[发明专利]用于燃料电池组的隔板及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119(a)要求于2008年6月12日提交的韩国 专利申请第10-2008-055008号的优先权，在此将其全文并入以供引证。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池组的隔板及其制造方法，更具体地， 涉及一种用于燃料电池组的隔板及其制造方法，其中，构成燃料电池 组的隔板以在两片复合材料之间插入一排金属管的方式形成，并且靠 紧隔板的垫片以形成氢流动通道和空气流动通道的方式形成，从而消 除两个相邻的构成单元电池的隔板之间的接触电阻，以适当提高燃料 电池的效率。

背景技术

燃料电池是零排放的发电装置，其将来自氢和氧的化学能通过电 化学反应直接转化成电能。燃料电池取决于所用电解质的类型分为磷 酸燃料电池(PAFC)、碱性燃料电池(AFC)、聚合物电解质(＝质子 交换)膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体 氧化物燃料电池(SOFC)、直接(direct)甲醇燃料电池(DMFC)等。

在这些燃料电池当中，聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)与其 他类型燃料电池的不同之处在于其电解质是由固体聚合物而不是由液 体电解质组成。与其他类型燃料电池相比，聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC)在大约50-80℃的低温下工作，效率、电流密度和功率密度 均相对较高，并且启动时间短，从而具有根据负载变化而快速响应的 特性。因此，PEMFC能够在各种领域中具有许多用途，包括但不限于 零排放车辆(ZEV)的电源、自给式发电机、便携电源、军用电源等。

下文将参照图1说明典型的聚合物电解质燃料电池组的结构。

通常，典型的聚合物电解质燃料电池组10是多个单元电池11的 组合，每个单元电池优选包括位于其中心部的膜电极组件(MEA)12。

膜电极组件12优选包括质子可以通过其迁移的固体聚合物电解质 13、作为适当的阳极的燃料(氢)电极14和作为适当的阴极的空气电 极15，在电解质膜13的任一侧均覆有催化剂薄层，该催化剂薄层优选 介于电极和膜之间，以使氢和氧借助于催化剂层而相互反应。

另外，单元电池11优选包括分别在膜电极组件12的任一侧上顺 次堆叠的气体扩散层(GLD)16和垫片17，以及设置在垫片17外侧 的隔板18，该隔板在其中形成有流动通道，以便使燃料或空气通过其 中得以供应，并使作为燃料的氢和来自空气的氧相互反应产生的水通 过其中排出。优选地，端板与单元电池的最外侧连接，以便支持各个 部件。

在某些实例中，垫片17的作用是密闭地密封形成在隔板中的燃料 或空气流动通道，以便适当防止燃料或空气向外部泄漏。

下文将简要说明如上述优选构造的燃料电池组的电能生成原理。

优选地，氢的氧化反应在燃料电极14上发生，以适当产生质子和 电子，质子和电子分别依次从燃料电极14通过电解质膜13和隔板18 迁移至空气电极15。之后，在空气电极15上，发生电化学反应，其中 从燃料电极迁移至空气电极的质子和电子适当地与供应给空气电极的 空气中的氧反应，从而生成水。这时，通过燃料电极14与空气电极15 之间的电子流动，适当地产生电能。

因此，供应给燃料电极的氢适当地分解成质子(H⁺)和电子(e^-)， 这时，分解出的质子从燃料电极14通过电解质膜13向空气电极15迁 移。在空气电极上，从燃料电极14迁移到空气电极上的质子(H⁺)和 从燃料电极14通过外部导线迁移到空气电极上的电子(e^-)，与通过 空气供应单元适当供应给空气电极的空气中的氧反应，以产生水并适 当地生成热，导致生成电能。

优选地，在这种聚合物电解质膜燃料电池组10中，隔板18适当 地起到隔开每个单独的单元电池11、且同时提供用于燃料、空气和冷 却水的流动通道的作用。

优选地，由于要求隔板18透气性适当低、并具有足够的结构强度， 以保持单元电池11的形状，并且要求单元电池11之间的接触电阻降 低，因此隔板18的性能对整个燃料电池的性能具有影响。

同时，下文将说明燃料电池组中的单元电池的隔板的构造。