[发明专利]包括抗弯板的燃料电池用端板

说明书

技术领域

本发明涉及包括抗弯板的燃料电池用端板。更具体地，涉及一种包括抗弯板的燃料电池用端板，其中抗弯板与具有类夹层结构的嵌件组装，且对嵌件注塑成型，从而容易地防止嵌件因注塑成型压力而弯曲。

背景技术

参考图10，在安装于燃料电池车辆上的燃料电池组的单元电池中，膜电极组件(MEA)位于燃料电池组的单元电池的最内侧。MEA包括质子所穿过的固体聚合物电解质膜10，以及涂敷于固体聚合物电解质膜10的相反表面上使得氢能够与氧反应的催化剂电极层，即阴极12和阳极14。气体扩散层(GDL)16和衬垫18顺序地堆叠在阴极12和阳极14的外侧，并且隔板20位于GDL 16的外侧，其中隔板20包括用于供应燃料和排放反应产生的水的流场。

在堆叠数百个单元电池后，在燃料电池组的最外侧组装用于供应和固定各单元电池的端板30。在这种情况下，在端板30内安装集流板，该集流板用于收集燃料电池组中产生的电，并将所收集的电输送到燃料电池组的外部。

在燃料电池组的阳极14发生氢氧化反应，并通过该反应产生质子和电子。此时，所产生的质子和电子分别经过固体聚合物电解质膜10和隔板20流动到阴极12，使得通过来自阳极14的质子和电子与空气中的氧的电化学反应而在阴极12产生水，并且最终通过电子的流动所产生的电能经过端板30的集流板被供应到需要电能的负载。

燃料电池组的端板30用于紧固多个堆叠的隔板、MEA和GDL，并且同时用于从燃料电池组的两侧分别向各单元电池提供均匀的表面压力。

如图9中可见，端板30由金属嵌件31、塑料注塑成型体32和集流板33形成，为了减轻重量和电绝缘，这些部件整体形成。也就是，将金属嵌件31设置在注塑模具内，然后将塑料注塑材料填充在注塑模具中，从而实现包括由塑料注塑成型体32围绕的金属嵌件31的端板30。

同时，集流板33与金属嵌件31一起设置在注塑模具内并且与塑料注塑成型体32一起注塑成型，或者随后个别组装在塑料注塑成型体32内。

端板的金属嵌件要求具有高强度以抵抗内表面压力。因此，金属嵌件通常经过机械加工金属材料而制造，并且还制造成复杂的形状以收集燃料电池组内的反应所产生的电，以及将燃料电池组可靠地紧固在一起。

然而，常规的端板金属嵌件被制造成整体形状，使得其具有以下劣势：

第一，在为了减轻金属嵌件的重量而机械加工材料减少结构时，难以对金属嵌件执行注塑成型。也就是，在端板注塑成型后，为了确保与衬垫连续接触以防止燃料泄漏，不应在树脂表面上产生凹陷或不平坦部分。然而，在将材料减少结构应用于金属嵌件时，若塑料注塑成型体的树脂材料的厚度不均匀，则会由于树脂的收缩而在树脂表面不利地产生凹陷或不平坦部分。特别地，如果执行袋处理(pocketprocessing)以将材料减少结构应用于整体金属嵌件以便减轻重量，则难以均匀地保持注塑材料的厚度。

第二，整体金属嵌件是通过经机械加工来切割金属板或非金属板而制造的，所以制造一个整体金属嵌件要花费很长时间，从而使得难以批量生产并相应地降低成本。

第三，整体金属嵌件应当由单一材料制成。因此，也难以为了减轻重量和提高强度而应用不同材料。

在这方面，与常规的整体金属嵌件相反，已制造出堆叠各自具有特定形状的两块或更多块板的夹层嵌件，以保持强度同时促进重量的减轻。然而，由于夹层嵌件采用夹层嵌件的数块板当中的具有材料减少空间的中心设置的板，因此在用塑料注塑成型体围绕夹层嵌件的注塑成型处理中，夹层嵌件的中心部分经常由于树脂压力而弯曲。

发明内容

本发明提供了一种包括抗弯板的燃料电池用端板，其中结合有包括各自具有特定形状的两块或更多块堆叠板的夹层嵌件，并且抗弯板接合于夹层嵌件，然后进行注塑成型，从而与常规的整体金属嵌件相反，容易地防止夹层嵌件由于注塑成型处理中的树脂压力而弯曲。

一方面，本发明提供了一种包括抗弯板的燃料电池用端板，该端板包括：夹层嵌件，其中在两端具有歧管形成部的多块板通过结合装置结合，其中与注塑模具的表面紧密接触的抗弯板接合于夹层嵌件的与注塑成型中直接施加树脂压力的位置相反的表面，并且注塑成型塑料注塑成型体，使得在注塑模具内会被施加树脂压力的夹层嵌件被抗弯板支撑。

在第一示例性实施例中，抗弯板具有第一大直径部和与其具有相同厚度且整体形成的第二较小直径部。大直径部的下表面与位于夹层嵌件的最外侧的最外侧板的外表面紧密接触以便注塑成型，并且处于大直径部与小直径部之间的台阶部被塑料注塑成型体注塑成型，以便被塑料注塑成型体锁定。