CN101411019A - 在液封区具有挡板的燃料电池板结构 - Google Patents

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Abstract

一种具有在燃料电池中使用的燃料电池板结构的组件，其中将气流通道布置成邻近燃料电池的活性和液封区域运载过程气体，所述板结构具有布置的一个或多个挡板，以便当板结构位于燃料电池中时，板结构的挡板使邻近液封区域流动的过程气体远离液封区域并且向着电池的活性区域被导向。

Description

在液封区具有挡板的燃料电池板结构
技术领域
本发明涉及燃料电池，尤其涉及用于建立燃料电池气流通道的燃料电池板结构。
背景技术
燃料电池是借助电化学反应直接将存储在烃类燃料中的化学能量转变成电能的装置。通常，燃料电池包括由电解液间隔开的阳极和阴极，电解液用于电传导带电离子。熔融碳酸盐燃料电池通过使反应物燃料气体穿过阳极同时使氧化气体穿过阴极操作。
为了产生有效的功率水平，将许多单独的燃料电池串联堆积，以形成燃料电池堆。熔融碳酸盐燃料电池堆在建立通过电池的气流通道时使用板结构。该板结构在相邻的电池之间典型地包括导电隔板，也称作双极隔板。特别地，该双极隔板用于间隔开第一电池的阳极部件和第二电池的阴极部件，并且用于提供与这些电池中的电流收集器的电接触。
传统的双极隔板包括平的、矩形的、不透气的板部件，其具有面向一个相邻的电池的阴极表面，以及面向另一个相邻的电池的阳极表面。双极板在每个表面上典型地还包括两个口袋区域。这些口袋区域通过在阴极表面上方折叠板的两个相对边以及通过在阳极表面上折叠另外两个边形成。在转让给相同的受让人的美国专利No.6372374中公开了具有这种双极板布置的板结构的例子。
阳极和阴极电流收集器也是板结构的一部分，邻接阳极和阴极表面，并且延伸到双极隔板的口袋区域。阳极和阴极依次邻接阳极和阴极电流收集器，该电流收集器沿双极隔板限定阳极和阴极气流通道，以便将燃料和氧化剂气体传到相应的电极。
电解液基体邻近阳极布置，并且在双极隔板的阳极表面，在两个口袋区域的外表面上延伸，同时电解液基体也邻近阴极布置，并且在隔板的阴极表面，在两个另外的口袋区域的外表面上延伸。因而，具有双极隔板、电流收集器的板结构与基体一起形成第一燃料电池的一半和第二电池的一半。
这些半燃料单元的堆积导致完全成堆布置的燃料电池。通过这种燃料电池堆，双极隔板的口袋区域的外表面充当轨道，以与电解液基体形成液封区域。口袋区域也是电池的非活性区域。通过口袋区域之间的阴极和阳极表面形成的双极隔板的中心区域又是电池的非活性区域。
通过使用双极板口袋区域形成液封区域对在电池的周边区域实现气密来说是实用且成本有效的方式。然而，与这种布置相关的公有的问题在于：在由板结构建立的气流通道中流动的燃料和氧化剂气体从活性电池区域泄漏到液封区域中。特别地，一部分燃料气体和一部分氧化剂气体典型地绕过活性电池区域，通过在没有经受所需的电化学反应的情况下流入并且通过液封区域。而且，在内部重整的燃料电池中，其中通过内部燃料重整(reforming)在阳极活性区域中提供额外的冷却，绕过阳极活性区域的燃料不会重整，因而在电池活性区域中提供较少的冷却。结果，燃料电池变得过热，并且减少了燃料电池堆的效率和功率输出。因此，需要一种抑制和阻碍气体流入液封区域的装置，以提高燃料电池堆的性能和效率。
另外，液封区域特别易受电化学腐蚀和氧化。因此，需要液封区域中使用的材料在电化学腐蚀和氧化的条件下是稳定的。
因此，本发明的目的是通过使板结构适于抑制和阻止绕过活性电池区域的气体来克服传统的燃料电池板结构的上面和其它的缺点。
本发明的又一目的是提供一种燃料电池板结构，其进一步适于将气体从液封区域引导到活性电池区域中。
本发明的进一步目的是提供一种燃料电池板结构，其适于如上所述的操作，并且在液封区域中使用在腐蚀和氧化环境下稳定的材料。
发明内容
根据本发明的原理，在一种具有适于在燃料电池中使用的燃料电池板结构的组件中实现上面和其它的目的，其中将气流通道布置成邻近燃料电池的活性和液封区域运载过程气体，板结构具有一个或多个布置的挡板，以便当板结构位于燃料电池中时，板结构的挡板使邻近液封区域流动的过程气体远离液封区域并且向着电池的活性区域被导向。
在此描述使用多种挡板设计和材料的本发明的示例。在这些实施方式中，板结构包括具有沿板的相对的第一和第二边布置的挡板的电流收集器板。电流收集器板可以是阴极电流收集器板或阳极电流收集器板，该挡板相对于板的边缘以不同的定向布置，这取决于板的类型。
而且，在本发明下面论述的实施方式中，板结构还包括具有相对的阳极和阴极表面的隔板，位于形成液封区域的阳极表面的相对边的第一和第二口袋区域，以及位于形成液封区域的阴极表面的相对边的第三和第四口袋区域。在这些实施方式中，板结构具有邻接双极隔板的阳极表面的阳极电流收集器板，沿该阳极电流收集器板相对的第一和第二边的挡板延伸到第一和第二口袋区域中。板结构还包括邻接双极隔板的阴极电流收集器板，沿该阴极电流收集器板相对边的隔板延伸到第三和第四口袋区域中。
在本发明的某些实施方式中，板结构的每个挡板由位于板结构上的材料形成。一种使用的材料类型是浆料材料，特别是陶瓷浆料，例如Cotronics公司的Resbond 989基的浆料。使用的其它材料包括粘合剂和Ni255粉的混合物、陶瓷毡以及陶瓷纸。每个材料具有从容易安装到良好的性能的不同的优点。而且，这些实施方式中的挡板可以具有不同的构造，例如，作为连续的矩形的材料带形成，或者作为多个间隔的材料带形成，或者作为连续的锯齿形材料片形成，并且可以具有不同的数量和尺寸。
在本发明的其它实施方式中，挡板由每个板的折翼或翻转段形成。翻转段是机械挡板系统，每个挡板可以直接由波纹板压印。
还描述了制造具有挡板的板结构的方法。
附图说明
在连同附图阅读了下面详细的描述时，本发明的上面和其它特征以及方面将变得更加显而易见，其中：
附图1示出具有挡板的燃料电池板结构；
附图1A和1B分别示出附图1的板结构的阳极电流收集器和阴极电流收集器的示意图；
附图2A是附图1的板结构的阳极电流收集器的进一步形式的示意图；
附图2B是附图2A的板结构的阳极电流收集器的端部的分解图；
