CN102265442B - 燃料电池内的气道形成构件、其制造方法及其模制设备 - Google Patents

燃料电池内的气道形成构件、其制造方法及其模制设备 Download PDF

Info

Publication number
CN102265442B
CN102265442B CN200980153643.7A CN200980153643A CN102265442B CN 102265442 B CN102265442 B CN 102265442B CN 200980153643 A CN200980153643 A CN 200980153643A CN 102265442 B CN102265442 B CN 102265442B
Authority
CN
China
Prior art keywords
plate part
oblique plate
forming member
forms
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200980153643.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102265442A (zh
Inventor
近藤考司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Auto Body Co Ltd
Original Assignee
Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Auto Body Co Ltd filed Critical Toyota Auto Body Co Ltd
Publication of CN102265442A publication Critical patent/CN102265442A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102265442B publication Critical patent/CN102265442B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H01M8/0254—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/0263—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant having meandering or serpentine paths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/10—Battery-grid making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/18—Expanded metal making

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

气体扩散层(19)与和固体电解质膜(16)的表面接触的电极层(17)以及在气体扩散层(19)和隔离件(23)之间的气道形成构件(21)接触。隔离件(23)和于气道形成构件(21)的环形部分(27)的链接片部分(28)上形成的第一倾斜片部分(28a)形成第一倾斜角(α)。气体扩散层(19)和于链接片部分(28)上形成的第二倾斜片部分(28b)形成第二倾斜角(β)。第一倾斜角(α)被设置成比第二倾斜角(β)小。

Description

燃料电池内的气道形成构件、其制造方法及其模制设备
技术领域
本发明涉及一种燃料电池的气道形成构件、制造该气道形成构件的方法以及形成所述气道形成构件的形成设备。
背景技术
通常，燃料电池具有由堆叠在一起的多个发电电池所形成的电池堆。参考图17至19来描述一种现有技术的发电电池。如图17所示，发电电池12包括一对上下框架13、14和在框架13、14之间的电极结构15。电极结构15是由固体电解质膜16、在阳极侧的电极催化剂层17和在阴极侧的电极催化剂层18形成。在电解质膜16的上表面上铺放阳极侧电极催化剂层17，在固体电解质膜16的下表面上铺放阴极侧电极催化剂层18。在电极层17的上表面上铺放第一气体扩散层19，在电极层18的下表面上铺放第二气体扩散层20。进而，在第一气体扩散层19的上表面上铺放第一气道形成构件21，在第二气体扩散层20的下表面上铺放第二气道形成构件22。在第一气道形成构件21的上表面上结合扁平的片状隔离件23，在第二气道形成构件22的下表面上结合扁平的片状隔离件24。
图18是显示第一和第二气道形成构件21、22的一部分的放大透视图。如图18所示，气道形成构件21(22)由金属板条片形成，该金属板条片具有大量的、交替设置的六边形环形部分21a(22a)。每个环形部分21a(22a)具有通孔21b(22b)。环形部分21a(22a)和通孔21b(22b)形成错综复杂、蜿蜒的气道21c(22c)。燃料气体(氧化气体)如箭头所指示的那样流经气道21c(22c)。
如图17所示，框架13、14形成燃料气体的供气通道G1和排气通道G2。燃料气体供气通道G1用来给第一气道形成构件21的气道21c供应作为燃料气体的氢气。燃料气体排放通道G2用来将穿过第一气道形成构件21的气道21c的燃料气体或者燃料废气排放到外部。
同样，框架13、14形成氧化气体供气通道和排气通道。氧化气体供气通道位于与图17的纸面背侧相对应的位置，用于将作为氧化气体的空气供应给第二气道形成构件22的气道。氧化气体排气通道位于与图17的纸面前侧相对应的位置，用于将穿过第二气道形成构件22的气道的氧化气体或者氧化气体废气排放到外部。
