CN101604736A - 用于燃料电池组的隔板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

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，以提高燃料电池的效率。

Description

用于燃料电池组的隔板及其制造方法
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。
如图2所示，隔板18优选包括：通道部24，其形成在隔板的任一侧上，并具有氢流动通道20和空气流动通道22(其具有独立的微细通道结构)；歧管部26，其形成在通道部的两端，并具有用于使氢、空气和冷却水通过其得以供给和排出的多个歧管。
在优选的实施方式中，当两个相邻的隔板彼此堆叠地连接时，在其间适当地形成冷却水流动通道。
在其他优选的实施方式中，当燃料电池组10的两个相邻的单元电池11适当地相互堆叠时，如图1和2所示，两个相邻单元电池1的隔板18适当彼此堆叠地连接。在这种情形中，一侧的隔板18在其外表面上形成有空气流动通道22，另一侧的隔板18在其外表面上形成有氢流动通道20。优选地，在连接的隔板之间适当形成冷却水流动通道28。
在优选的实施方式中，具有上述结构的常规聚合物电解质膜燃料电池组10的隔板18通过以下方式适当制造：将石墨板加工成在其上形成有流动通道，将例如薄不锈钢的金属材料通过模压成型法加工，或者将聚合物基体和碳微粒或石墨微粒的混合物压缩成型。
根据特别优选的实施方式，燃料电池的隔板的导电性和结构强度优良，接触电阻和表面电阻低，透气性低，并具有耐蚀性等。在其他优选的实施方式中，出于燃料电池商业化的目的，隔板是批量制造的，并且以适当低的成本制造。
在常规隔板的使用中，当两个隔板相互堆叠以在其间适当形成冷却水流动通道时，在单元电池之间、在燃料电极侧的具有氢流动通道的隔板与在空气电极侧的具有空气流动通道的隔板之间，存在有接触电阻，导致燃料电池的效率适当降低。
在此背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明通用背景技术的理解，而不应当被视作是认可或以任何形式暗示该信息构成本领域普通技术人员已经知晓的现有技术。
发明内容
一方面，本发明提供一种用于燃料电池组的隔板及其制造方法，其中，使用热压成型法以优选地在两片细丝状复合材料之间整体插入一排用于冷却水流动通道的多个金属管的方式适当地形成隔板，从而适当消除两个彼此接触的相邻隔板之间的接触电阻，其中紧靠隔板的垫片以适当形成隔板的氢流动通道和空气流动通道的方式形成，从而适当提高燃料电池的效率。
在一个优选的方面，本发明提供一种用于燃料电池组的隔板，其包括：通道部，其优选包括在其中贯穿地形成的多个冷却水流动通道、在其一个外表面上形成的多个氢流动通道和在其另一外表面上形成的多个空气流动通道，上述氢流动通道和空气流动通道优选与上述冷却水流动通道以适当彼此面对的方式交替排列；引导部，其在该引导部的一端与通道部的两端分别适当地整体形成，并在其中形成有内部空间，以便与多个冷却水流动通道中的每一个流体连通；和歧管部，其与引导部的另一端整体形成，并具有冷却水入口和出口歧管，其中在歧管部和引导部之间优选布置有分割板，以便适当地划分歧管部的冷却水入口和出口歧管与引导部的内部空间，上述分割板在其中贯穿地形成有冷却水入口和冷却水出口。
在优选的实施方式中，通道部、引导部和歧管部通过复合材料彼此整体成型，上述复合材料是选自以下材料的任一种，但不限于以下材料：使用热塑性树脂作为基体的碳纤维预浸料(prepreg)，使用热固性树脂作为基体的碳纤维预浸料，含有导电碳纤维的聚合物，含有碳黑的聚合物，含有石墨颗粒的聚合物，和含有金属颗粒的聚合物。
在另一优选实施方式中，优选在每个冷却水流动通道中均插入细长空心元件，该细长空心元件选自金属管、复合材料管和PVC管中的任一种，但并不限于这些材料。