附图2C是附图2A的板结构的阳极电流收集器的变型的示意图；
附图3示出附图1的板结构的阳极侧的一部分的截面图；
附图4A示出附图1的板结构的阴极电流收集器的进一步形式的示意图；
附图4B示出附图1的板结构的阴极侧的一部分的截面图；
附图5A示出沿附图1中所示类型的板结构的阳极电流收集器的侧边粘贴的挡板的照片；
附图5B示出沿附图1中所示类型的板结构的阳极电流收集器的侧边并且在端部粘贴的挡板的照片；
附图6、7A和7B示出锯齿形挡板，以及制造节省挡板材料的挡板的方式；
附图8-10示出板结构的电流收集器的进一步实施方式，其中由电流收集器的折翼或翻转部分形成挡板；以及
附图11示出附图1的板结构的性能结果的图表。
具体实施方式
附图1示出包括双极板100A的板结构100。双极板100A包括平的、实质上是矩形的、透气的板部件102，其具有阳极表面102a和阴极表面102b。
板部件102的阳极表面102a具有两个口袋区域或部件104和106，其分别在阳极表面102a的相对边103a和105a形成，并且沿从燃料输入边107到燃料输出边109的板102的长度延伸。口袋部件104和106通向阳极表面102a的中心部分或区域108。如下所述，当将板结构100合并到燃料电池中时，口袋部件分别与相关的燃料电池的电解液基体一起形成活性阳极侧液封区域104a和106a。区域108还担当带燃料电池阳极的阳极活性区域或阳极反应带。在阳极活性区域中，燃料电池的燃料处理气体经受电化学反应，并且可以内部重整。
板部件102的阴极表面102b也具有两个分别在阴极表面102b另外的相对边103b和105b形成的口袋部件110和112。口袋部件110、112沿从阴极输入边111到阴极输出边113的板的宽度延伸。类似地，口袋部件110和112通向阴极表面102b的中心区域或部分114。如同口袋部件104、106一样，当板结构合并到燃料电池中时，口袋部件110、112分别形成带相关的电池的电解液基体的活性阴极侧液封区域110a和112a。在这种情况下，区域114担当带电池阴极的阴极活性区域。在该区域，流过电池阴极侧的氧化剂气体经受电化学反应。
板结构100还包括阳极电流收集器116和阴极电流收集器118，每个具有与板部件102的形状以及长度和宽度尺寸对应的、实质上矩形的形状。如图所示，每个电流收集器具有波形板的形式。当与双极板100A装配在一起时，分别将阳极电流收集器116的侧边116a和116b插输入袋104和106，同时输入边116c和输出边116d邻近板102的燃料输入边107和燃料输出边109。又将阴极电流收集器118的侧边118a和118b分别插输入袋110和112，同时输入边118c和输出边118d邻近板102的氧化剂输入边111和氧化剂输出边113。同样，当装配时，将阳极电极(未示出)布置在邻近阳极电流收集器116的板组件100的活性区域108中，并且将阴极电极(未示出)布置在邻近阴极电流收集器118的组件100的阴极活性区域114中。
双极隔板100A以及阳极和阴极电流收集器116和118建立用于燃料和氧化剂气体的气流通道。这些气流通道邻近活性阳极和阴极区域108和114以及非活性阳极和阴极液封区域104a、106a、110a和112a穿过。因而，流过阳极并且流过阳极电流收集器116从阳极输入侧107到阳极输出侧109的波纹的燃料气体邻近活性阳极区域和非活性阳极液封区域穿过。同样，流过阴极和阴极电流收集器从阴极输入侧111到阴极输出侧113的波纹邻近活性阴极区域和非活性阴极液封区域穿过。
为了提高燃料电池的性能，组件100进一步适于阻止或抑制气流通道部分中的气体邻近非活性阳极和阴极液封区域104a、106a、110a和112a流动，并且适于增强气流通道部分中的气体邻近阳极和阴极活性区域108和114流动。为此，组件100包括位于邻近阳极和阴极液封区域的气流通道部分中的挡板组件120和122。挡板组件120和122向着邻近活性阳极和阴极区域的气流通道部分重新定向穿过的气体，由此增强这些气流通道部分中流动的气体。
实施挡板组件120和122的一个方式是在每个相应的非活性液封区域104a、106a、110a和112a中并且沿其长度包括固体材料的连续带。这可以通过将挡板组件合并到电流收集器116和118完成。附图1A示出形成合并到阳极电流收集器116的边116a、116b或沿其定位的矩形带的挡板120。可以理解，当电流收集器116邻近板部件102的阳极表面102a时，挡板带120将位于阳极液封区域104a和106a中。类似地，附图1B示出挡板组件122，该挡板组件也形成合并到阴极电流收集器118的边118a、118b中或沿其定位的矩形带，以便当电流收集器118邻近板部件102的阴极表面102b时，其位于阴极液封区域110a和112a中。
为了忍受燃料电池电化学反应的苛刻的腐蚀环境，用于附图1A和1B中的挡板带120和122的材料是稳定的，并且容易应用于电流收集器。可以将由Ni粉制成的浆料(paste)和粘合剂(binder)用于制造每个挡板带，并且可以形成单片带或多个彼此邻接的带。在阳极液封区域104a和106a中，挡板120的Ni粉可以担当用于在内部重整燃料电池堆中重整甲烷的催化剂，以便当移动通过Ni粉形成的孔时防止甲烷滑移。镍浆料可以通过由粘合剂和Ni255粉的混合物制备浆体形成。
在燃料电池堆的寿命开始时，液封区域中的附图1A和1B的挡板带有效地阻塞了通过其的旁通流动。然而，与电池活性区域相比，挡板会增加非活性液封区域的刚性。这又会造成堆热和电接触损失。与这种类型的挡板有关的另一个问题在于：填充材料在操作和热循环期间会分解，并且变成粉末，从而形成松动的多孔结构。松动的多孔结构会使有用的反应气体通过相应的液封密封区域泄漏。同样，这些挡板需要大量的Ni粉，这增加了额外的生产成本。