如图17的箭头P所示，氢气是从氢气供应源经由供气通道G1供应给第一气道形成构件21。空气是从空气供应源供应给第二气道形成构件22。这样促使每个发电电池中发生电化学反应，产生电能。由于加湿器(图中未示)给氢气和氧化气体加湿，所述每样气体中含有加湿水(水汽)。前面提到的电化学反应还在阴极侧的电极层18、气体扩散层20和第二气道形成构件22中生成水。所生成的水和加湿水在发电电池12的阴极侧的一部分形成水滴W1。在气道形成构件22的气道22a中流动的氧化气体废气将水滴W1经由所述排气通道送到外部。
所生成的水中有一些作为渗透水渗穿固体电解质膜16，流入阳极侧的电极层17、气体扩散层19和第一气道形成构件21的气道21c中。渗透水和加湿水在发电电池12的阳极侧的一部分形成水滴W。在气道形成构件21的气道21c内流动的氧化气体废气将水滴W经由排气通道G2引导到外部。专利文献1披露了一种具有图17所示的结构的燃料电池的发电电池。
图19是显示专利文献2所揭示的燃料电池的局部横截面视图。如图19所示，燃料电池具有以堆叠方式设置的阴极49和隔离件50。隔离件50包括朝阴极49突出的多个突出部50a。隔离件50和阴极49形成气道52。在每个突出部50a周围设置变形构件51。变形构件51的两端以这样一种方式朝着与它对应的突出部50a弯折，以相对于阴极49形成钝角R。结果是，决定每个气道52的横截面面积的每一对相邻的壁部形成钝角。这样让水滴难以累积在气道52的角落，从而改善了隔离件50的排水性能。
专利文献1：日本专利申请公开No.2007-87768
专利文献2：日本专利申请公开No.2008-21523
发明内容
本发明所要解决的技术问题
如图18所示，第一气道形成构件21是由金属板条片构成，其具有许多交替设置的六边形环形部分21a。燃料气体流经由环形部分21a和通孔21b所形成的气道21c。在这种构造中，由于有表面张力，渗透水有可能会附着在以错综复杂的方式蜿蜒的气道的壁部表面。这样会造成水滴W残留在第一气道形成构件21的气道21c中，而没有被排放到外部。结果会出现下文描述的问题。
具体而言，如果水滴W长时间残留在第一和第二气道形成构件21、22的气道21c、22c中，水滴W会降低电极结构15的固体电解质膜16的质量，从而会缩短发电电池的寿命。
残留的水滴W会造成阳极侧电极层17出现异常的(过大的)电势。这样使阴极侧电极层18中的铂(催化剂)电离，电离后的铂从电极层18流失，从而降低了发电电池的耐用性。
水滴W含有硅(Si)之类的杂质。如果所述杂质像水垢一样粘附在形成气体扩散层19、20的纤维上，像碳纤维上，会降低其气体扩散效果，从而减弱了其发电效率。
当所述燃料电池在高负荷下工作时，如果水滴W没有从第一气道形成构件21的气道21c中充分地排出，所述水滴W会妨碍给电极结构15供应燃料气体，从而下降到不足的程度。另外，不规则运动的水滴W因此改变了发电的电压。这样造成没电，降低了电压的稳定性。
残留在第一和第二气道形成构件21、22的气道21c、22c中的水滴W减小了气道21c、22c的横截面面积。这样增加了燃料气体和氧化气体中的压力损失，从而增加了比如压缩机之类的气体供应设备内用于供应燃料气体和氧化气体的电能的损耗。从而降低了燃料电池的发电效率。
在一些情况下，大部分水滴会从第一和第二气道形成构件21、22的气道21c、22c中排出，从而使发电电池12干燥。在这些情况下，所述燃料气体和氧化气体没有充分地加湿，电极结构15和气体扩散层19、20因而变差。结果是，发电电池12的耐用性降低。
专利文献2中所揭示的燃料电池改善了每个气道52的排水性能。但是，所述燃料电池部件的数目增加了，从而使所述燃料电池的构造没有可能简化。同样，如图19所示，每个变形构件51的底部表面面积大于每个突出部50a的底部表面面积。设置变形构件51因而增加了与气道52绝缘开的阴极49的表面面积。这样减小了给阴极49供应气体的横截面面积，而降低了发电效率。
相应地，本发明的一个目的是提供一种燃料电池的气道形成构件、一种制造所述气道形成构件的方法以及一种形成所述气道形成构件的形成设备，通过解决上文提到的现有技术问题改善了所述燃料电池的耐用性、电压稳定性和发电效率。
解决问题的手段
为了实现前述的目的，根据本发明的一个方面，提供了一种在燃料电池中使用的气道形成构件。所述燃料电池包括电极层、在所述电极层的表面上形成的气体扩散层和朝向所述气体扩散层的隔离件，并通过所述电极层内的电极反应产生电能。在所述气体扩散层和所述隔离件之间形成气道，以给所述电极层供应燃料气体或者氧化气体。所述气道形成构件是通过由薄金属片形成的金属板条构造而成。在所述气道形成构件中形成多个环形部分，每个环形部分具有指定形状的通孔，并排列为格子形状。所述环形部分通过链接片部分连接在一起。每个所述链接片部分相对于所述气体的流动方向倾斜。每个链接片部分包括与所述隔离件的背侧保持接触的第一倾斜片部分和与所述气体扩散层的表面保持接触的第二倾斜片部分。所述第一倾斜片部分和所述隔离件之间所夹的第一倾斜角度设置为小于所述第二倾斜片部分和所述气体扩散层之间所夹的第二倾斜角度。
根据本发明，优选的是将所述第一倾斜角度和所述第二倾斜角度都设置成锐角。
进而，优选的是：所述气道形成构件的每个环形部分具有第一半环形部分和第二半环形部分；所述第一半环形部分与所述隔离件的背侧保持接触，并包括所述第一倾斜片部分；所述第二半环形部分与所述气体扩散层的表面保持接触，并包括所述第二倾斜片部分。同样，优选的是，在所述第一半环形部分，当从所述气体的流动方向看时，在所述第一倾斜片部分的左侧和右侧，形成一对第三倾斜片部分，在所述第二半环部分，当从所述气体的流动方向看时，在所述第二倾斜片部分的左侧和右侧，形成一对第四倾斜片部分。进一步优选的是，所述间隔件和每个第三倾斜片部分之间所夹的第三倾斜角度设置成比所述气体扩散层和每个第四倾斜片部分之间所夹的第四倾斜角度小。