另一方面，本发明提供一种用于燃料电池组的隔板的制造方法，该方法优选包括以下步骤：提供已经过切分(slitting)和切削(cutting)处理以适当符合隔板的期望尺寸、且处于半固化状态的两片复合材料；将两片复合材料和多个在其间等距离间隔的细长空心元件安装在热压机下半模具的正表面上，正表面具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部38；将热压机上半模具朝向下半模具下降，上述热压机上半模具的反面表面具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部，然后在优选通过高温加压处理将两片复合材料加压并同时固化的同时将其彼此整体结合成单片复合材料；以及从上半模具和下半模具中取出以如下方式制造的隔板：在单片复合材料的两个外表面上分别形成氢流动通道和空气流动通道，并且同时，嵌入在单片复合材料中的细长空心元件的内部空间形成冷却水流动通道。
再另一方面，本发明提供一种用于燃料电池组的隔板的制造方法，该方法优选包括以下步骤：提供已经过切分和切削处理以适当符合隔板的期望尺寸、且处于半固化状态的两片复合材料；将两片复合材料和多个在其间等距离间隔的插入件安装在热压机下半模具的正表面上，正表面具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部38，插入件设置成用于形成冷却水流动通道；将热压机上半模具朝向下半模具下降，上述热压机上半模具的反面表面具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部，然后在优选通过高温加压处理将两片复合材料加压并同时固化的同时将其彼此整体结合成单片复合材料；从上半模具和下半模具中取出以如下方式制造的隔板：在单片复合材料的两个外表面上分别形成氢流动通道和空气流动通道，并且插入件嵌入在单片复合材料中；以及去除嵌入在单片复合材料中的插入件，以便使从中去除插入件的相应部分形成冷却水流动通道。
在优选的实施方式中，各个插入件可以适当地由在特定溶剂中溶解或分解的材料或者熔点为200℃或更低的材料制成。
在另一实施方式中，如果插入件由在特定溶剂中溶解或分解的材料制成，则将两片复合材料彼此整体结合的步骤可以优选进一步包括：通过将插入件分别地溶解或分解在特定溶剂中而去除插入件。
在另一优选的实施方式中，如果插入件由熔点为200℃或更低的材料适当制成，则可以优选通过在将两片复合材料彼此整体结合的步骤中将插入件熔化而去除插入件。
本文所用的术语“车辆(vehicle)”、“车用”或其它类似术语应理解成包括通常的机动车辆，例如载客车辆，包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆，包括各种船只和船舶的水运工具，航空器和类似物，并包括混合动力车辆、电动车辆、插入式(plug-in)混合电动车辆、氢动力车辆和其它代用燃料车辆(例如，源自石油以外的资源的燃料)。
如本文所述，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电动动力。
所附附图结合在本说明书中并形成其一部分，并与以下具体描述一起，更详细地说明了本发明的以上特征和优势，其用于通过实施例的方式解释本发明的原理，这些特征和优势由此将是显而易见的。
附图说明
图1是说明燃料电池组的构造的示意性横剖面图；
图2是说明根据现有技术的常规隔板的结构的视图；
图3和图4是说明根据本发明的隔板制造方法的透视图；
图5是说明根据本发明的隔板的俯视图；
图6是沿着图5的线A-A所取的横剖面图；
图7是沿着图5的线B-B所取的横剖面图；
图8是沿着图5的线C-C所取的横剖面图；
图9是说明根据本发明氢侧垫片和空气侧垫片与隔板的一侧和另一侧紧密接触的状态的透视图；
图10是说明根据本发明氢侧垫片与隔板的一侧紧密接触的状态的俯视图；
图11是说明根据本发明空气侧垫片与隔板的另一侧紧密接触的状态的俯视图；
图12是说明根据本发明氢侧垫片和空气侧垫片与隔板紧密接触的状态的俯视图；
图13是沿着图12的线D-D所取的横剖面图；
图14是沿着图12的线E-E所取的横剖面图；
图15是沿着图12的线F-F所取的横剖面图。
附图所列的附图标记包括如下文进一步讨论的下列元件的标记：