表示本发明的另一种挡板构造尝试避免由附图1A和1B的挡板造成的液封区域的刚性，并且减少挡板材料的使用。更特别地，在附图1中示出离散的挡板布置，并且在下面更详细地描述。特别地，在附图1中，每个挡板组件120包括多个离散间隔的燃料定向挡板或带126，以及至少一个离散端的挡板或带124。在所示的例子中，在板部件102的燃料输出边109附近的液封区域104a和106a的拐角区域，离散端的挡板124形成燃料气流通道中的栅栏。因此，在由液封区域104a、106a建立的燃料气流通道中流动的燃料气体通过端部挡板124引导到阳极活性区域108和燃料输出。离散的定向挡板126以预定的间隔从口袋104、16的侧壁104b、106b延伸到液封区域104a、106a中。如图所示，定向挡板126在燃料气流方向上倾斜，以便增加对在邻近液封区域104a、106b的燃料气流通道部分中流动的燃料气体的流动阻力，并且将燃料气体推进邻近电池的燃料气体活性区域108的燃料气流通道部分中。
又如在下面更详细地描述的，如图1所示的氧化剂气体定向组件122还包括多个由阴极侧口袋110和112封闭的离散挡板或带。在所示的情况下，定向组件122包括在氧化剂输出边113附近和板部件102的氧化剂输入边111附近的液封区域拐角定位的离散端挡板128。还提供从由口袋110、112形成的侧壁110b、112b以预定间隔延伸到液封区域110a、112a中的离散的氧化剂定向挡板130。在该示例中，挡板128、130实质上垂直于口袋侧壁110b、112b。可以理解，端部挡板和定向挡板128使在邻近阴极液封区域110a和112a的氧化剂气流通道部分中流动的氧化剂气体推进或重新定向到邻近氧化剂气体活性区域114的氧化剂气流通道部分中。
附图1的定向组件120、122中的离散挡板的尺寸和布置可以基于不同的因素包括燃料电池系统和双极板的构造以及燃料和氧化剂气体流过电池的空间速度而变化。在此，参照附图2A-4B详细地描述定向组件120、122的示例性构造。
在附图2A-4B中，如图1A和1B所示，挡板组件120和122分别合并到板结构100的阳极电流收集器116和阴极电流收集器118。更特别地，附图2A示出具有在其相对边116a和116b布置的燃料定向组件120的阳极电流收集器116的示意图。电流收集器的中心区域116A对准阳极活性区域108，而边116a和116b对准阳极液封区域104a、106a。如上所述，燃料气体在从输入边116c(燃料输入边107)到输出边116d(燃料输出边109)的方向上流过中心区域116A(阳极活性区域108)。同样，如上所述，一些燃料气体从中心区域116A(活性区域108)泄漏到边缘区域116a、116b(液封区域104a、106a)中。然后，沿侧边的挡板组件120将该燃料重新定向回中心区域116A(活性区域108)。应当注意到，可以在使用具有不同的长度和宽度尺寸的板部件102的燃料电池系统中使用如图2A所示的定向组件120的布置。示例是具有大约4英寸的长度和大约2英寸的宽度的板。然而，如前所述，定向组件120可以应用于具有任意长度和宽度尺寸的板部件102。
在附图2A中，每个挡板组件120包括十八个彼此等距的定向挡板126。然而，可以理解，可以改变挡板126的数量，并且可以以不同的间隔定位挡板126，以便将更多的燃料气体从侧边116a、116b(液封区域104a、106a)定向到中心区域116A(活性区域108)的预定区域。另外，如上所述，并且如在此详细描述的，定向挡板126在预定角度的燃料流动方向上倾斜。在所示的情况下，预定角度相对于侧边116a、116b是45度。而且，定向挡板126的倾斜可以基于定向组件120的布置以及制造方便而变化。
附图2B示出附图2A的阳极电流收集器116的拐角部分127的分解图。如图所示，每个定向组件120的端部挡板124在输出边116d(液封区域104a、106a的燃料输出侧109)附近形成实质上矩形的栅栏。特别地，每个端部挡板124从输出边116d沿相应的侧边116a、116b延伸，并且具有限制气流的厚度。如上所述，定向挡板126向着输出边116d(燃料输出侧109)倾斜，并且相对于相应的侧边116c或116d形成45度角。
在附图2A和2B的挡板组件的一个特别的构造中，使用下面的特征：每个端部挡板124具有3.0英寸的长度和0.87英寸的宽度；每个定向挡板126从侧边103a延伸0.88英寸，并且具有0.5英寸的宽度和1.23英寸的长度；定向挡板126以2.87英寸的距离相等地间隔；并且端部挡板124和最近的定向挡板126之间的间隔也是2.87英寸。
附图2C示出阳极电流收集器116上附图2A的挡板组件120的变型。附图2C的布置与附图2A的布置的不同之处在于：还在阳极电流收集器116的输入边116c定位端部挡板124a。附图2C的挡板组件120的示例构造如下：定向挡板126的宽度、长度和倾斜与附图2A情况中挡板126的示例相同；挡板的数量是14，挡板之间具有3英寸的等距距离；输入挡板124a和最近的定向挡板126之间的距离是1.3英寸；以及输出挡板124b和最近的定向挡板126之间的距离是3英寸。
附图3示出附图1的板结构的阳极侧的一部分的截面图。如图所示，阳极电流收集器116的侧边116a位于形成液封区域104a的口袋104中，在该位置，电流收集器的波纹由挡板126填充。该视图还示出位于口袋104内部的电流收集器116上的阳极电极134和选定波纹中的重整催化剂136。另外，在沿阳极电流收集器116的液封区域中形成填充端部波纹的密封125，以防止燃料泄漏，并且进一步帮助密封板部件102的边103a。另外的密封125可以由绳或陶瓷纸制成。
使用由锆基材料形成的浆料制备如图2A-3所示的定向组件120的挡板124、126。下面更详细地描述制备浆料和使用这种浆料制备挡板的方法。
附图4A示出具有氧化剂气体定向组件122的附图1的阴极电流收集器118的示意图。电流收集器的中心区域118对准阴极活性区域114，而边118a和118b对准液封区域110a、112a。如上所述，氧化剂气体在从输入边118c(氧化剂输入边111)到输出边118d(氧化剂燃料输出边113)的方向上流过中心区域118A(阳极活性区域114)。同样如上所述，一些氧化剂气体从中心区域118A(活性区域114)泄漏到边缘区域118a、118b(液封区域110a、112a)中。然后，沿侧边的挡板组件122将该氧化剂重新定向回中心区域118A(活性区域114)。