优选的是将所述第三倾斜角和所述第四倾斜角都设置成锐角。
优选的是，所述第二倾斜片部分具有与所述气体扩散层的表面保持面接触的扁平的表面部分。
根据本发明的另一个方面，一种用于制造气道形成构件的方法包括：第一步骤，在所述薄金属片中交替形成第一半环部分和所述第二半环部分，以及交替形成所述第一倾斜片部分和所述第二倾斜片部分；第二步骤，在所述第一步骤之后，以偏移的方式在垂直于所述薄金属片的送料方向的方向使所述薄金属片移动预定的间距，然后通过以与所述第一步骤相同的方式处理所述薄金属片，在所述薄金属片中形成所述通孔和所述环部分；以及交替重复所述第一步骤和所述第二步骤。
根据当前实施例，优选的是，所述第一步骤和所述第二步骤包括形成第三倾斜片部分和第四倾斜片部分的步骤。
本方法优选的是包括在与所对应的环形部分相连接的每个链接片部分的第二倾斜片部分中形成与所述气体扩散层的表面保持为面接触的扁平表面部分。
根据本发明的进一步方面，提供一种在用于制造所述气道形成构件的方法中使用的形成设备。该形成设备包括第一分割模具、第二分割模具和第一形成表面。所述第一分割模具具有凹部和突出部，以预定的间距交替设置。所述第二分割模具具有以预定的间距设置的、可分别与所述第一分割模具的凹部和突出部卡合的突出部和凹部。所述环形部分以蜿蜒的方式形成环形部分，通过使所述第一和第二分割模具在所述薄金属片的厚度方向和宽度方向上往复运动，在所述第一分割模具的凹部和突出部以及所述第二分割模具的对应的突出部和凹部造成卡合，以在所述薄金属片中以预定的间距形成多个分割线，弯折和拉伸所述薄金属片。所述第一形成表面形成于所述第一分割模具的每个突出部的顶部表面上。当在所述薄金属片的送料方向上看时，所述第一形成表面朝下倾斜。所述形成表面在每个环形部分的链接片部分中形成所述第一倾斜片部分。
根据本发明，用于在所述第一半环部分的顶部中形成所述第三倾斜片部分的一对第三形成表面，从所述薄金属片的送料方向看，优选的是形成于所述第一分割模具的每个突出部的左侧和右侧。另外，用于在所述第二半环部分的顶部中形成所述第四倾斜片部分的一对第四形成表面，从所述薄金属片的送料方向看，优选的是形成于所述第一分割模具的每个凹部的左侧和右侧。
所述形成设备优选的是包括第一形成轧辊和直径比第一形成轧辊的直径大的第二形成轧辊。优选的是，将所述第一形成轧辊和所述第二形成轧辊之间的间隙的值设置成比所述金属板条的厚度小；当以这样一种方式在所述第一和第二形成轧辊之间移动所述金属板条，使得所述第二倾斜片部分朝向所述第一形成轧辊，所述第一倾斜片部分朝向所述第二形成轧辊时，通过使用第一形成轧辊使所述链接片部分的第二倾斜片部分的末梢边缘变形，使得在所述第二倾斜片部分的末梢边缘中形成与所述气体扩散层的表面保持为面接触的扁平的表面部分，与所述第一形成轧辊的外围表面接触的第二倾斜片部分的末梢边缘的数目小于与所述第二形成轧辊的外围表面接触的第一倾斜片部分的末梢边缘的数目。
(操作)
在本发明中，第一倾斜角，即所述隔离件和与所述隔离件的背侧接触的所述气道形成构件的每个环形部分的链接片部分中的第一倾斜片部分之间的夹角，被设置成比第二倾斜角，即所述扩散层和与所述扩散层的表面接触的所述链接片部分中的第二倾斜片部分之间的夹角小。这样造成由所述气道形成构件所形成的气道中产生的水滴，从所述第二倾斜片部分和所述电极层之间带有大倾斜角的间隙，通过所述隔离件和所述第一倾斜片部分之间小的楔形间隙所产生的毛细作用，被抽到所述小的楔形间隙中。从而防止水滴残留在靠近电极层的位置处。结果是，可以将燃料气体或者氧化气体从由所述气道形成构件所形成的气道充分供应给所述电极层，而不会被水滴干扰。这样确保产生足够的电能，并防止了所述电极层被水滴破坏。
本发明的效果
本发明改善了耐用性和电压稳定性，并增加了发电效率。
附图说明
图1是显示具有本发明的气道形成构件的燃料电池堆纵向上的局部横截面视图；
图2是显示所述发电电池部件的分解立体图；
图3是显示在所述发电电池中所用的第一气道形成构件的局部放大立体图；
图4是显示所述第一气道形成构件的局部放大俯视图；
图5(a)是显示沿着气体的流动方向上看时在所述发电电池内的阳极侧气道的局部放大横截面视图；
图5(b)是显示沿着垂直于气体的流动方向的方向上看时在所述发电电池内的阳极侧气道的局部放大横截面视图；
图6(a)是显示沿着气体流动方向上看时在所述发电电池内的阴极侧气道的局部放大横截面视图；
图6(b)是显示沿着垂直于气体流动方向的方向上看时所述发电电池内阴极侧气道的局部放大截面视图；
图7是示意性显示用于形成所述气道形成构件的形成设备的侧视图；
图8是显示所述形成设备的第一分割模具和第二分割模具的立体图；
图9(a)是图示所述形成设备的操作的局部侧视图；
图9(b)是图示所述形成设备的操作的局部主视图；
图10(a)是图示所述形成设备的操作的局部侧视图；
图10(b)是图示所述形成设备的操作的局部主视图；
图11(a)是图示所述形成设备的操作的局部侧视图；
图11(b)是图示所述形成设备的操作的局部主视图；
图12(a)是图示所述形成设备的操作的局部侧视图；
图12(b)是图示所述形成设备的操作的局部主视图；
图13是示意性显示在本发明另一个实施例中使用的扁平部分形成设备的侧视图；
图14是显示图13的实施例的发电电池的横截面视图；
图15是显示本发明另一个实施例的发电电池的横截面视图；
图16是显示本发明另一个实施例的气道形成构件的局部主视图；
图17是显示现有的发电电池纵向上的横截面视图；
图18是显示现有的气道形成构件的局部放大立体图；以及
图19是显示现有的发电电池的局部横截面视图。
具体实施方式
现参考图1至图12描述本发明的优选实施例。