10：燃料电池组    11：单元电池
12：膜电极组件    13：电解质膜
14：燃料电极      15：空气电极
16：气体扩散层    17：垫片
18：隔板                  20：氢流动通道
22：空气流动通道          24：通道部
26：歧管部                26a：空气入口歧管
26b：冷却水入口歧管
26c：氢入口歧管           26d：空气排出歧管
26e：冷却水出口歧管
26f：氢排出歧管           28：冷却水流动通道
30：复合材料              32：细长空心元件
34：上半模具              36：下半模具
38：用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部
40：插入件                50：引导部
52：内部空间              54：分割板
56：冷却水入口            58：冷却水出口
60：氢侧垫片              62：空气侧垫片
60a、60b、62a、62b：通孔
具体实施方式
如本文所述，本发明包括用于燃料电池组的隔板，该隔板包括：通道部，其包括在其中贯穿地形成的多个冷却水流动通道、在其一个外表面上形成的多个氢流动通道和在其另一外表面上形成的多个空气流动通道；引导部，其在其一端上与通道部的两端分别整体形成；和歧管部，其与引导部的另一端整体形成，并具有冷却水入口和出口歧管，其中在歧管部和引导部之间布置有分割板，该分割板在其中贯穿地形成有冷却水入口和冷却水出口。
在一个实施方式中，通道部中，氢流动通道和空气流动通道与冷却水流动通道以彼此面对的方式交替排列。
在另一个实施方式中，引导部在其中形成有内部空间，以便与多个冷却水流动通道中的每一个流体连通。
在再另一个实施方式中，分割板布置成适当地划分歧管部的冷却水入口和出口歧管与引导部的内部空间。
本发明特征还在于一种用于燃料电池组的隔板的制造方法，该方法包括以下步骤：提供两片复合材料；将两片复合材料和多个在其间等距离间隔的细长空心元件安装在热压机下半模具的正表面上；将热压机上半模具朝向下半模具下降，然后在将两片复合材料加压并同时固化的同时将其彼此整体结合成单片复合材料；从上半模具和下半模具中取出以如下方式制造的隔板：在单片复合材料的两个外表面上分别形成氢流动通道和空气流动通道，并且同时，嵌入在单片复合材料中的细长空心元件的内部空间形成冷却水流动通道，或者取出以如下方式制造的隔板：在单片复合材料的两个外表面上分别形成氢流动通道和空气流动通道，并且在单片复合材料中嵌入有插入件；以及去除嵌入在单片复合材料中的插入件，其中从中去除插入件的相应部分形成冷却水流动通道。
在一个实施方式中，两片复合材料已经过切分和切削处理，以符合隔板的期望尺寸。
在另一个实施方式中，两片复合材料处于半固化状态。
在再另一个实施方式中，正表面具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部。
在另一个进一步的实施方式中，插入件设置成用于形成冷却水流动通道。
在一个实施方式中，热压机上半模具的反面表面具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部。
在进一步的实施方式中，将两片复合材料加压并同时固化的步骤通过高温加压处理进行。
本发明特征还在于一种机动车辆，其包括本文中任一实施方式或方面中所述的用于燃料电池组的隔板。
现将详细参考本发明的优选实施方式，其实例在下文所附的附图中加以图示，其中类似附图标记通篇指代类似元件。下文通过参考附图来描述多个实施方式，以解释本发明。
在此参考附图说明根据本发明的优选实施方式。
