[发明专利]低成本燃料电池部件

说明书

燃料电池反应物流场板(22，32)通过挤出碳质材料的细长部(17，25)形成，其或者通过挤压模具或者通过端部铣削或轴式铣削形成直槽(18，28)，然后切割成适当大小，包括如下切口：在所述切口中板的边缘相对于槽呈一角度。冷却器板由可透水材料(39)形成，其中浸渍疏水材料(40)从而限定出具有入口和出口(47，49)的冷却剂通道(42‑44)。通过在一个层(51)中冲压限定出带有入口(54)和出口(56)的冷却剂流动通道(52)的空隙且第二层(59)被冲压出限定冷却剂入口和出口集管的空隙(61，62)而形成两层冷却器板；利用粘接或者不利用粘接来将所述层并置而形成冷却器板。冷却器板(65)通过使薄金属片材形成波纹而制成，当插入阳极和阴极之间时，为阴极提供冷却剂通道(68)且为阳极提供冷却剂通道(73)。

技术领域

燃料电池反应物和冷却剂流场板被挤压成具有直的流动通道槽，或者具有由排式铣削或轴式铣削而提供的直槽，由旋转模具、冲压、或通过浸渍流动通道限定而形成多层。

背景技术

质子交换膜(PEM)燃料电池已经有利地设有多孔的、亲水性反应物气体流场板，通常设有具有冷却剂流场通道的燃料或氧化剂反应物气体板，所述冷却剂流场通道被设置为从与其中形成有反应物气体流场槽的表面相对的表面向内延伸的槽。这些被称为水传输板。在许多情况下，形成流场的槽被成型成提供多种操作对象。提供具有足够尺寸公差的成型槽要求端部铣削或者类似的工艺，所述工艺是费时且昂贵的。在与反应物槽相对的流场板的侧面上提供冷却剂槽也要求采用端部铣削以保证精确的深度和定位。

多孔的亲水性反应物和冷却剂流动板的使用已经被证明特别有利于在燃料电池中提供能量以驱动电动车辆。但相比于其他燃料电池应用，在常用车辆中的应用受到极限成本的限制。

目前对电动车辆供电的燃料电池的成本中的一大比例是制备反应物和/或冷却剂流场板的成本。

发明内容

利用省去了对端部铣削或其他昂贵制造步骤的需求的工艺来提供反应物和/或冷却剂流场板。本文的一个具体的降低成本的方案是采用在其中仅挤出用于流动通道的直槽的流场板，或者对平板采用排式或轴式铣削进行开槽而形成流动通道，利用疏水冷却剂通道为界浸渍透水的流场板，或者利用旋转模具冲压部件以形成冷却剂流动的空隙或波纹。

在一个实施例中，燃料流动板通过挤出平坦多孔的亲水性碳质片材制成，要么a)具有由挤压模具提供的流场通道，要么b)挤出为平坦的，随后排式或轴式铣削出通道。长片材被挤压和/或铣削，然后切成适当的大小以便在指定的燃料电池中使用。

在另一个实施例中，氧化剂流场类似地被挤压出在挤压模具中提供的通道，或者为长的平板，随后排式或轴式铣削形出直的流场。此后，具有直的流场的挤出和/或铣削的片材被以一定角度被修整以提供连续的元件，所述元件具有相对于每一件的流动通道处于标称角度的边缘，从而容纳冷却剂流动通道。

在另一个实施例中，冷却器板通过旋转模具制成，切割出两层：一层提供空隙以形成直的冷却剂流动通道，另一层提供空隙以形成入口和出口集管通道，两个层在就位以供使用时被叠置。在该实施例的一种替换实施例中，两个层可以在被应用至燃料电池堆之前结合到一起。

在另一个实施例中，冷却器板通过以波纹形式冲压金属片材制成，以便提供冷却剂通道，所述冷却剂通道在冷却器板被插入两个反应物流动表面之间时向所述二者开放。

在另一个实施例中，冷却剂流场板通过利用诸如聚合物的疏水材料浸渍碳质多孔亲水衬底制成，从而在衬底中划定通道，从而根据需要引导水或其它冷却剂的流动。

如附图所示，通过以下示范性实施例的详细描述将更加清楚其他的变型。

附图说明

图1是挤压的多孔亲水性碳质衬底材料的细长条的简化平面图，其中通过挤压模具或是在以平坦形式挤压后通过排式铣削或轴式铣削形成直的燃料流动通道。