[发明专利]模制具有加固外边缘的复合双极板的方法

说明书

技术领域

本发明总的说来涉及一种模制用于燃料电池组的复合双极板(compositebipolar plate)的方法，尤其涉及，一种包括以下步骤的模制用于燃料电池组的复合双极板的方法，其中该方法包括：当模制双极板时在双极板的集管(header)区域设置一片或多片加固(reinforcement)嵌入物以增加板外边缘的强度。

背景技术

由于氢是清洁的并且能用于在燃料电池中有效地产生电能，因此氢是非常有吸引力的燃料。氢燃料电池是包括阳极、阴极和处于它们两者之间的电解质的电化学装置。阳极接收氢气，阴极接收氧或空气。氢气在阳极分解产生自由质子和电子。质子通过电解质到达阴极。质子与阴极的氧和电子反应产生水。来自阳极的电子不能通过电解质，因此在传递到阴极之前直接通过负载进行工作。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是通用的汽车燃料电池。PEMFC一般包括固体聚合物-电解质质子传导膜，例如全氟磺酸膜。阳极和阴极通常包括磨碎的催化剂颗粒，一般是担载在碳颗粒上并与离聚物混合的铂(Pt)。催化剂混合物沉积在膜的相对面。阳极催化剂混合物、阴极催化剂混合物和膜的组合定义为膜电极组件(MEA)。MEA需要有效运行的特定条件，包括适当的水管理和增湿。

通常燃料电池组中几个燃料电池组合产生预定的功率。对于上述提及的汽车燃料电池组，组可以包括大约两百或更多的燃料电池。燃料电池组接收阴极反应气体，通常由压缩机促使空气流通过组。不是所有的氧都被组消耗，一些空气作为可以包括组废料水的阴极废气排出。燃料电池组也接收流入组阳极侧的阳极氢反应气体。

燃料电池组包括一系列处于组中几个MEA之间的双极板，其中双极板和MEA处于两个端板之间。双极板包括与组中燃料电池邻接的阳极侧和阴极侧。阳极气体流体通道设置在双极板的阳极侧以允许阳极反应气体流入各个MEA。阴极气体流体通道设置在双极板的阴极侧以允许阴极反应气体流入各个MEA。一端板包括阳极气体流体通道，另一端板包括阴极气体流体通道。双极板和端板由导电材料制成，例如不锈钢或导电复合物。端板将燃料电池产生的电能传导到组外。双极板还包括冷却流体流动的流体通道。

发明内容

根据本发明的教导，公开了一种模制用于燃料电池组的复合单极板的方法，该方法增加板集管区域强度。因为集管区域不必导电，所以高强度预制拴嵌入物(prepeg inserts)设置在被成形为集管区域结构的模具中，集管区域包括限定多个入口和出口歧管的开口。将主体模制复合物(compound)装料(bulk moldingcompound charge)设置在模具中，并在高热下压制使得主体模制复合物分散在模具中，并覆盖预制拴嵌入物。当从模具中移除单极板时，预制拴嵌入物增加集管区域的强度以减少板在后续工艺中破裂的可能性。

结合附图，从下述的描述和附带的权利要求本发明的额外的优点将变得更加明显。

附图说明

图1是用于燃料电池组的单极板的俯视图；以及

图2是根据本发明实施例的、制造图1所示包括用来增加单极板集管区域强度的预制拴嵌入物的单极板的模具的剖开侧视图。

具体实施方式

下述本发明的实施例的讨论实际上仅是示例性，并不意在限定本发明或其实施或使用，其中本发明的实施例涉及模制用于燃料电池组复合单极板的方法。

图1是用于燃料电池组的单极板10的俯视图。单极板10可以是双极板的阳极侧或阴极侧，其中形成板10的模制方法应当形成阳极流体通道(未示出)或阴极流体通道(未示出)。另一个阳极侧单极板或阴极侧单极板应当包括其它流体通道，并且一个或其它阳极侧单极板或阴极侧单极板的背部应当包括冷却流体通道以使当阳极侧和阴极侧单极板通过粘合等方法固定在一起时，冷却流体通道应当在两个板之间。

一旦阳极侧和阴极侧单极板固定在一起，面对双极板的每一面的流体通道设置扩散介质层，并将MEA设置在两层扩散介质层之间以定义出燃料电池。燃料电池组是多个包括夹持在两个相对双极板之间的MEA和两个扩散介质层的燃料电池。