[发明专利]燃料电池隔板的垫片结构

说明书

相关申请

本申请要求2006年9月7日在韩国知识产权局申请的申请号为10-2006-0086443的韩国专利申请为优先权，在这里引用其全部内容。

技术领域

本发明涉及连接在车辆燃料电池隔板上的垫片结构。

背景技术

通常，燃料电池由产生电化学反应的电极、电解质膜以及支撑电极和电解质膜的隔板(separator)构成。

燃料电池中的聚合物电解质膜燃料电池具有高效率、高电流密度和高输出密度、以及较短的起动时间。另外，聚合物电解质膜燃料电池的优点在于：由于使用固体电解质，因此腐蚀调节和电解质是不需要的，从而是一种产生纯水的不污染环境的电源。由于这些原因，在汽车领域中已经对聚合物电解质膜燃料电池作了各种研究。

聚合物电解质膜燃料电池是一种产生电并同时通过氢和氧的电化学反应产生水和热量的装置。供应的氢通过阳极的催化剂被分离为氢离子和电子，分离的氢离子通过电解质膜移动到阴极，此时供应的氧和通过外部电路供应的电子结合在一起产生水，从而产生电能。这个过程产生的理论电压大约是1.3V，反应式如下。

阳极：H₂→2H++2e

阴极：1/2 O₂+2H++2e→H₂O

用于车辆的实际燃料电池需要产生较高的电压，并且为了产生较高的电压，将单个燃料电池堆积在一起，一组堆积的燃料电池叫做燃料电池组。

利用隔板进行冷却以去除燃料电池组产生的热。隔板的导电性强从而能有效地传导电子，如果使用导电性强的隔板，则应该使用低导电性的蒸馏水作为冷却液。

燃料电池应该包括氢和空气进行反应的反应区和防止氢、空气和冷却液从各个歧管泄漏的密封装置。在燃料电池中运行和停止频繁地重复进行，并且在化学反应操作期间收缩和膨胀频繁出现。

燃料电池的密封结构应该能在频繁的收缩和膨胀下保持密封性能，并且为了防止疲劳损坏，在收缩和膨胀期间燃料电池的各个元件上的应力分布应该均匀。

近期，为了使燃料电池在零度以下的温度下操作，已经试图使用防冻液来代替冷却液，而不是使用加热来器加热燃料电池组。

然而，传统的防冻液可能会污染膜一电极组件，从而损坏离子交换特性，因此损坏燃料电池的性能。

为了解决这个问题，在电极和歧管周围布置垫片。玻璃纤维加强的硅板或聚四氟乙烯板广泛用作密封燃料电池的垫片，这是因为其制造容易且厚度差异小。

然而这种垫片不能提供充分密封的效果。

发明内容

本发明力图提供一种燃料电池隔板的垫片结构，该垫片结构具有可以防止被车辆燃料电池组中作为冷却液的防冻液污染，并且提高燃料电池组的效率的优点。

本发明一个实施方案提出一种燃料电池隔板的垫片结构，包括：第一垫片部分和第二垫片部分，第一垫片部分包括安装在隔板前表面的第一垫片和第二垫片，其中氢歧管、防冻液歧管和空气歧管分别成形在隔板两侧，第一垫片紧密粘接在防冻液歧管的外边缘，第二垫片紧密粘接在氢和空气歧管的外边缘和隔板的边缘上，第二垫片的与防冻液位置对应的部分朝隔板外侧打开，这样可以防止膜一电极组件被从防冻液歧管泄漏的防冻液污染；第二垫片部分包括安装在隔板后表面并且紧密粘接氢和空气歧管外边缘的第三垫片和沿着防冻液歧管的外部形成的第四垫片，其中防冻液歧管成形在氢和空气歧管之间并且沿着氢和空气歧管内边缘形成。

第一桥接(bridge)可以成形在第一垫片部分的第一垫片和第二垫片之间，以将第一和第二垫片连接在一起。

第二桥接可以成形在第二垫片部分的第三垫片和第四垫片之间，以将第三和第四垫片连接在一起。

第一垫片部分的第一和第二垫片以及第二垫片部分的第三和第四垫片可分别单独形成。

附图说明

图1是表示根据本发明一个例示性具体实施方案的燃料电池隔板的垫片结构的第一垫片部分和第二垫片部分的附图。

图2是表示根据本发明一个例示性具体实施方案的燃料电池隔板的垫片结构的第一垫片部分的一种变化的附图。

图3是表示根据本发明一个例示性具体实施方案的燃料电池隔板的垫片结构的第二垫片部分的一种变化的附图。

图4A和图4B是表示根据本发明一个例示性具体实施方案的燃料电池隔板的垫片结构的第一垫片部分和第二垫片部分操作状态的附图。

<附图中表示主要元件的附图标记说明>

10：隔板                    100：第一垫片部分