[发明专利]用于制造双极板的方法、燃料电池堆和车辆

说明书

本发明涉及一种用于制造燃料电池堆用双极板的方法，包括下列步骤：由板材制备两个半板，所述半板相互叠置产生双极板，其中，半板通过对板材变形加工而成型，以及，两个相互叠置的半板基于成型结构在至少一个接触区域处相接触并且在至少一个非接触区域处互不接触；在半板被叠放之前，在至少一个半板的非接触区域中进行至少一次第一截切；将两个半板叠放并且连接；以及，在叠放和连接之后，穿过两个半板在接触区域中进行至少一次第二截切。本发明还涉及一种燃料电池堆和一种车辆。

技术领域

本发明涉及一种用于制造燃料电池堆用的双极板的方法。此外，本发明还涉及带有根据本发明制造的双极板的燃料电池堆和一种车辆，其中使用所述燃料电池堆。

背景技术

在燃料电池堆中通常相叠堆摞多个双极板。各个双极板的两个外侧面构成燃料电池的正极侧和负极侧。在此所关注的双极板由两个半板组成。所述半板分别是由板材切割而成的构件。两个半板通过变形加工而成型，也就是说，它们不是平坦的板材，而是带有凸起部和凹陷部的三维构件。在双极板的两个外侧面中的成型结构用于分配反应物，例如氢和空气。此外，通过所述成型结构可以在两个半板之间产生空腔。所述空腔可以保持不用或者例如用于导引冷却介质并因而用于对双极板进行冷却。

各个半板必须将在其外周处从板材切下。另外，还必须在双极板中切割出所谓的端口。在将多个双极板堆摞成燃料电池堆时，端口对齐并且因而构成通道，这些通道在所有的双极板上延伸。经由这些通道或者说端口，反应物和必要时可能存在的冷却介质被分配到各个双极板。

在现有技术中，要么借助机械切割要么借助热切分割来实现对各个半板或者双极板的切割。在本发明的范围内，对于两者，即机械切割和热切分割，均使用上位概念“切割”。

机械切割的缺点是：成型的半板可能发生形变。所以大多采用热切分割，特别是激光切割。然而，激光切割的缺点是：激光只能聚焦到一个点上。在焦点之外导致毛边增多。

通常将两个半板彼此叠放在一起并进行焊接。在焊接时，特别是在焊缝附近，必须有足够的面积，用以将两个半板彼此压紧或者将半板之一压制。然而如果半板已经完全裁切好了，那么特别是在某些焊缝的区域内不再有用于压紧或者说压制的足够面积。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于制造双极板的方法，该方法能够实现高效的(特别是快速的)、节省材料的和过程可靠的制造。

于是，上述目的通过一种用于制造燃料电池堆用的双极板的方法得以实现。该方法包括下列步骤：

(i)首先由板材制备两个半板。所述板材特别是由任意一种金属构成。特别是规定：本发明的方法不仅仅包括制备半板，而且还包括由板材切割半板和/或对板材进行变形加工以制作成型结构。

两个半板如此构造成形，使得它们在相互叠置的状态中产生双极板。两个半板被加工有成型结构。所述半板的成型结构通过对板材变形加工而产生。所述“成型结构”意味着：半板并不是平坦的板材，而是带有凸起部和凹陷部的三维构件。

在制备完成的状态中，即在两个半板按照所期望的双极板相互叠置起来时，存在着双极板的至少一个所谓的接触区域和非接触区域。两个半板在接触区域处直接相互叠置并且彼此相接触。在非接触区域处，在两个半板之间保留有空腔。双极板内部的这个空腔可以保持不用或者例如用于导引介质。

(ii)在此处所说明的用于制造双极板的方法的进程中，必须对半板进行切割。该“切割”特别是包括：

·从板材切割出各个半板，和/或

·对半板进行后续裁切，例如在半板的边缘处，和/或

·切除材料以构成端口，和/或

·在将两个半板连接之后对制备完成的双极板进行切割，和/或

·穿过两个半板之一切割出通流区。