每个定向组件122包括端部挡板和多个定向挡板130。端部挡板包括在输入边118c和侧边118a、118b的拐角提供的输入端挡板128a，以及在输出边118d和侧边118a、118b的拐角提供的输出端挡板128b。每个挡板组件122还包括三个用于远离边缘118a和118b(液封区域110a、112a)定向氧化剂气体以及用于将气体推进中心区域118A(阴极活性区域114)的定向挡板130。定向挡板130从相应的边118a和118b延伸，并且垂直于这些边表示。
附图4A的挡板组件122的示例构造如下：每个输入端挡板128a具有活性区域的宽度和近似2-4英寸的长度；每个定向挡板130的宽度是0.5英寸，每个定向挡板的长度是0.88英寸；挡板130以6.25英寸的相等间隔布置；输入边挡板128a和最近的定向挡板130之间的距离以及输出边挡板128b和最近的定向挡板130之间的距离是6.25英寸。可以理解，挡板128、130的数量以及定向挡板130布置的间隔可以基于燃料电池和双极板的构造、氧化剂气体的流速以及氧化剂气体从边缘区域(液封区域)到中心区域(活性区域)的泄漏率而变化。
附图4B示出组件100的阴极侧的一部分的截面图。如图所示，阴极电流收集器118邻近具有插输入袋110的电流收集器118的侧边118a的板部件102。电解液浆料121布置在由电流收集器的波纹形成的选定的电流收集器通道中。此外，在液封区域110a中提供垫片119，以便密封在阴极电流收集器118和口袋110之间形成的空间。阴极电极138邻近阴极电流收集器118，并且对准阴极活性区域114。
电流收集器118上的气体定向挡板130填充液封区域110a的预定部分，以在流过液封区域110a的氧化剂气体的路径上形成栅栏。挡板130的高度与电流收集器118的高度相同，挡板130的长度未延伸出液封区域110a。这样，流过液封区域110a的氧化剂气体由挡板130阻塞，结果，将气体推出或重新定向出液封区域110a，并且推进或重新定向到可以在燃料电池反应中使用的阴极活性区域114。
附图4A-B所示的挡板128、130由稀浆(slurry)制备，该稀浆进一步由基于粘合剂和镍粉的混合物的陶瓷胶(cement)形成。下面描述制造稀浆以及由稀浆制造挡板的方法。
现在描述制备用于阳极侧挡板124、126和用于阴极侧挡板128、130的材料的方法以及将挡板合并到电流收集器116和118的方法。这些方法用于制造配置如上所述的尺寸的组件，并且它们的描述涉及这种尺寸。
如上所述，阳极侧挡板124、126由镍基陶瓷胶形成。特别地，阳极挡板浆料通过混合预定量的高铝水泥、氧化锆、地氧化锆毡(felt)和水制备。在示例中，在制备挡板浆料时使用Cotronics Inc.’sResbondTM989高铝水泥、ZYF-100地氧化锆粉(Zircar Zirconia，Inc.)以及蒸馏水。优选地，成批如20cc尺寸批地制备阳极挡板浆料。
在制备成批的阳极挡板浆料的第一步中，ZYF-100衬垫材料是地，并且与Cotronics Resbond 989高铝水泥、高纯度氧化锆粉以及蒸馏水混合。在当前的示例中，阳极挡板浆料混合物包括下面相对量的每个成分：2x克的ZYF-100衬垫材料、167x克高铝水泥、25x克氧化锆粉以及x克蒸馏水，其中x可以基于批的尺寸而变化。例如，20cc批的阳极挡板浆料可以使用上述比例制备，通过研磨由Zircar Zironia公司制造的0.6克的ZYF-100衬垫材料，使用灰浆浆料，并且在塑料或其它适当的容器中将地ZYF-100与由Cotronics公司制造的50.1克的Cotronics Resbond 989高铝水泥、由Alfa Aesar制造的7.5克的高纯度氧化锆(IV)粉以及0.3克的蒸馏水混合以形成浆料。
在紧接第一步骤的第二步骤中，将浆料载入具有适当尺寸的注射器。当浆料未应用于形成阳极侧挡板时，注射器是被遮盖的。可以将浆料存储在注射器中两天以上。
然后，将使用上述方法制备的阳极挡板浆料应用于波纹阳极电流收集器的边缘。在第一步骤中，沿阳极电流收集器的侧边放置覆盖FEP薄膜的垫片。该垫片提供铸造边，以及对应用于电流收集器的挡板浆料的导向器。
特别地，为了制备如图2A-2C所示的输出端挡板124、124b，首先在离侧边近似0.88英寸和在离电流收集器的输出边近似3.0英寸，将胶带应用于阳极电流收集器。类似地，当制造如图2C所示的输入端挡板124a时，在离侧边0.88英寸和离电流收集器的输入边大约3.0英寸，将胶带应用于阳极电流收集器。这样，胶带限定了端部挡板的边界，并且为在该边界内的区域填充挡板浆料提供了导向器。
在下一个步骤中，从注射器分配如前制备的阳极挡板浆料，以便填充由胶带限定的阳极电流收集器的区域。然后，通过跨越阳极电流收集器以一定角度拖曳刮板或辊子，分配的浆料使电流收集器的波纹高度变得平滑。在该例子中，通过以一定角度将刮板从挡板的输出或输入侧端拖曳到挡板的相对端，使用硅酮刮板平滑了电流收集器上的浆料。在平滑了浆料之后，通过横向滑动垫片以从垫片释放挡板浆料，然后通过从阳极电流收集器边拉出垫片，可以将垫片从阳极电流收集器边除去。可以将该垫片擦净，并且在进一步的挡板制备中重新使用。
如同端部挡板124一样，也在电流收集器的相应边上形成定向挡板126。为了在阳极电流收集器116上制备定向挡板126，沿阳极电流收集器的侧边定位覆盖FEP薄膜的垫片。如上所述，垫片担当铸造边，以及用于将挡板浆料应用于阳极电流收集器的导向器。还沿阳极电流收集器的长度部分应用胶带，以便布置在离电流收集器的侧边近似0.875英寸的液封区域中。这样，胶带限定了定向挡板126的长度边界。
在下一个步骤中，在由垫片和胶带限定的电流收集器的区域中，以预定间隔形成燃料定向挡板。特别地，每个定向挡板通过将适量的阳极挡板浆料从注射器以预定的样式和预定的角度分配到阳极电流收集器上而制备。
附图5A示出应用于阳极电流收集器以形成定向挡板126的阳极挡板浆料的照片。如图所示，通过分配T形样式的浆料形成定向挡板，以便“T”126a的顶部邻近胶带129。在当前的情况下，以与垫片131成一定角度(即在此使用的45度)分配浆料，以便合成的挡板126在燃料气流方向上以45度倾斜。
挡板浆料使用刮板或辊子使阳极电流收集器的波纹高度平滑。在这种情况下，硅酮刮板用于跨越阳极电流收集器以45度角从挡板的一端到另一端拖曳。完成的定向挡板的宽度大约是0.5英寸。