在优选的实施方式中，本发明特征在于一种通过使用两张复合材料片材适当制造的隔板，在进一步优选的实施方式中，上述隔板在其一个外表面上适当形成有氢流动通道，在其另一外表面上适当形成有空气流动通道，并且在其中贯穿形成有管状的冷却水流动通道，从而消除了相邻两个单元电池之间的接触电阻。根据本发明的某些优选实施方式，制造通过使用两张在此所述的复合材料片材适当制造的隔壁，以解决如下问题：由于根据两个隔板的结合在两个隔板之间形成冷却水流动通道，在相邻两个单元电池之间存在有接触电阻，即，在具有燃料电极侧的氢流动通道的隔板与具有空气电极侧的空气流动通道的隔板之间存在有接触电阻，因此导致燃料电池的发电效率降低。
因此，下文描述隔板的制造方法。
图3和4是说明根据本发明优选实施方式的隔板制造方法的透视图。图5是说明根据本发明某些优选实施方式的示例性隔板的俯视图。
在一个实施方式中，已经过切分和切削处理的两片复合材料30优选设置成与隔板的期望尺寸适当符合，并处于半固化状态。每片复合材料30可以优选地设置成根据隔板的厚度将几张原材料片材彼此适当重叠的状态。
优选地，复合材料30可以采用使用例如热塑性和热固性树脂作为基体的碳纤维预浸料，或者含有导电碳纤维、碳黑、石墨颗粒和金属颗粒的聚合物。
在其他进一步的实施方式中，在两片复合材料30之间适当地布置有一排多个细长空心元件32。根据进一步的实施方式，每个细长空心元件32优选使用具有诸如针的直径之类微小直径的金属管，并且除金属管之外还可以优选使用复合材料管、PVC管等。
根据其他某些实施方式，在热压机中适当布置由此提供的两片复合材料30和细长空心元件32。
在本发明的其他优选实施方式中，热压机上半模具34在其反面表面上适当形成有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部38，并且热压机下半模具36在其正表面上适当形成有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部38。
在某些示例性实施方式中，如果热压机上半模具34的反面表面上形成的凹凸部38优选地选择成用于形成氢流动通道，那么在热压机下半模具36的正表面上形成的凹凸部38相反选择成用于形成空气流动通道。
在进一步的实施方式中，优选将两片复合材料30和在其间等距离地间隔的多个细长空心元件32安装在热压机下半模具36的正表面上，正表面具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部38。
根据再进一步的实施方式，将具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部38的热压机上半模具34朝向热压机下半模具36适当下降，然后在高温下通过热压机将两片复合材料30适当地压入模具。
优选地，通过上述高温加压处理将处于半固化状态的两片复合材料30在适当加压并同时固化的同时彼此整体结合成单片复合材料30。
因此，在单片复合材料30的两个外表面上分别适当形成具有凹凸形状的氢流动通道20和空气流动通道22。同时，嵌入在单片复合材料30中的细长空心元件32的内部空间形成冷却水流动通道28，从而完成隔板18。
下文说明根据本发明另一实施方式的优选的隔板制造方法。
在一个实施方式中，优选提供已经过切分和切削处理以适当符合隔板的期望尺寸、并优选处于半固化状态的两片复合材料30。
在优选实施方式中，在两片复合材料30之间适当地布置用于形成冷却水流动通道的一排多个插入件40。
优选地，每个插入件40由在溶剂中、特别是特定溶剂中适当溶解的材料制成，例如，在可溶于例如但不限于水的溶剂中的纤维素，或者由熔点为200℃或更低的材料制成，例如硫、热塑性聚合物、金属等。
根据进一步的实施方式，将两片复合材料30和优选在其间等距离间隔的用于形成冷却水通道的多个插入件40，适当安装在热压机下半模具36的具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸38的正表面上。
在再进一步的实施方式中，将具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部38的热压机上半模具34，朝向热压机下半模具36适当下降，然后在高温下通过热压机将两片复合材料30压入模具，使得在通过上述高温加压处理在适当加压并同时固化的同时将处于半固化状态的两片复合材料30优选彼此整体结合成单片复合材料30。
