[发明专利]燃料电池用单极和双极板的制造方法

说明书

一种双极板的制造方法，包括通过冲压金属基板形成两个半板，以形成多个流动通道和从金属基板的第一表面突出的多个珠粒，其中多个珠粒包括外围珠粒和一个或多个开孔珠粒，每个开孔珠粒靠近一个或多个开孔位置，并且其中每个珠粒具有凸面和凹面；随后在模具中压缩所述多个珠粒，使得每个珠粒的横截面周长减小。所述半板可以在压缩之后接合，使得第一半板的第二侧的至少部分与第二半板的第二侧的至少部分邻接，并且每个板的所述一个或多个开孔位置对准。珠粒可为梯形。

背景技术

燃料电池系统越来越多地被用作各种应用中的电源。燃料电池系统已经被提议用于电力消耗者，例如车辆，以作为内燃机的替代品。燃料电池还可用作建筑物和住宅中的固定发电厂，用作摄像机、计算机等中的便携式电源。通常，燃料电池产生用于给电池充电或为电动机供电的电力。

燃料电池是将燃料(如氢气)和氧化剂(如氧气)结合起来发电的电化学装置。氧气通常由空气流供应。氢和氧结合在一起形成水。可以使用例如天然气、甲醇、汽油和煤衍生的合成燃料等其他燃料。

燃料电池采用的基本工艺是高效的、基本无污染的、安静的、没有运动部件(除了空气压缩机、冷却风扇、泵和致动器)，并且可以被构造成只留下作为副产品的热量和水。术语“燃料电池”通常用于指单个电池或多个电池，这取决于其使用环境。所述多个电池通常被捆绑在一起，并被设置成与通常以电串联设置的多个电池形成堆。由于单个燃料电池可以组装成不同尺寸的堆，所以系统可以被设计成产生期望的能量输出水平，为不同的应用提供设计灵活性。

可以提供不同类型的燃料电池，例如磷酸、碱、熔融碳酸盐、固体氧化物和质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)。PEM型燃料电池的基本部件为两个电极，这两个电极被聚合物膜电解质隔开。每个电极的一侧涂有薄催化剂层。电极、催化剂和膜一起形成膜电极组件(Membrane Electrode Assembly，MEA)。

在通常的PEM型燃料电池中，MEA夹在“阳极”和“阴极”扩散介质(DiffusionMedium，下文中称为“DM”)或扩散层之间，所述扩散层由弹性的、导电的和透气的材料如碳织物或纸形成。DM充当阳极和阴极的主要集电器，并为MEA提供机械支撑。DM和MEA被压在一对导电板之间，导电板用作次级集电器，用于从初级集电器收集电流。在双极板的情况下，极板在电池堆内部的相邻电池之间传导电流，并且在电池堆外部传导电流(在电池堆末端为单极板的情况下)。

双极板通常包括两个薄的、相对的金属板或半板。其中一个金属板在其一个外表面上限定了用于将输送燃料到MEA的阳极的流动路径。另一个金属板的外表面限定了输送氧化剂到MEA的阴极侧的流动路径。当金属板接合时，接合表面限定了介电冷却流体的流动路径。板通常由具有合适强度、导电性和耐腐蚀性的可成形金属制成，例如316L合金不锈钢。

可容纳超过100块板的电池堆被压缩，元件通过螺栓穿过电池堆的角固定在一起，并固定到电池堆末端的框架上。为了防止流体从成对板之间泄漏，经常使用密封件。密封件沿着成对板的外围边缘设置。现有技术的密封件包括使用弹性体材料与压印到双极板中的珠粒结合。

人们希望生产一种用于在燃料电池系统的板之间密封的金属珠密封件，其中珠结构防止流体从燃料电池系统泄漏，并且使其成本最小化。

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