如上所述，定向挡板沿电流收集器的边缘长度以预定的间隔间隔开。为了形成如图2A-2C所示的定向组件120，定向挡板以近似3英寸的间隔间隔开。因为定向挡板是倾斜的，因而挡板相邻端部之间的间隔近似是2英寸。可以理解，挡板之间的间隔基于不同的因素如燃料流量和燃料泄漏到液封区域中的数量而变化。
在使用上述方法形成挡板之后，通过横向滑动垫片以从垫片释放浆料，以及通过从阳极电流收集器边拉出垫片来除去垫片。然后，该垫片可以擦净，并且重新使用。胶带也从电流收集器除去。
在阳极电流收集器上形成端部挡板和定向挡板之后，允许其在室温干燥近似4个小时。使用刀片或湿布除去波纹上以及阳极电流收集器的下侧上任何过量的浆料。在附图5B中以照片示出使用上述方法制备的完成的端部挡板124和三个定向挡板126。
现在描述制备用于制造氧化剂气体挡板组件122的稀浆的方法以及由该稀浆制备的定向组件的挡板的方法。如上所述，并且类似于附图1A和1B的挡板组件的连续挡板材料，稀浆是包括粘合剂和金属粉的混合物。特别地，氧化剂挡板稀浆由预定量的粘合剂和镍粉制备。在示例中，稀浆包括粘合剂和Ni255粉。粘合剂由PVA(聚乙烯醇)粘合剂制成。
通过使用上述相对于燃料定向组件120的燃料气体端部挡板124、125类似的方法将挡板稀浆应用于阴极电流收集器而制备挡板组件122的端部挡板128。特别地，在沿阴极电流收集器的侧边定位覆盖FEP薄膜的垫片之后，应用胶带以限定端部挡板的边界。特别地，将胶带离侧边近似0.88英寸以及离阴极输出边近似0.88英寸放置在阴极电流收集器上。然后，将挡板稀浆应用于由垫片和胶带限定的阴极电流收集器上的端部挡板区域。在应用稀浆之后，可以将垫片除去、清洗以及重新使用。
氧化剂气体定向挡板130还使用上述相对于燃料定向挡板126类似的方法而制造。在这种情况下，沿阴极电流收集器的相应侧边定位覆盖FEP薄膜的垫片。胶带离电流收集器的侧边近似0.88英寸、沿阴极侧液封区域的长度放置在阴极收集器上。胶带限定了氧化剂定向挡板130的长度边界。
在下一个步骤中，在由垫片和胶带限定的区域内阴极电流收集器上的预定位置处以预定的样式分配适量的挡板稀浆。在此处的示例中，每个定向挡板通过以T形样式分配稀浆形成，其中“T”的顶部邻近由胶带限定的边界。分配稀浆，以便形成垂直于阴极电流收集器侧边的挡板。对每个定向挡板来说，使用刮板或棍子，稀浆使阴极电流收集器的波纹高度变得平滑。最后得到的定向挡板具有近似0.88英寸的宽度和大约0.88英寸的长度，如胶带限定的。
如上所述，在电流收集器上以预定间隔形成定向挡板。在当前的情况下，通过以2-3英寸的间隔分配稀浆形成多个定向挡板，以便最后得到的挡板之间的间隔近似是2-3英寸。
除了上述Ni浆料和锆基陶瓷胶之外，可以使用其它高温、耐腐蚀材料制造挡板组件120和122的挡板。其它例子是ZYF型氧化锆毡(Zircar Zirconia公司)和陶瓷纸等等。将这些固体材料剪切成适当的形状，插入或粘着到电流收集器的边缘。氧化锆毡作为衬垫材料已经在燃料电池环境中试验过了，并且表现了极好的性能。ZYF型氧化锆毡系列由机械联锁的、4-6微米直径的、氧化钇稳定的氧化锆纤维组成。这些毡是无机纤维，并且不包含粘合剂，以便能够经受非常高温度的腐蚀环境。这些材料在强氧化还原环境中也是同样耐腐蚀的。
可以将一辊或一片氧化锆毡剪切成任意的形状，以便得到更好的性能以及节省材料。可以将固体软带材料设计成不同的形状，以便容易装配，并且减少材料的使用。
虽然可以使用毡材料形成附图2-5的离散的挡板组件，但是离散的挡板件的形成需要相当长时间制备和放置。用于挡板组件120和122的可替换的挡板组件的布置本身适于毡材料，其是附图6和7A-7B所示的锯齿型组件。可以通过将一条毡材料中心剪切成所需的如图7A所示的之字样式制造如图6所示的电流收集板171上的锯齿形挡板161。然后，将最后得到的件161如图7B所示地分离，以提供单独的挡板，其沿如图6所示的电流收集器171的相对边定位，并且粘着到该相对边。在将锯齿形的挡板应用于电流收集器边缘之后，可以使用陶瓷加固例如氧化锆加固(Zircar Zirconia公司)使多孔氧化锆毡结构变硬和加强。
附图6、7A-B的锯齿形挡板结构相当节省材料。而且，邻近齿之间的开放区域是装载催化剂的理想位置，以便在液封区域中连续重整甲烷。
由于较少片材料需要沿阳极电流收集板的边对准，因而锯齿形挡板容易放置。而且，通过锯齿形，挡板齿之间的间隙很浅，以便较少的气体进入液封区域。锯齿形组件的连续构造还阻止了气体泄漏到电流收集器的外边。这适于最小化滑过边密封间隙的反应气体。
可以理解，制造挡板组件的成本尤其与密封液封区域所需的材料即浆料、稀浆、毡等的数量成正比例。因而，可以选择限制所需的材料的数量的特定组件，以便满足成本限制，同时实现所需的防止燃料和氧化剂气体绕过板组件的活性区域的效果。而且，可以选择挡板组件，以便限制对双极板组件的液封区域的硬度的影响。结果，保留燃料电池堆特别是液封区域的机械特征，以便防止在燃料电池的热循环期间电池活性区域部件之间的接触损失。
附图8-10示出沿边701a和701b提供有挡板组件702的电流收集器701的进一步的实施方式。如上面对电流收集器116和118的描述，这些边位于双极隔离板相应的口袋区域中。在这种情况下，挡板组件的挡板702a由电流收集器板本身产生。特别地，在所示的情况下，如下制造挡板：在沿定位挡板的侧边的区域中，使电流收集器的波纹703变平，以便板在这些区域中变平；在变平的区域中进行L形冲切，以产生折翼或翻转段；然后，将折翼或翻转段或部分折叠出板的平面至板的波纹高度。因而，折起的折翼或翻转部分形成所需的挡板。定向和端部挡板都可以以这种方式形成。
应当注意到，如同双极板100A一样，电流收集器板116、118和701可以由不锈钢的板材料制成。口袋部件104、106、110和112也可以由不锈钢板材料制成。
在附图1、2A-2C和4A的挡板组件120和挡板组件122中，可以优化挡板的数量和形状，以便得到更好的定向组件的性能以及低的制造成本。可以使用计算的流体动力学分析组件的性能，以便优化挡板的数量和应用角度。特别地，每个组件的性能直接受到取决于挡板数量的气流泄漏率的影响。可以使用如下公式确定流动泄漏率：