因此，在进一步的实施方式中，氢流动通道20和空气流动通道22优选分别在单片复合材料30的两个外表面上形成，同时，暂时完成其中嵌入有插入件40的隔板。
在进一步的实施方式中，优选去除嵌入在隔板中的插入件40，从中去除插入件的相应部分形成冷却水流动通道28，从而最终完成隔板18。
在进一步的实施方式中，插入件40的去除方法通过以下方式进行：如果各个插入件40由在特定溶剂中溶解或分解的材料适当制成，例如但不限于纤维素，那么使之溶解在水中；如果插入件由熔点为200℃或更低的材料制成，那么通过在将两片复合材料彼此整体结合的步骤中通过将其熔化而适当去除插入件。
因此，完成隔板18，其中，在单片复合材料30中，在从中优选去除插入件40的相应部分处适当形成冷却水流动通道28，并且在单片复合材料30的两个外表面上适当形成凹凸状的氢流动通道20和空气流动通道22。
根据本文所述的发明，已参考优选构造说明了根据上述实施方式制造的隔板，如下文参照示例性图6-8所述，隔板包括冷却水流动通道、空气流动通道、氢流动通道，其中引导部50和歧管部26通过使用与通道部相同的复合材料，与通道部24的两端适当地整体形成。
根据某些优选的实施方式，引导部50在其一端与通道部24的两端整体形成，并优选在其中形成有内部空间52，以便与每个冷却水流动通道28流体连通。
根据优选的实施方式，如下形成内部空间52：如果在模压成型之前将心轴(未示出)适当插入在两片复合材料之间、然后在模压成型之后将其去除，则从中去除心轴的部分为空腔，该空腔是与冷却水流动通道28流体连通的内部空间51。
优选地，歧管部26与引导部50的另一端整体形成。在某些实施方式中，在一侧的歧管部优选包括在其中贯穿形成的空气入口歧管26a、冷却水入口歧管26b和氢入口歧管26c。在其他某个实施方式中，在另一侧的歧管部分优选包括在其中贯穿形成的空气排出歧管26d、冷却水出口歧管26e和氢排出歧管26f。
根据本发明的优选实施方式，在歧管部26与引导部50之间优选布置有分割板54，以便适当地划分歧管部26的冷却水入口歧管26b和冷却水出口歧管26e与引导部50的内部空间52。优选地，分割板在其中贯穿形成有多个冷却水进口56和冷却水出口58。
在某些优选实施方式中，在隔板18的通道部24中适当形成的冷却水流动通道28与引导部50的内部空间流体连通，并且，引导部50的内部空间52经由在分割板54中适当形成的多个冷却水入口56和冷却水出口58，与歧管部26的冷却水入口歧管26b和冷却水出口歧管26e彼此流体连通。
因此，在如上述构造说明的优选实施方式中，冷却水以如下顺序顺次流动：歧管部26的冷却水入口歧管26b、在一侧的分割板54中形成的多个冷却水入口56、在一侧的引导部50中形成的内部空间52、通道部24的冷却水流动通道28(例如，金属管)、在另一侧的引导部50中形成的内部空间52、在另一侧的分割板54中形成的多个冷却水出口58、以及歧管部26的冷却水出口歧管26e。
下文讨论根据本发明优选实施方式垫片与隔板紧密接触的结构。
图9-15是说明根据本发明氢侧垫片和空气侧垫片与隔板的一侧和另一侧紧密接触的状态的视图。
在优选实施方式中，当根据本发明的隔板18组装在燃料电池组中时，氢侧垫片60和空气侧垫片62，与在隔板18一外表面上形成的凹凸状氢流动通道20和在隔板18另一外表面上形成的凹凸状空气流动通道22适当紧密接触，从而形成基本上处于紧密密封状态的氢流动通道和空气流动通道。
优选地，氢侧垫片60和空气侧垫片62中的每一个均在其两端形成有多个通孔，以便分别适当对应于在隔板18一端形成的空气入口歧管26a、冷却水入口歧管26b和氢入口歧管26c，以及在隔板18另一端形成的空气排出歧管26d、冷却水出口歧管26e和氢排出歧管26f。
因此，在某些优选实施方式中，在氢侧垫片60的通孔当中，与隔板18的氢入口歧管26c和氢排出歧管26f对应的通孔60a和60b优选地开向引导部50，使得氢以如下顺序顺次流动：氢入口歧管26c、通孔60a、一侧上引导部5的外表面、通道部24的氢流动通道20、另一侧上引导部50的外表面、通孔60b和氢排出歧管26f。