如图1所示，当前实施例的燃料电池堆11是固体聚合物类型，由多个堆叠的发电电池12形成。
如图1和图2所示，每个发电电池12的形状像矩形框，并包括由合成橡胶(或者合成树脂)制成的第一和第二框架13、14和作为电极结构的膜电极组件(MEA)15。第一框架13其中限定有燃料气体的通道空间S1，第二框架14其中限定有氧化气体的通道空间S2。MEA15设置在框架13、14之间。
发电电池12具有容放在燃料气体所用的通道空间S 1内的由钛构成的第一气道形成构件21，以及容放在氧化气体所用的通道空间S2内的由钛构成的第二气道形成构件22。进而，发电电池12具有由钛制成的扁平的片状第一隔离件23和第二隔离件24。从图中看时，第一隔离件23粘接在第一框架13和第一气道形成构件21的上表面。从图中看时，第二隔离件24粘接在第二框架14和第二气道形成构件22的下表面。在图2中，将气道形成构件21、22简单地图示为扁平的片。
在侧面131和相对侧132分别形成形状像长条状的孔的气道13a和气道13b。第二框架14中的气道14a和气道14b分别形成于垂直于侧面131、132的侧面141和侧面142。
如图1和图2所示，MEA15是由电解质膜16、阳极层17和阴极层18构造而成。阳极层17是由铺放在电解质膜16的阳极侧表面，也就是说，从图中看时，是在上表面的催化剂形成。阴极层18是由铺放在电解质膜16的阴极侧表面，也就是说，从图中看时，是在下表面的催化剂形成。在电极层17的表面和电极层18的表面分别粘结由导电的碳纸所形成的气体扩散层19和气体扩散层20。
在第一隔离件23与第一框架13的侧面131和第二框架14的侧面141相对应的两侧中分别形成气体入口端口231a和气体入口端口232a。在第一隔离件23的另外两侧形成气体出口端口231b和气体出口端口232b。在第二隔离件24与气体入口端口231a、232a相对应的两侧分别形成气体入口端口241a和气体入口端口242a。在第二隔离件24的另外两侧形成气体出口端口241b和气体出口端口242b。
第一气道形成构件21和第二气道形成构件22分别容放在第一框架13内的燃料气体通道空间S1中和第二框架14内的氧化气体通道空间S2中。第一气道形成构件21与气体扩散层19的表面和第一隔离件23的内表面保持接触。第二气道形成构件22与气体扩散层20的表面和第二隔离件24的内表面保持接触。
如图2中的箭头M1所表示的，当将燃料气体从第一隔离件23的气体入口端口232a引入所述燃料气体通道空间S1之后，第一气道形成构件21将燃料气体送到气体出口端口232b、第二隔离件24的气体出口端口242b和第二框架14的气道14b中。如图中的箭头M2所示，在通过第一框架13的气道13a将氧化气体从第一隔离件23的气体入口端口231a引入到氧化气体通道空间S2之后，第二气道形成构件22通过第一框架13的气道13b将氧化气体送到气体出口端口231b，或者送到第二隔离件24的气体出口端口24b。
在图示的实施例中，第一和第二框架13、14是由合成橡胶模制而成。这样增强了第一框架13和电解质膜16之间的接触部分以及第一框架13和第二框架14之间的接触部分的气密性。具体而言，当发电电池12堆在一起构造燃料电池堆11时，由燃料电池堆11所产生的紧固负荷造成第一气道形成构件21和第二气道形成构件22每一个被安装在分别由第一间隔件23和第二间隔件24稍微压着MEA15的状态。
参考图3和图4，第一和第二气道形成构件21、22被构造成一样的，并由厚度大约为0.1mm的钛的板条状分割金属25(在下文中，简单地称作金属板条)形成。在金属板条25中以蜿蜒的方式形成多边形通孔26。
形成通孔26的环形部分27通过链接片部分28接合在一起。参考图5(a)，每个链接片部分28具有与对应的隔离件23、24的背侧相接触的第一倾斜片部分28a，以及与对应的气体扩散层19、20相接触的第二倾斜片部分28b。第一和第二倾斜片部分28a、28b相对于气道方向Pg倾斜，所述气道方向Pg是气体流动方向。每个隔离件23、24和每个第一倾斜片部分28a之间的夹角定义为第一倾斜角α。每个气体扩散层19、20和每个第二倾斜片部分28b之间的夹角定义为第二倾斜角β。第一倾斜角α设置成小于第二倾斜角β。这两个倾斜角都是锐角。
在每个环形部分27中，与隔离件23、24对应的一侧的半环形部分称作是第一半环形部分27a，与气体扩散层19、20对应的一侧的半环形部分称作是第二半环形部分27b。每个第一半环形部分27a的顶部是由对应的一个第一倾斜片部分28a形成。每个第二半环形部分27b的底部具有与对应的气体扩散层19、20保持为面接触的扁平的片状部分27d。扁平的片状部分27d是由对应的第二倾斜片部分28b形成。参考图5(b)，当从气体流动方向(与图5(b)的纸面垂直的方向)看时，在每个第一倾斜片部分28a的左侧和右侧形成一对第三倾斜片部分27c，在每个第二倾斜片部分28b的左侧和右侧形成一对第四倾斜片部分27e。
每个隔离件23、24和每个第三倾斜片部分27c之间的夹角被定义为第三倾斜角γ。每个第二倾斜片部分28b和对应的第三倾斜片部分27c通过一对左右第四倾斜片部分27e结合在一起。每个气体扩散层19、20和每个第四倾斜片部分27e之间的夹角被定义为第四倾斜角δ。将第三倾斜角γ设置成比第四倾斜角δ小。两个倾斜角都是锐角。
接下来将描述一种用于制造第一和第二气道形成构件21、22的方法。
第一气道形成构件21是使用图7所示的金属板条处理设备形成的。所述金属板条处理设备具有一对上下送料轧辊31，它们连续输送薄钛片25A(材料)。所述处理设备包括形成机构32，它在薄片25A中形成分割线，并通过弯折和拉伸薄片25A使薄片25A塑性变形。形成机构32以步进的方式在薄钛片25A中形成以格状形式排列的多个多边形通孔26，从而产生金属板条25。
