[發明專利]燃料電池用單極和雙極板的制造方法

在審

• 申請號: 201910180704.4
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN110311150A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: S·徐;席亮;楊曦
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M8/0206
• 分類號: H01M8/0206;H01M8/0276
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 林偉峰

一種雙極板的制造方法，包括通過沖壓金屬基板形成兩個半板，以形成多個流動通道和從金屬基板的第一表面突出的多個珠粒，其中多個珠粒包括外圍珠粒和一個或多個開孔珠粒，每個開孔珠粒靠近一個或多個開孔位置，并且其中每個珠粒具有凸面和凹面；隨后在模具中壓縮所述多個珠粒，使得每個珠粒的橫截面周長減小。所述半板可以在壓縮之后接合，使得第一半板的第二側的至少部分與第二半板的第二側的至少部分鄰接，并且每個板的所述一個或多個開孔位置對準。珠粒可為梯形。

背景技術

燃料電池系統越來越多地被用作各種應用中的電源。燃料電池系統已經被提議用于電力消耗者，例如車輛，以作為內燃機的替代品。燃料電池還可用作建筑物和住宅中的固定發電廠，用作攝像機、計算機等中的便攜式電源。通常，燃料電池產生用于給電池充電或為電動機供電的電力。

燃料電池是將燃料(如氫氣)和氧化劑(如氧氣)結合起來發電的電化學裝置。氧氣通常由空氣流供應。氫和氧結合在一起形成水。可以使用例如天然氣、甲醇、汽油和煤衍生的合成燃料等其他燃料。

燃料電池采用的基本工藝是高效的、基本無污染的、安靜的、沒有運動部件(除了空氣壓縮機、冷卻風扇、泵和致動器)，并且可以被構造成只留下作為副產品的熱量和水。術語“燃料電池”通常用于指單個電池或多個電池，這取決于其使用環境。所述多個電池通常被捆綁在一起，并被設置成與通常以電串聯設置的多個電池形成堆。由于單個燃料電池可以組裝成不同尺寸的堆，所以系統可以被設計成產生期望的能量輸出水平，為不同的應用提供設計靈活性。

可以提供不同類型的燃料電池，例如磷酸、堿、熔融碳酸鹽、固體氧化物和質子交換膜(Proton Exchange Membrane，PEM)。PEM型燃料電池的基本部件為兩個電極，這兩個電極被聚合物膜電解質隔開。每個電極的一側涂有薄催化劑層。電極、催化劑和膜一起形成膜電極組件(Membrane Electrode Assembly，MEA)。

在通常的PEM型燃料電池中，MEA夾在“陽極”和“陰極”擴散介質(DiffusionMedium，下文中稱為“DM”)或擴散層之間，所述擴散層由彈性的、導電的和透氣的材料如碳織物或紙形成。DM充當陽極和陰極的主要集電器，并為MEA提供機械支撐。DM和MEA被壓在一對導電板之間，導電板用作次級集電器，用于從初級集電器收集電流。在雙極板的情況下，極板在電池堆內部的相鄰電池之間傳導電流，并且在電池堆外部傳導電流(在電池堆末端為單極板的情況下)。

雙極板通常包括兩個薄的、相對的金屬板或半板。其中一個金屬板在其一個外表面上限定了用于將輸送燃料到MEA的陽極的流動路徑。另一個金屬板的外表面限定了輸送氧化劑到MEA的陰極側的流動路徑。當金屬板接合時，接合表面限定了介電冷卻流體的流動路徑。板通常由具有合適強度、導電性和耐腐蝕性的可成形金屬制成，例如316L合金不銹鋼。

可容納超過100塊板的電池堆被壓縮，元件通過螺栓穿過電池堆的角固定在一起，并固定到電池堆末端的框架上。為了防止流體從成對板之間泄漏，經常使用密封件。密封件沿著成對板的外圍邊緣設置。現有技術的密封件包括使用彈性體材料與壓印到雙極板中的珠粒結合。

人們希望生產一種用于在燃料電池系統的板之間密封的金屬珠密封件，其中珠結構防止流體從燃料電池系統泄漏，并且使其成本最小化。

發明內容