此外，在空气侧垫片62的通孔当中，与隔板18的空气入口歧管26a和空气排出歧管26d对应的通孔62a和62b优选开向引导部50，使得空气以如下顺序顺次流动：空气入口歧管26a、通孔62a、一侧上引导部50的外表面、通道部24的空气流动通道22、另一侧上引导部50的外表面、通孔62b和空气排出歧管26d。
因此，根据本文所述的发明，当具有改良结构的氢侧垫片20和空气侧垫片62优选堆叠地结合于根据本发明的隔板18时，氢流动通道和空气流动通道很容易形成基本上紧密密封的状态。
在本文所述的本发明进一步优选的实施方式中，构成隔板的通道部、引导部和歧管部使用复合材料以如下方式彼此适当整体成型：在通道部的两个外表面上优选形成氢流动通道和空气流动通道，同时在通道部中形成管状冷却水流动通道。根据进一步的实施方式，氢流动通道和空气流动通道优选通过垫片以紧密密封的状态形成，使得由于根据两个隔板的结合在两个隔板之间形成冷却水流动通道而出现的在相邻两个单元电池之间的接触电阻，即在具有燃料电极侧的氢流动通道的隔板与具有空气电极侧的空气流动通道的隔板之间的接触电阻，能够被充分消除而不是像常规隔板那样，从而提高燃料电池的效率。
在进一步优选的实施方式中，构成隔板的通道部、引导部和歧管部通过单一工艺适当形成，从而能够进行低成本的批量生产，有助于燃料电池的商业化。
本发明参考其优选实施方式进行了详细说明。然而，本领域技术人员能够理解，可以在不偏离本发明的原理和精神的情况下对这些实施方式进行改变，本发明的范围由所附的权利要求及其等同方式限定。

Claims (23)

1.一种用于燃料电池组的隔板，其包括：
通道部，其包括在其中贯穿地形成的多个冷却水流动通道、在其一个外表面上形成的多个氢流动通道和在其另一外表面上形成的多个空气流动通道，所述氢流动通道和所述空气流动通道与所述冷却水流动通道以彼此面对的方式交替排列；
引导部，所述引导部在其一端与所述通道部的两端分别整体形成，并且所述引导部中形成有内部空间，以便与多个冷却水流动通道中的每一个流体连通；和
歧管部，其与所述引导部的另一端整体形成，并具有冷却水入口和出口歧管，
其中在所述歧管部和所述引导部之间布置有分割板，以便划分所述歧管部的冷却水入口和出口歧管以及所述引导部的所述内部空间，所述分割板在其中贯穿地形成有冷却水入口和冷却水出口。
2.根据权利要求1所述的隔板，其中所述通道部、所述引导部和所述歧管部通过复合材料彼此整体成型，所述复合材料是选自以下材料的任一种：使用热塑性树脂和热固性树脂作为基体的碳纤维预浸料，含有导电碳纤维、碳黑、石墨颗粒和金属颗粒的聚合物。
3.根据权利要求1所述的隔板，其中在所述通道部的每个冷却水流动通道中均插入细长空心元件。
4.根据权利要求3所述的隔板，其中所述细长空心元件是选自金属管、复合材料管和PVC管的任一种。
5.一种用于燃料电池组的隔板的制造方法，所述方法包括以下步骤：
提供已经过切分和切削处理以符合所述隔板的期望尺寸、且处于半固化状态的两片复合材料；
将所述两片复合材料和在其间等距离间隔的多个细长空心元件安装在热压机的下半模具的正表面上，所述正表面具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部，或者，将所述两片复合材料和在其间等距离间隔的多个插入件安装在所述热压机的下半模具的正表面上，所述插入件设置成用于形成冷却水流动通道；
将所述热压机的上半模具朝向所述下半模具下降，所述热压机的上半模具的反面表面具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部，然后在通过高温加压处理将所述两片复合材料加压并同时固化的同时，将所述两片复合材料彼此整体结合成单片复合材料；
从所述上半模具和所述下半模具中取出以如下方式制造的隔板：在所述单片复合材料的两个外表面上分别形成氢流动通道和空气流动通道，并且同时，嵌入在所述单片复合材料中的细长空心元件的内部空间形成冷却水流动通道，或取出以如下方式制造的隔板：在所述单片复合材料的两个外表面上分别形成氢流动通道和空气流动通道，并且插入件嵌入在所述单片复合材料中；以及