如图7所示，形成机构32具有第一分割模具33和第二分割模具34。第一分割模具33通过未图示的驱动机械结构被允许在水平方向(垂直于图的纸面方向)上以预定的高度往复运动，所述水平方向垂直于薄钛片25A的送料方向。第二分割模具34通过未图示的驱动机构被允许在上下方向和水平方向(垂直于图的纸面的方向)上往复运动。
参考图8，第一分割模具33是由在薄钛片25A的送料方向的上游的上游部分331和在薄钛片25A的送料方向的下游的下游部分332构造而成。在下游部分332的上方部分，在水平方向(如箭头X所指)上，以预定的间距交替地形成突出部33a和凹部33b。在第二分割模具34的下方部分，在水平方向(如箭头X所指)上，以预定的间距交替地形成与第一分割模具33的对应的凹部33b和突出部33a卡合的突出部34a和凹部34b。在上游部分331的下游侧的上边缘形成剪切边缘33c。与剪切边缘33c相对应，沿着第二分割模具34的突出部34a的下边缘和左右端形成剪切边缘34c。剪切边缘33c、34c在薄钛片25A中形成分割线。
在第一分割模具33的每个突出部33a的顶部形成第一形成表面33d。每个第一形成表面33d形成金属板条25的对应的一个环形部分27的第一倾斜片部分28a。当从薄钛片25A的送料方向看时(由箭头Y所示)，每个第一形成表面33d朝下倾斜。与第一形成表面33d对应的第二分割模具34的每个凹部34b的内部顶表面形成水平的形成表面34d。当从薄钛片25A的送料方向上看时，在每个突出部33a的第一形成表面33d的左右侧，与第一形成表面33d一体形成一对第三形成表面33e。每一对第三形成表面33e形成对应的一个第一半环形部分27a的第三倾斜片部分27c。当从每个第一形成表面33d水平方向上看时，相关联的第三形成表面33e朝下倾斜。在第二分割模具34的每个凹部34b的左右表面上形成与第三形成表面33e对应的第三形成表面34e。第三形成表面34e在与对应的第三形成表面33e相同的方向上倾斜。
在第一分割模具33的每个凹部33b的底部表面上形成第二形成表面33f。每一个第二形成表面33f形成所对应的一个第二半环形部分27b的第二倾斜片部分28b。第二形成表面33f是水平的。在第二分割模具34的相关联的突出部34a的顶部表面上形成与每个第二形成表面33f对应的水平的第二形成表面34f。
从薄钛片25A的送料方向上看时，在每个凹部33b的第二形成表面33f的左侧和右侧形成一对第四形成表面33g。每个第四形成表面33g将相关联的一个第二形成表面33f连接到对应的一个第三形成表面33e。第四形成表面33g形成每个第二半环形部分27b的第四倾斜片部分27e。当从每个第三形成表面33e水平地来看时，对应的第四形成表面33g朝下倾斜。在第二分割模具34的每个突出部34a中，以及在对应的形成表面34d和相关联的第二形成表面34f之间，与第四形成表面33g相对应，形成与第一分割模具33的对应的第四形成表面33g平行的第四形成表面34g。
现在主要参考图9和12来描述使用图7和图8中图示的形成设备形成金属板条25。
如图9(a)和图9(b)所示，送料轧辊31将薄钛片25A的末梢部分以预定的处理间距送到第一分割模具33和第二分割模具34之间的间隙内。在这种状态下，第二分割模具34朝第一分割模具33落下，或者，换句话说，在薄钛片25A的厚度方向上驱动第二分割模具34。这样促使第一分割模具33的剪切边缘33c和第二分割模具34的剪切边缘34c剪切薄钛片25A的一部分，从而形成多个分割线。
接下来，如图10(a)所示，第二分割模具34下降到最下方位置，将薄钛片25A与第二分割模具34接触的那部分弯折，朝下伸展。参考图10(b)，所述弯折和伸展的部分基本上形成U形。在薄钛片25A中，以预定的间距交替形成第一半环形部分27a、第二半环形部分27b、第一倾斜片部分28a、第二倾斜片部分28b、第三倾斜片部分27c以及第四倾斜片部分27e。然后，使第二分割模具34从最下方位置返回其初始的朝上的位置，如图11(a)所示。
然后，如图11(a)所示，送料轧辊31将薄钛片25A以预定的处理间距送到形成机构32。同时，参考图11(b)，第一分割模具33和第二分割模具34朝右(或者朝左)，换句话说，在薄钛片25A的宽度方向，移动第一半环形部分27a和第二半环形部分27b的半个对齐间距(一半间距)。然后，如图12(a)和12(b)所示，使第二分割模具34落下。以这种方式，在向右(或者向左)偏离先前弯折和伸展部分半个间距的位置，在薄钛片25A上执行分割线的形成、弯折和伸展。结果形成通孔26和环形部分27。
通过重复上文描述的操作，在金属板条25中形成薄钛片25A。如图3和图4所示，在金属板条25中形成多个排列成格子形状的通孔26和环形部分27。具体而言，第一分割模具33的突出部33a和凹部33b分别与第二分割模具34对应的凹部34b对应的突出部34a卡合。相应地，当第二分割模具34落下时，不受分割线影响的一部分留在金属板条25中。不受分割线影响的那部分形成链接片部分28。结果，环形部分27以重叠的方式按顺序连接在一起。因此金属板条以步进的方式形成具有如图3和图7中所示的横截面。
现在描述以上文描述的方式构造的燃料电池堆11的操作。
在燃料电池堆11中，堆叠的发电电池12的第一隔离件23的气体入口端口232a和第二隔离件24的气体入口端口242a通过第一框架13的燃料气体通道空间S1和第二框架14的气道14a全部互相连通。气体入口端口232a、气体入口端口242a、通道空间S1和气道14a限定燃料气体(氢气)通道。
第一隔离件23的气体入口端口231a和第二隔离件24的气体入口端口241a通过第一框架13的气道13b和第二框架14的氧化气体通道空间S2全部互相连通。气体入口端口231a、气体入口端口241a、气道13a和氧化气体通道空间S2限定氧化气体(空气)通道。