Figure A20078001090700271
Figure A20078001090700272
在公式(1)中，挡板数量是所用的挡板的数量，槽的数量表示挡板之间的间隔的数量。
使用如图1、2A和4A所示的布置试验具有可变数量的定向挡板的燃料和氧化剂气体定向组件的性能。在这些布置中，燃料气体的旁通比近似＜0.5％，氧化剂气体的旁通比近似＜0.8％。
附图12示出使用不同数量的定向挡板的附图1、2A和4A的挡板组件的性能图表。特别地，附图12中的X轴表示在每个定向组件中使用的挡板的数量，而Y轴表示流动泄漏率，或者流入活性液封区域中的气体的百分比。
可以在附图12中看到，当不使用阳极侧定向挡板时，流入非活性液封区域104a、106a中的燃料气体的近似8％绕过阳极活性区域108。随着阳极侧定向挡板数量的增加，燃料气体的流动泄漏率下降。特别地，当燃料定向挡板的数量增加到10时，流动泄漏率下降到大约2.4％，当定向挡板的数量增加到14或18时，流动泄漏率进一步下降到1％以下。
类似地，如果不使用阴极侧定向挡板，近似5.5％的氧化剂气体通过流入非活性液封区域110a、112a绕过阴极活性区域114。当在每个定向组件122中使用一个氧化剂气体定向挡板时，氧化剂气体的流动泄漏率下降到2.7％。当氧化剂气体定向挡板的数量增加到3时，氧化剂气体的流动泄漏率轻微下降到1％以上，当在每个氧化剂挡板组件中使用4、5或7个定向挡板时，氧化剂流动泄漏率进一步下降到1％以下。
可以从附图12看到，燃料定向挡板的最佳数量在14至18之间，氧化剂气体定向挡板的最佳数量在3至7之间。可以理解，在不同于上述示例的尺寸的组件中，定向挡板的最佳数量会变化。而且，如果气体的旁通比增加或下降，则定向挡板的最佳数量也会不同。
在所有的情况下，可以理解，上述布置仅仅是许多可能的、示出本发明的应用的特定实施方式的示例。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，根据本发明的原理可以容易地设计出许多不同的其它布置。

Claims (53)

1.一种具有适于在燃料电池中使用的燃料电池板结构的组件，其中气流通道布置成邻近燃料电池的活性区域和燃料电池的非活性液封区域运载过程气体，所述板结构具有一个或多个挡板，所述挡板布置成当所述板结构处于燃料电池中时，所述板结构的挡板使邻近燃料电池的非活性液封区域流动的过程气体远离燃料电池的非活性液封区域并且向着燃料电池的活性区域被导向。
2.根据权利要求1所述的组件，其中：
所述一个或多个挡板中的每个都包括应用于所述板结构的材料和所述板结构的翻转段中的一个。
3.根据权利要求2所述的组件，其中所述材料包括下面中的一个或多个：由包括高铝水泥、氧化锆、氧化锆毡和水的浆料得到的氧化锆基的材料；由镍金属粉和粘合剂的混合物得到的金属材料；氧化锆毡材料；以及陶瓷材料。
4.根据权利要求3所述的组件，其中所述板结构包括阴极电流收集器和阴极电流收集器中的至少一个；以及
所述一个或多个挡板合并到所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器中的至少一个中。
5.如权利要求4所述的组件，其中：
所述一个或多个挡板中的每个都包括下面中的一个：沿所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器之一的一侧布置的连续的矩形形状的材料；沿所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器之一的一侧布置的连续的锯齿形材料；沿所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器之一的一侧布置的多个离散间隔的挡板材料片；以及所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器之一的多个间隔的翻转的边段。
6.根据权利要求5所述的组件，还包括：
与所述板结构一起形成所述燃料电池的其它成分。
7.根据权利要求1所述的组件，其中：
所述板结构包括具有中心区域和与所述中心区域邻接的相对的第一和第二侧边的部件，以便当所述板结构处于所述燃料电池中时，所述部件的所述中心区域邻近所述燃料电池的所述活性区域，并且所述第一和第二侧边邻近所述燃料电池的所述液封区域；
所述一个或多个挡板沿所述相对的第一和第二侧边中的一个或多个，并且每个包括下面中的一个：连续的矩形挡板材料；连续的锯齿形挡板材料；多个离散间隔的挡板材料片；所述部件的多个间隔的翻转边段。
8.根据权利要求1的组件，其中：所述挡板材料包括下面中的一个或多个：由包括高铝水泥、氧化锆、氧化锆毡和水的浆料得到的氧化锆基的材料；由镍金属粉和粘合剂的混合物得到的金属材料；氧化锆毡材料；以及陶瓷材料。
9.根据权利要求1所述的组件，其中：
所述板结构包括具有中心区域和与所述中心区域邻接的相对的第一和第二侧边的部件，以便当所述板结构处于所述燃料电池中时，所述部件的所述中心区域邻近所述燃料电池的所述活性区域，并且所述第一和第二侧边邻近所述燃料电池的所述液封区域；以及
所述一个或多个挡板沿所述相对的第一和第二侧边中的一个或多个。
10.根据权利要求9所述的组件，其中：
所述一个或多个挡板包括沿所述部件的所述第一侧边定位的多个第一挡板，以及沿所述部件的所述第二侧边定位的多个第二挡板。
11.根据权利要求10所述的组件，其中：
所述部件包括横穿所述第一和第二侧边并且与所述中心区域邻接的输入和输出边；
所述部件是阳极电流收集器；
所述多个第一挡板包括位于所述第一侧边和所述输出边的拐角处的第一拐角挡板，以及一个或多个沿与所述第一拐角挡板间隔开的所述第一侧边的挡板；以及
所述多个第二挡板包括位于所述第二侧边和所述输出边的拐角的第二拐角挡板，以及一个或多个与所述第二拐角挡板间隔开的挡板。
12.根据权利要求11所述的组件，其中：
所述多个第一挡板包括位于所述第一侧边和所述输入边的拐角的第三拐角挡板；以及
所述多个第二挡板包括位于所述第二侧边和所述输入边的拐角的第四拐角挡板。
