在面对 电极区域的厚度收集。上述端子板可以形成为使得板在面对电极区域的厚度与板在外围区域的厚度不 同；并且，板在外围区域的厚度小于板在面对电极区域的厚度。上述端子板可以形成为使得覆层的厚度根据板的厚度来设定，从而使端子板的厚 度均勻。上述端子板可以形成为使得覆层在面对电极区域的厚度为大约0. 5 μ m至4 μ m， 并且覆层在外围区域的厚度为大约5 μ m至15 μ m。上述端子板通过形成于所述板上的所述覆层结合于所述燃料电池。所述覆层的表 面是平的并且所述覆层具有低的电阻和高的耐蚀性。所述覆层可以通过例如镀金而容易地 形成。所述覆层的厚度不一致。即，所述覆层的位于面对所述燃料电池的电极区域的面对 电极区域中的厚度不同于所述覆层的位于围绕所述面对电极区域的外围区域中的厚度。所 述覆层的位于外围区域中的厚度大于所述覆层的位于所述面对电极区域中的厚度。尽管位于面对电极区域中的覆层与燃料电池接触，但是分配到燃料电池以及从燃 料电池排出的燃料气体和冷却剂不直接接触位于面对电极区域中的覆层。因此，尽管位于 面对电极区域中的覆层需要减小端子板与燃料电池之间的接触电阻，但是不需要具有高的 耐蚀性，即，不需要被制造地较厚。如此，即使覆层在面对电极区域中是薄的，只要能够充分 降低接触电阻也不会导致任何问题。另一方面，在围绕面对电极区域的外围区域中，端子板还用作为分配到燃料电池 以及从燃料电池排出的燃料气体和冷却剂的部分通道，因此，包含在冷却剂、气体中的水、 以及包含在它们中的腐蚀性成分可能与端子板的表面接触。因此，将所述覆层的位于外围 区域中的厚度制造厚以实现高耐蚀性和低接触电阻。这相比当所述覆层形成为具有一致的 厚度时而言减少了形成所述覆层所需要的材料量。例如，上述端子板可以形成如下。首先，板形成为使得板的位于面对电极区域中的 厚度和板的位于外围区域中的厚度是不同的，并且板的位于外围区域中的厚度小于板的位 于面对电极区域中的厚度。以此方式，板的位于外围区域中的厚度越小，则可以使覆层的位 于外围区域中的厚度越大。即，首先，在板的厚度小的外围区域中形成覆层(例如，通过镀 金形成覆层)，然后，在覆层的位于外围区域中的表面以及板的位于面对电极区域中的表面 上形成薄覆层。以此方式，获得这样的覆层具有平表面且具有在外围区域中大而在面对电 极区域中小的厚度。上述端子板可以形成为使得在其上形成有覆层的板的外围区域中形成有开口， 燃料气体和冷却剂通过开口分配到燃料电池和从燃料电池排出；并且覆层的厚度仅在围绕 各个开口的围绕开口区域处大。上述端子板可以形成为使得覆层在除围绕开口区域之外的外围区域的厚度与覆 层在面对电极区域的厚度彼此相等。在其上形成有覆层的板的外围区域中形成有开口，燃料气体和冷却剂通过该开口 分配到燃料电池和从燃料电池排出的情形下，覆层可以形成为使得覆层的厚度仅在围绕各 个开口的围绕开口区域处大。根据这种结构，覆层的厚度在接触被分配到燃料电池以及从燃料电池排出的冷却剂和燃料气体中所包含的水的围绕开口区域处被制造成厚的，实现了 在围绕开口区域处的高耐蚀性。这进一步减少了形成覆层所需要的材料量并且实现了低的 接触电阻以及高的耐蚀性。上述端子板可以形成为使得覆层是通过镀金形成的。上述端子板可以形成为使得燃料电池为闭端式；在燃料电池的两端均设置端子 板；并且仅在其中一个端子板上形成有覆层的厚度的差异。本专利技术的第二方面涉及用于制造根据本专利技术第一方面的端子板的方法。该方法包 括形成板使得板的厚度在外围区域中比在面对电极区域中小；在外围区域中形成覆层； 以及在外围区域和面对电极区域中形成覆层。上述端子板可以用于如下所述构造的燃料电池单元。本专利技术的第三方面涉及一种燃料电池，所述燃料电池具有燃料电池堆，燃料电池 堆由彼此挨着地层叠的多个燃料电池单元构成，多个燃料电池单元通过氢与氧之间的电化 学反应来生成电力；端子板，端子板分别在燃料电池堆的两端接合于燃料电池单元以收集 由燃料电池堆所生成的电力；以及夹紧机构，夹紧机构在一对彼此面对的端板之间将燃料 电池堆和端子板夹紧在一起。每个端子板具有导电板和覆层，覆层具有低的电阻和高的耐 蚀性，并且覆层形成于板经由其接合于燃料电池的板的表面上，覆层的表面是平的。覆层在 面对燃料电池的电极区域的面对电极区域的厚度不同于覆层在围绕面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种端子板，所述端子板接合于燃料电池以收集由所述燃料电池生成的电力，所述燃料电池通过氢与氧之间的电化学反应来生成所述电力，其特征在于包括：导电板；以及覆层，所述覆层具有低的电阻和高的耐蚀性，所述覆层形成于所述板经由其接合于所述燃料电池的所述板的表面上，所述覆层的表面是平的，其中，所述覆层在面对所述燃料电池的电极区域的面对电极区域的厚度不同于所述覆层在围绕所述面对电极区域的外围区域的厚度，并且，所述覆层在所述外围区域的厚度大于所述覆层在所述面对电极区域的厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-12-7 2007-316853一种端子板，所述端子板接合于燃料电池以收集由所述燃料电池生成的电力，所述燃料电池通过氢与氧之间的电化学反应来生成所述电力，其特征在于包括导电板；以及覆层，所述覆层具有低的电阻和高的耐蚀性，所述覆层形成于所述板经由其接合于所述燃料电池的所述板的表面上，所述覆层的表面是平的，其中，所述覆层在面对所述燃料电池的电极区域的面对电极区域的厚度不同于所述覆层在围绕所述面对电极区域的外围区域的厚度，并且，所述覆层在所述外围区域的厚度大于所述覆层在所述面对电极区域的厚度。2.如权利要求1所述的端子板，其中所述板在所述面对电极区域的厚度与所述板在所述外围区域的厚度不同；并且， 所述板在所述外围区域的厚度小于所述板在所述面对电极区域的厚度。3.如权利要求2所述的端子板，其中，所述覆层的厚度根据所述板的厚度来设定，从而 使所述端子板的厚度均勻。4.如权利要求1所述的端子板，其中所述覆层在所述面对电极区域的厚度为大约0. 5 μ m至4 μ m，并且 所述覆层在所述外围区域的厚度为大约5 μ m至15 μ m。5.如权利要求1至4中任一项所述的端子板，其中在其上形成有所述覆层的所述板的所述外围区域中形成有开口，燃料气体和冷却剂通 过所述开口分配到所述燃料电池和从所述燃料电池排出；并且 所述覆层的厚度仅在围绕各个所述开口的围绕开口区域处大。6.如权利要求5所述的端子板...

【专利技术属性】
技术研发人员：国武和久，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]