当已经将燃料气体供应到燃料气体通道之后，燃料气体经由第一气道形成构件21均匀地扩散在气道空间S1中。当已经将氧化气体供应到氧化气体通道之后，氧化气体经由第二气道形成构件22均匀地扩散在氧化气体通道空间S2内。具体而言，燃料气体通道空间S1(氧化气体通道空间S2)中的燃料气体(氧化气体)流经在第一气道形成构件21(第二气道形成构件22)中的多个通孔26，从而会造成涡流。这样让燃料气体(氧化气体)均匀地扩散在气道空间S1(氧化气体通道空间S2)内。然后，燃料气体(氧化气体)流经气体扩散层19，从而充分扩散，并被均匀地供应给阳极层17(阴极层18)。所供应的燃料气体和氧化气体造成MEA15内的电极反应，产生电能。结果是，由堆叠的多个发电电池12构造的燃料电池堆11输出预定电平的电能。
如图5(a)所示，在隔离件23和每个第一倾斜片部分28a之间的夹角α小于每个第二倾斜片部分28b和气体扩散层19之间的夹角β。隔离件23和第一倾斜片部分28a之间的间隔g1比第二倾斜片部分28b和气体扩散层19之间的间隔g2窄。相应地，当在第一气道形成构件21中的气道内生成水滴W时，水滴W会通过间隔g1(其形状像楔形)的毛细作用，被抽到间隔g1中。这样基本上防止了水滴W残留在靠近气体扩散层19的位置处。因此避免了燃料气体与水滴W的干扰，将燃料气体充分地从气道形成构件21供应到气体扩散层19和电极层17。结果，充分地产生电能，并避免了气体扩散层19和电极层17由于有水滴而质量下降。
如图5(b)所示，隔离件23和每个第三倾斜片部分27c之间的夹角γ小于每个第四倾斜片部分27e和气体扩散层20之间的夹角δ。隔离件23和第三倾斜片部分27c之间的间隔g3比第四倾斜片部分27e和气体扩散层20之间的间隔g4小。相应地，当在第一气道形成构件21中的气道中生成水滴W时，水滴W会通过间隔g3(其形状像楔形)的毛细作用，被抽到间隔g3中。这样基本上防止了水滴W残留在靠近气体扩散层19的位置处。因此避免了燃料气体与水滴W的干扰，将燃料气体充分地从气道形成构件21中的气道供应到气体扩散层19和电极层17。结果，充分地产生电能，并避免了电极结构15和气体扩散层19由于有水滴而质量下降。
如在上文描述的阳极侧气道形成构件21的操作的情况一样，在阴极侧气道形成构件22中，间隔g2或者间隔g4中的水滴W通过如图6(a)和图6(b)中所图示的毛细作用被抽到间隔g1或者间隔g3中。
所图示的实施例的第一和第二气道形成构件21、22具有下文描述的优点。
(1)在上文图示的实施例中，第一和第二气道形成构件21、22是用金属板条25形成。每个隔离件23、24的背侧和第一倾斜片部分28a之间的夹角α设置成小于气体扩散层19的表面和第二倾斜片部分28b之间的夹角β。这样让由气道形成构件21、22所形成的气道中所产生的水滴W通过毛细动作被抽到第一倾斜片部分28a和隔离件23、24之间的间隔g1中。结果，将燃料气体和氧化气体充分供应给气体扩散层19、20。这样防止了气体扩散层19、20和电极层17、18由于有水滴W而质量变差，提高了电能产生效率。
(2)在上文图示的实施例中，第二半环形部分27b的每个第四倾斜片部分27e和每个隔离件23、24之间的夹角δ被设置成小于第一半环形部分27a的每个第三倾斜片部分27c和每个气体扩散层19、20之间的夹角γ。这样让水滴W通过毛细作用从气体扩散层19、20和第四倾斜片部分27e之间的间隔被抽到第三倾斜片部分27c和隔离件23、24之间的楔形的间隔中。结果，进一步有效地避免了水滴W残留在靠近气体扩散层19、20的位置。
(3)在上文图示的实施例中，将水滴W均匀且适当地保持在靠近气道形成构件21、22中的隔离件23、24的一侧的多个间隔g2和g4中。以均匀及适当的方式保留的水滴W，将每个发电电池12的内部加湿到适当程度，从而防止了干燥。这样增加了所述燃料气体和氧化气体中的湿度，从而防止了电极结构15和气体扩散层19、20的恶化。结果是每个发电电池12的耐用性得以改善。
(4)在上文图示的实施例中，在每个气道形成构件21、22的链接片部分28中，第一倾斜片部分28a和第二倾斜片部分28b是通过弯折形成。这样避免了增加所述部件的数目，简化了构造。同样，由于气道形成构件21、22没有配件，每个气体扩散层19、20的有效表面面积增加，提高了气体的供应量。这样提高了发电效率。
(5)在上文图示的实施例中，每个链接片部分28的第一和第二倾斜片部分28a、28b由金属板条形成设备弯折。相应地，当形成金属板条25时，同时形成第一倾斜片部分28a，从而方便了制造。
上文的实施例可以作以下修改。
在每个链接片部分28的第二倾斜片部分28b的末梢边缘可以形成与所述气体扩散层保持为面接触的扁平的表面部分。要形成该扁平的表面部分，可以应用一个用于气道形成构件的形成设备，其进一步包括，如图13所示，用于形成金属板条25的第一形成轧辊41和直径比第一形成轧辊41的直径大的第二形成轧辊42。第一和第二形成轧辊41、42之间的缝隙设置成比金属板条25的厚度小。形成轧辊41由多个备用轧辊43支撑住。
当金属板条25在第一和第二形成轧辊41、42之间行进时，多个第一倾斜片部分28a的末梢边缘与第二形成轧辊42的外围表面接触。与第一形成轧辊41的外周表面接触的第二倾斜片部分28b，其末梢边缘数目(例如，一个)小于与所述第二形成轧辊42的外围表面接触的第一倾斜片部分28a的末梢边缘数目。相应地，与第一形成轧辊41的外周表面接触的第二倾斜片部分28b的末梢边缘接受相对大的压力。但是，与第二形成轧辊42的外周表面接触的第一倾斜片部分28a的末梢端接受相对小的压力。结果是，只有第二倾斜片部分28b的末梢边缘被形成轧辊41弯折，形成扁平的表面部分28c。