去除嵌入在所述单片复合材料中的所述插入件，以便使从中去除插入件的相应部分形成冷却水流动通道。
6.根据权利要求5所述的方法，其中每个插入件由在特定溶剂中溶解或分解的材料制成，或者由熔点为200℃或更低的材料制成。
7.根据权利要求5所述的方法，其中如果所述插入件由在特定溶剂中溶解或分解的材料制成，则将两片复合材料彼此整体结合的步骤进一步包括以下步骤：通过将所述插入件分别地溶解或分解在所述特定溶剂中而去除插入件。
8.根据权利要求5所述的方法，其中如果所述插入件由熔点为200℃或更低的材料制成，则在将两片复合材料彼此整体结合的步骤中，通过将所述插入件熔化而去除插入件。
9.根据权利要求6所述的方法，其中如果所述插入件由在特定溶剂中溶解或分解的材料制成，则将两片复合材料彼此整体结合的步骤进一步包括以下步骤：通过将所述插入件分别地溶解或分解在所述特定溶剂中而去除插入件。
10.根据权利要求6所述的方法，其中如果所述插入件由熔点为200℃或更低的材料制成，则在将两片复合材料彼此整体结合的步骤中，通过将所述插入件熔化而去除插入件。
11.一种用于燃料电池组的隔板，其包括：
通道部，其包括在其中贯穿地形成的多个冷却水流动通道、在其一个外表面上形成的多个氢流动通道和在其另一外表面上形成的多个空气流动通道；
引导部，所述引导部在其一端与所述通道部的两端分别整体形成；和
歧管部，其与所述引导部的另一端整体形成，并具有冷却水入口和出口歧管，
其中在所述歧管部和所述引导部之间布置有分割板，所述分割板在其中贯穿地形成有冷却水入口和冷却水出口。
12.根据权利要求11所述的用于燃料电池组的隔板，其中在所述通道部中，所述氢流动通道和所述空气流动通道与所述冷却水流动通道以彼此面对的方式交替排列。
13.根据权利要求11所述的用于燃料电池组的隔板，其中所述引导部在其中形成有内部空间，以便与多个冷却水流动通道中的每一个流体连通。
14.根据权利要求11所述的用于燃料电池组的隔板，其中所述分割板布置成划分所述歧管部的冷却水入口和出口歧管以及所述引导部的内部空间。
15.一种用于燃料电池组的隔板的制造方法，所述方法包括以下步骤：
提供两片复合材料；
将所述两片复合材料和在其间等距离间隔的多个细长空心元件安装在热压机的下半模具的正表面上；
将所述热压机的上半模具朝向所述下半模具下降，然后在将所述两片复合材料加压并同时固化的同时，将所述两片复合材料彼此整体结合成单片复合材料；
从所述上半模具和所述下半模具中取出以如下方式制造的隔板：在所述单片复合材料的两个外表面上分别形成氢流动通道和空气流动通道，并且同时，嵌入所述在单片复合材料中的细长空心元件的内部空间形成冷却水流动通道，或者取出以如下方式制造的隔板：在所述单片复合材料的两个外表面上分别形成氢流动通道和空气流动通道，并且在所述单片复合材料中嵌入有插入件；以及
去除嵌入在所述单片复合材料中的所述插入件，其中从中去除插入件的相应部分形成冷却水流动通道。
16.根据权利要求15所述的用于燃料电池组的隔板的制造方法，其中所述两片复合材料已经过切分和切削处理，以符合所述隔板的期望尺寸。
17.根据权利要求15所述的用于燃料电池组的隔板的制造方法，其中所述两片复合材料处于半固化状态。
18.根据权利要求15所述的用于燃料电池组的隔板的制造方法，其中所述正表面具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部。
19.根据权利要求15所述的用于燃料电池组的隔板的制造方法，其中所述插入件设置成用于形成冷却水流动通道。
20.根据权利要求15所述的用于燃料电池组的隔板的制造方法，其中所述热压机的上半模具的反面表面具有用于形成氢流动通道或空气流动通道的凹凸部。
21.根据权利要求15所述的用于燃料电池组的隔板的制造方法，其中将两片复合材料加压并同时固化的步骤通过高温加压处理进行。
22.一种机动车辆，其包括如权利要求1所述的用于燃料电池组的隔板。
23.一种机动车辆，其包括如权利要求11所述的用于燃料电池组的隔板。
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