13.根据权利要求12所述的组件，其中：
与所述第一拐角挡板间隔开的所述多个第一挡板的所述一个或多个挡板在从所述输出边到所述第一侧边的方向上倾斜预定的角度；
与所述第二拐角挡板间隔开的所述多个第二挡板的所述一个或多个挡板在从所述输出边到所述第二侧边的方向上倾斜预定的角度。
14.根据权利要求13所述的组件，其中：
所述角度是45°；以及
所述多个第一挡板和多个第二挡板都包含从14到18个挡板。
15.根据权利要求13所述的组件，其中：
所述多个第一和第二挡板的所述挡板中的每个包括应用于所述部件的材料和所述部件的翻转段中的一个；
所述材料包括由包括高铝水泥、氧化锆、氧化锆毡和水的浆料得到的氧化锆基材料以及由镍金属粉和粘合剂的混合物得到的金属材料中的一个；并且
所述部件包括波纹。
16.根据权利要求9所述的组件，其中：
所述部件包括横穿所述第一和第二侧边并且与所述中心区域邻接的输入和输出边；
所述部件是阴极电流收集器；
所述多个第一挡板包括：位于所述第一侧边和所述输出边的拐角的第一拐角挡板；一个或多个沿与所述第一拐角挡板间隔开的所述第一侧边的挡板；以及位于所述第一侧边和所述输入边的拐角的第二拐角挡板；以及
所述多个第二挡板包括：位于所述第二侧边和所述输出边的拐角的第三拐角挡板；一个或多个与所述第三拐角挡板间隔开的挡板；以及位于所述第二侧边和所述输入边的拐角的第四拐角挡板。
17.根据权利要求16所述的组件，其中：
与所述第一拐角挡板间隔开的所述多个第一挡板的所述一个或多个挡板垂直于所述第一侧边；
与所述第三拐角挡板间隔开的所述多个第二挡板的所述一个或多个挡板垂直于所述第二侧边。
18.根据权利要求17所述的组件，其中：
所述多个第一挡板和多个第二挡板都包含4至7个挡板。
19.根据权利要求17所述的组件，其中：
所述多个第一和第二挡板的所述挡板的每个包括应用于所述部件的材料和所述部件的翻转段中的一个。
20.根据权利要求19所述的组件，其中：
所述材料包括由包括由高铝水泥、氧化锆、氧化锆毡和水的浆料得到的氧化锆基材料以及由镍金属粉和粘合剂的混合物得到的金属材料中的一个；以及
所述部件包括波纹。
21.根据权利要求1所述的组件，其中：
所述板结构适于在邻近的第一和第二燃料电池中使用，并且包括：双极板，其具有由双极板相对的第一和第二边以及横穿所述双极板相对的第一和第二边的相对的第三和第四边邻接的、相对的阳极和阴极表面；分别在所述双极板的所述第一和第二相对边处，位于所述双极板的所述阳极表面上的第一和第二口袋区域；以及分别在所述双极板的所述第三和第四相对边处，位于所述双极板的所述阴极表面上的第三和第四口袋区域；
当所述板结构在所述第一和第二燃料电池中使用时，所述双极板的所述第一和第二口袋区域以及所述第三和第四口袋区域分别是所述第一和第二燃料电池的非活性液封区域；
当所述板结构在所述第一和第二燃料电池中使用时，所述双极板在所述双极板的所述第一和第二口袋区域之间的所述阳极表面以及所述双极板在所述双极板的所述第三和第四口袋区域之间的所述阴极表面分别是所述第一和第二燃料电池的活性区域；以及
所述一个或多个挡板位于所述第一、第二、第三和第四口袋区域中的一个或多个中。
22.根据权利要求22所述的组件，其中：
所述一个或多个挡板位于所述第一、第二、第三和第四口袋区域中的每个中。
23.根据权利要求21所述的组件，其中：
所述一个或多个挡板中的每个包括应用于所述板结构的材料以及所述板结构的翻转段中的一个。
24.根据权利要求23所述的组件，其中所述材料包括下面中的一个：由包括高铝水泥、氧化锆、氧化锆毡和水的浆料得到的氧化锆基材料；由镍金属粉和粘合剂的混合物得到的金属材料；氧化锆毡材料；以及陶瓷材料。
25.根据权利要求21所述的组件，其中所述板结构还包括邻近所述双极板的阳极表面的阳极电流收集器和邻近所述双极板的所述阴极表面的阴极电流收集器中的至少一个；以及
所述一个或多个挡板合并在所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器中的至少一个中。
26.根据权利要求25所述的组件，其中：
所述一个或多个挡板中的每个包括下面之一：沿所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器中的一个的一侧布置的连续的矩形材料；沿所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器中的一个的一侧布置的连续的锯齿形材料；沿所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器中的一个的一侧布置的多个离散间隔的挡板材料片；以及所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器中的一个的多个间隔的翻转边段。
27.根据权利要求26所述的组件，还包括：
与所述板结构一起形成所述第一和第二燃料电池的其它成分。
28.根据权利要求25所述的组件，其中：
所述一个或多个挡板中的每个包括应用于所述板结构的材料以及所述板结构的翻转段中的一个；
所述板结构包括所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器；以及
所述一个或多个挡板合并在所述阳极电流收集器和所述阴极电流收集器中。
29.根据权利要求21所述的组件，其中：
所述板结构包括阳极电流收集器，所述阳极电流收集器具有中心区域和与所述中心区域邻接的相对的第一和第二侧边，以便当所述板结构处于所述燃料电池中时，所述阳极电流收集器的所述中心区域邻近所述双极板的所述阳极表面的中心区域，并且所述阳极电流收集器的所述第一和第二侧边是邻近的，并且位于所述双极板的所述阳极表面上的所述第一和第二口袋区域内；以及
所述一个或多个挡板沿所述阳极电流收集器的所述相对的第一和第二侧边中的一个或多个。
30.根据权利要求29所述的组件，其中：
所述一个或多个挡板包括多个沿所述阳极电流收集器的所述第一侧边定位的第一挡板，以及多个沿所述阳极电流收集器的所述第二侧边定位的第二挡板。
31.根据权利要求30所述的组件，其中：