在采用以上文描述的设备所制造的气道形成构件21、22的燃料电池中，如图14所示，第二倾斜片部分28b的扁平的表面部分28c，相对于气体扩散层19(20)的表面，与气体扩散层19、20保持为面接触。相应地，与线接触的情况相比，可以充分实现气体扩散层19、20和第二倾斜片部分28b之间的电连接。这样确保电能从气体扩散层19、20顺畅地流到第一和第二气道形成构件21、22，从而提高了集成效率。同时也避免了与第二倾斜片部分28b保持接触的气体扩散层19、20的接触部分受到损害。
如图15所示，每个链接片部分28的第一倾斜片部分28a和第二倾斜片部分28b每个都可以整体上形成为弓形。
参考图16，气道形成构件21、22的每个环形部分27的形状可以改成基本上流畅的弓形。在这种情况下，不必在所述形成设备的第一和第二分割模具33、34中的突出部33a、凹部33b、突出部34a和凹部34b的形成表面中形成有角度的部分。这样增加了第一和第二分割模具33、34的耐用性。
为在第二倾斜片部分28b中形成扁平的表面部分28c，使用一种方法，其中金属板条25是使用非轧辊类型的压力在金属板条25的厚度方向上压预定的量。
本发明可以用于没有气体扩散层19、20的燃料电池中。
除了薄钛片之外，可使用诸如不锈钢、铝或者铜之类的导电薄金属片作为第一和第二气道形成构件21、22的材料。
虽然没有图示，可以将第一分割模具33分成具有剪切边缘33c的固定模具和具有突出部33a、凹部33b、第一形成表面33d、第三形成表面33e、第二形成表面33f和第四形成表面33g的可移动模具。在这种情况下，只有所述可移动模具水平地往复运动。

Claims (8)

1.一种在燃料电池中使用的气道形成构件，所述燃料电池包括电极层、形成于所述电极层的表面上的气体扩散层和朝向所述气体扩散层的隔离件，所述燃料电池通过所述电极层内的电极反应产生电能，在所述气体扩散层和所述隔离件之间形成气道以给所述电极层供应燃料气体或者氧化气体，所述气道形成构件的特征在于，
所述气道形成构件由薄金属片形成的金属板条构造而成，在所述气道形成构件中形成多个排列成格状的环形部分，每个所述环形部分具有预定形式的通孔，
所述环形部分分别包括链接片部分并且通过链接片部分连接在一起，每个链接片部分相对于所述气体的流动方向倾斜，每个链接片部分包括与所述隔离件的背侧保持接触的第一倾斜片部分和与所述气体扩散层的表面保持接触的第二倾斜片部分，以及
所述第一倾斜片部分和所述隔离件之间所夹的第一倾斜角被设置成小于所述第二倾斜片部分和所述气体扩散层之间所夹的第二倾斜角，所述第一倾斜角和所述第二倾斜角二者都设置成锐角。
2.根据权利要求1的气道形成构件，其特征在于，
所述气道形成构件的每个环形部分具有第一半环形部分和第二半环形部分，所述第一半环形部分与所述隔离件的背侧保持接触并包括所述第一倾斜片部分，所述第二半环形部分与所述气体扩散层的表面保持接触并包括所述第二倾斜片部分，
在所述第一半环形部分中，当从所述气体的流动方向上看时，在所述第一倾斜片部分的左侧和右侧，形成一对第三倾斜片部分，在所述第二半环形部分中，当从所述气体的流动方向上看时，在所述第二倾斜片部分的左侧和右侧，形成一对第四倾斜片部分，以及
所述隔离件和每个所述第三倾斜片部分之间在垂直于气体流动方向的截面上所夹的第三倾斜角被设置为小于所述气体扩散层和每个所述第四倾斜片部分之间在垂直于气体流动方向的截面上所夹的第四倾斜角，
所述第三倾斜角和第四倾斜角都被设置为锐角。
3.根据权利要求1或2的气道形成构件，其特征在于所述第二倾斜片部分具有与所述气体扩散层的表面保持为面接触的扁平表面部分。
4.一种用于制造根据权利要求2的气道形成构件的方法，该方法的特征在于：
第一步骤，在所述薄金属片内交替形成所述第一半环形部分和所述第二半环形部分，并交替形成所述第一倾斜片部分和所述第二倾斜片部分；
第二步骤，在所述第一步骤之后，通过以与所述第一步骤相同的方式处理所述薄金属片，在所述薄金属片宽度方向上偏移预定间距的位置处形成所述通孔和所述环形部分；以及
交替重复所述第一步骤和所述第二步骤的步骤，
所述第一步骤和所述第二步骤包括形成所述第三倾斜片部分和所述第四倾斜片部分的步骤。
5.根据权利要求4所述的用于制造气道形成构件的方法，其特征在于有一个步骤，在与对应的环形部分连接的每个链接片部分的第二倾斜片部分中形成与所述气体扩散层的表面保持为面接触的扁平表面部分。
6.一种在根据权利要求4的用于制造气道形成构件的方法中使用的形成设备，其特征在于
具有以预定的间距交替设置的凹部和突出部的第一分割模具；
第二分割模具，其具有以预定的间距交替设置的、可分别与所述第一分割模具的凹部和突出部相卡合的突出部和凹部；
所述环形部分是通过使所述第一分割模具和所述第二分割模具在所述薄金属片的厚度方向和宽度方向上以蜿蜒形式往复运动而形成的，使所述第一分割模具的所述凹部和突出部以这样一种方式与所述第二分割模具对应的突出部和凹部相卡合，使得在所述薄金属片中以预定的间距形成多个分割线，并弯折和伸展所述薄金属片；以及
在所述第一分割模具的每个突出部的顶部表面上形成第一形成表面，从所述薄金属片的送料方向上看时，所述第一形成表面朝下倾斜，所述形成表面形成在每个环形部分的链接片部分中的第一倾斜片部分。
7.根据权利要求6的在用于制造气道形成构件方法中使用的形成设备，其特征在于
一对第三形成表面，当从所述薄金属片的送料方向上看时，其形成在所述第一分割模具的每个突出部的左侧和右侧，所述第三形成表面用于形成所述第一半环形部分的顶部中的第三倾斜片部分，以及
一对第四形成表面，当从所述薄金属片的送料方向上看时，其形成在所述第一分割模具的每个凹部的左侧和右侧，所述第四形成表面用于形成所述第二半环形部分的顶部中的第四倾斜片部分。
8.根据权利要求6或7的在用于制造气道形成构件方法中使用的形成设备，其特征在于：
第一形成轧辊和直径比所述第一形成轧辊的直径大的第二形成轧辊，其中
