[发明专利]燃料电池隔板组件

说明书

技术领域

本发明主要涉及燃料电池。特别是，本发明涉及用于燃料电池的隔板组件。

背景技术

燃料电池是众所周知的。阳极和阴极在适当的运行条件下按照已公知的方式运行从而产生电能。阴极和阳极通常通过隔板隔开，所述隔板具有传导电子的导电性但可将相邻的阴极和阳极的电解质和反应剂隔开。

传统上，隔板被结合到一个电池的阴极流场板上和相邻电池的阳极流场板上。由于典型的隔板由碳制成，因此典型的结合方法包括碳氟化合物膜。典型的流场板由碳-碳复合材料制成。在绝大多数布置中，流场板是多孔且亲水的以便用作电解质贮存板，过量的电解质可按照已公知的方式被贮存在所述电解质贮存板中。

已经认识到存在与这些布置相关联的一些缺点。在美国专利No.5,558,955中描述了一种改进方式，其中介绍了大体上无孔和疏水性的阴极流场板。该文献中所披露的布置给出了对位于碳隔板的两侧上的传统碳-碳流场板作出的改进。

本领域的技术人员总是努力进行改进。例如，提供更为成本有效的隔板组件将是有利的。

本发明提供了一种经过改进的隔板组件，所述组件避免了传统布置所存在的缺点和缺陷且改善了与这种组件相关联的经济性。

发明内容

一种用于燃料电池中的典型隔板组件包括隔板层。第一无孔疏水性流场层包括将所述第一流场层紧固到所述隔板层的第一侧上的疏水性树脂。第二无孔疏水性流场层包括将所述第二流场层紧固到所述隔板层的第二侧上的疏水性树脂。

在一个实例中，所述第一和第二流场层包括天然片状石墨和所述疏水性树脂。

在一个实例中，所述隔板层包括石墨和疏水性树脂。在该实例中，所述隔板层的所述疏水性树脂还用于将所述流场层紧固到所述隔板层的相对侧上。

在另一个实例中，所述隔板是碳隔板。

另一种用于燃料电池中的典型隔板组件包括隔板层，所述隔板层包括石墨和疏水性树脂。第一和第二流场层通过所述隔板层的至少所述疏水性树脂被分别紧固到所述隔板层的相对侧上。在一个实例中，至少一个所述流场层包括石墨和疏水性树脂。在另一个实例中，至少一个所述流场是多孔石墨。在另一个实例中，两个流场层都包括石墨和疏水性树脂。

在另一个实例中，所述隔板组件是在整个组件范围内具有一致的材料成分的整体式结构。在这种实例中，在所述隔板层与所述流场层之间不存在材料边界。

一种制造用于燃料电池中的隔板组件的典型方法包括形成隔板层。至少一个无孔疏水性流场层是利用石墨和疏水性树脂形成的。所述典型方法包括利用所述流场层的至少所述疏水性树脂将所述流场层紧固到所述隔板层上。

在一个实例中，形成所述隔板层包括利用石墨和疏水性树脂。在这些实例中，所述隔板层的所述疏水性树脂和所述流场层的所述疏水性树脂将所述两个层紧固在一起。

从下面对目前优选的实施例进行的详细描述中，本领域的技术人员将更易于理解本发明的各个特征和优点。该详细描述的附图可简要说明如下。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例设计的典型隔板组件的透视示意图；和

图2A-图2C示意性地示出了一种制造根据本发明的一个实施例设计的隔板组件的典型方法。

具体实施方式

图1示出了可用于燃料电池中的隔板组件20。该典型的隔板组件20包括隔板层22。第一流场层24被紧固到隔板层22的一侧上。第二流场层26被紧固到隔板层22的第二相对的面向侧上。

流场层24和26分别包括按照已公知的方式在流场层内机加工而成或成形出的流道。第一流场层24包括多条流道28，而第二流场层26包括多条流道30。从图1中可以看到，流道优选相对于彼此成垂直取向进行布置。

被选择用于形成隔板组件20的不同层的材料可以改变以满足特定情况的需要。披露了多种独特的组合作为本发明的典型实施例。

在一个实例中，隔板层22包括石墨和疏水性树脂。在一个实例中，所述石墨包括天然片状石墨且所述疏水性树脂包括碳氟树脂。在一个实例中，天然片状石墨受到热纯化以将石墨腐蚀降至最小程度，例如从Superior Graphite Company of Chicago，Illinois获得的SGC 2900级石墨。一种典型的碳氟树脂在商业上可从DuPont Company得到且商品名为FEP TEFLON。PFA TEFLONS也是适合的。

一种典型的隔板层22包括介于70％与80％之间的片状石墨和相应的剩余百分比的疏水性树脂。一个优选实例中包括25％的疏水性树脂和75％的片状石墨。