所述阳极电流收集器包括横穿所述第一和第二侧边并且与所述阳极电流收集器的所述中心区域邻接的输入和输出边；
所述多个第一挡板包括位于所述第一侧边和所述阳极电流收集器的所述输出边的拐角的第一拐角挡板，以及沿与所述阳极电流收集器的所述第一拐角挡板间隔的所述第一侧边的一个或多个挡板；以及
所述多个第二挡板包括位于所述第二侧边和所述阳极电流收集器的所述输出边的拐角的第二拐角挡板，以及与所述阳极电流收集器的所述第二拐角挡板间隔的一个或多个挡板。
32.根据权利要求31所述的组件，其中：
所述多个第一挡板包括位于所述第一侧边和所述阳极电流收集器的所述输入边的拐角的第三拐角挡板；以及
所述多个第二挡板包括位于所述第二侧边和所述阳极电流收集器的所述输入边的拐角的第四拐角挡板。
33.根据权利要求32所述的组件，其中：
与所述阳极电流收集器的所述第一拐角挡板间隔的所述多个第一挡板的所述一个或多个挡板在从所述输出边到所述阳极电流收集器的所述第一侧边的方向上以预定的角度倾斜；
与所述阳极电流收集器的所述第二拐角挡板间隔的所述多个第二挡板的所述一个或多个挡板在从所述输出边到所述阳极电流收集器的所述第二侧边的方向上以预定的角度倾斜。
34.根据权利要求33所述的组件，其中：
所述角度是45°；以及
所述多个第一挡板和多个第二挡板都包含14至18个挡板。
35.根据权利要求33所述的组件，其中：
所述多个第一和第二挡板中的每个包括应用于所述部件的材料以及所述部件的翻转段中的一个。
36.根据权利要求35所述的组件，其中：
所述材料包括由包括高铝水泥、氧化锆、氧化锆毡和水的浆料得到的氧化锆基材料以及由镍金属粉和粘合剂的混合物得到的金属材料中的一个；并且
所述电流收集器包括波纹。
37.根据权利要求33所述的组件，其中：
所述板结构还包括阴极电流收集器，所述阴极电流收集器具有中心区域和与所述中心区域邻接的相对的第一和第二侧边，以便当所述板结构位于所述燃料电池中时，所述阴极电流收集器的所述中心区域邻近所述双极板的所述阴极表面的中心区域，所述阴极电流收集器的所述第一和第二侧边是邻近的，并且位于所述双极板的所述阴极表面上的所述第三和第四口袋区域内；以及
所述一个或多个挡板沿所述阴极电流收集器的所述相对的第一和第二侧边中的一个或多个。
38.根据权利要求37所述的组件，其中：
所述阴极电流收集器包括横穿所述第一和第二侧边并且与所述阴极电流收集器的所述中心区域邻接的输入和输出边；
所述一个或多个挡板包括沿所述阴极电流收集器的所述第一侧边定位的多个第三挡板，以及沿所述阴极电流收集器的第二侧边定位的多个第四挡板。
39.根据权利要求38所述的组件，其中：
所述阴极电流收集器包括横穿所述第一和第二侧边并且与所述阴极电流收集器的所述中心区域邻接的输入和输出边；
所述多个第三挡板包括：位于所述第一侧边和所述阴极电流收集器的所述输出边的拐角的第一拐角挡板；沿与所述多个第三挡板的所述第一拐角挡板间隔的所述阴极电流收集器的所述第一侧边的一个或多个挡板；以及
所述多个第四挡板包括位于所述第二侧边和所述阴极电流收集器的所述输出边的拐角的第三拐角挡板；沿与所述多个第四挡板的所述第三拐角挡板间隔的所述阴极电流收集器的所述第二边的一个或多个挡板；以及位于所述第二侧边和所述阴极电流收集器的所述输入边的拐角的第四拐角挡板。
40.根据权利要求39所述的组件，其中：
与所述第一拐角挡板间隔的多个所述第三挡板的所述一个或多个挡板垂直于所述阴极电流收集器的所述第一侧边；
与所述第三拐角挡板间隔的所述多个第四挡板的所述一个或多个挡板垂直于所述阴极电流收集器的所述第二侧边。
41.根据权利要求40所述的组件，其中：
所述多个第三挡板和多个第四挡板都包含4至7个挡板。
42.根据权利要求38所述的组件，其中：
所述多个第一、第二、第三和第四挡板中的每个都包括应用于所述部件的材料以及所述部件的翻转段中的一个。
43.根据权利要求42所述的组件，其中：
所述材料包括由包括高铝水泥、氧化锆、氧化锆毡和水的浆料得到的氧化锆基材料以及由镍金属粉和粘合剂的混合物得到的金属材料中的一个；以及
每个所述阳极和阴极电流收集器包括波纹。
44.一种制造在用于燃料电池的板结构中使用的电流收集器的方法，所述电流收集器具有中心区域和与所述中心区域邻接的相对的第一和第二侧边，所述方法包括下面的步骤：
制备用于形成一个或多个挡板的挡板混合物；
沿所述第一和第二侧边中的至少一个将所述挡板混合物应用于所述电流收集器的一个或多个段；以及
干燥所述应用的混合物，以便在所述电流收集器上提供一个或多个挡板。
45.根据权利要求44所述的方法，还包括：
在干燥所述应用的挡板混合物之前，使所述应用的挡板混合物变平的步骤。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述电流收集器是带波纹的，并且所述应用的挡板混合物装填所述一个或多个段中的波纹。
47.根据权利要求44所述的方法，其中：
所述电流收集器是阳极电流收集器；以及
所述混合物是包括高铝水泥、氧化锆、氧化锆毡和水的浆料。
48.根据权利要求44所述的方法，其中：
所述电流收集器是阴极电流收集器；以及
所述混合物包括镍金属粉和粘合剂的混合物。
49.一种制造在用于燃料电池的板结构中使用的电流收集器的方法，所述电流收集器具有中心区域和与所述中心区域邻接的相对的第一和第二侧边，所述方法包括下面的步骤：
在所述侧边中的至少一个的一个或多个段处剪切所述电流收集器；
在所述一个或多个段的每个切口处折叠所述电流收集器，以便产生形成挡板的翻转段。
50.根据权利要求49所述的方法，其中：
所述切口中的每个都是L形的。
51.一种制造在用于燃料电池的板结构中使用的电流收集器的方法，所述电流收集器具有中心区域和与所述中心区域邻接的相对的第一和第二侧边，所述方法包括下面的步骤：
通过沿之字路径剪切材料的材料中心而制备挡板，以形成第一和第二锯齿形的挡板；
将所述锯齿形挡板应用于所述电流收集器的所述第一和第二侧边。
52.根据权利要求51所述的方法，其中：
所述材料是氧化锆毡。
53.根据权利要求52所述的方法，还包括：
将氧化锆加固应用于所述锯齿形挡板。
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