所述第一形成轧辊和所述第二形成轧辊之间的间隙的值被设置为小于所述金属板条的厚度，以及
当以这样一种方式在所述第一形成轧辊和所述第二形成轧辊之间移动所述金属板条，使得所述第二倾斜片部分朝向所述第一形成轧辊，且所述第一倾斜片部分朝向所述第二形成轧辊时，通过使用第一形成轧辊使所述链接片部分的第二倾斜片部分的末梢边缘变形，使得在所述第二倾斜片部分的末梢边缘中形成与所述气体扩散层的表面保持为面接触的扁平表面部分，与所述第一形成轧辊的外围表面接触的所述第二倾斜片部分的末梢边缘的数目小于与所述第二形成轧辊的外围表面接触的所述第一倾斜片部分的末梢边缘的数目。
CN200980153643.7A 2009-04-13 2009-10-26 燃料电池内的气道形成构件、其制造方法及其模制设备 Active CN102265442B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-097291 2009-04-13
JP2009097291A JP5287453B2 (ja) 2009-04-13 2009-04-13 燃料電池に用いるガス流路形成部材及びその製造方法並びに成形装置
PCT/JP2009/068315 WO2010119584A1 (ja) 2009-04-13 2009-10-26 燃料電池におけるガス流路形成部材、その製造方法及びその成形装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102265442A CN102265442A (zh) 2011-11-30
CN102265442B true CN102265442B (zh) 2014-09-24

Family

ID=42982261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980153643.7A Active CN102265442B (zh) 2009-04-13 2009-10-26 燃料电池内的气道形成构件、其制造方法及其模制设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8518600B2 (zh)
JP (1) JP5287453B2 (zh)
CN (1) CN102265442B (zh)
DE (1) DE112009004658B4 (zh)
WO (1) WO2010119584A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017074006A1 (ko) * 2015-10-30 2017-05-04 주식회사 엘지화학 채널 플레이트의 제조장치 및 제조방법

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101241016B1 (ko) * 2011-09-09 2013-03-11 현대자동차주식회사 연료전지용 세퍼레이터
KR101361298B1 (ko) * 2011-12-13 2014-02-11 현대자동차주식회사 연료전지용 다공성 분리판
WO2013137471A1 (en) * 2012-03-15 2013-09-19 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell
DE202015106197U1 (de) * 2015-11-16 2017-02-17 Reinz-Dichtungs-Gmbh Separatorplatte für ein elektrochemisches System und elektrochemisches System
JP6402740B2 (ja) * 2016-04-28 2018-10-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
JP6440101B2 (ja) 2016-05-13 2018-12-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池モジュール
KR101836648B1 (ko) 2016-06-09 2018-03-09 현대자동차주식회사 연료전지 분리판 및 이를 포함하는 연료전지 셀
DE102017130489A1 (de) 2017-01-31 2018-08-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle
DE102018114006A1 (de) 2017-07-05 2019-01-10 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bipolarplatte und Brennstoffzelle aufweisend eine Bipolarplatte
JP6897471B2 (ja) * 2017-10-04 2021-06-30 トヨタ車体株式会社 燃料電池用ガス流路形成板および燃料電池スタック
JP2019067695A (ja) * 2017-10-04 2019-04-25 トヨタ車体株式会社 燃料電池用ガス流路形成板および燃料電池スタック
DE102017219418A1 (de) * 2017-10-30 2019-05-02 Robert Bosch Gmbh Gasverteilerplatte zur Gasverteilung und Strömungsführung in Elektrolyseuren und Brennstoffzellen
CN109786781B (zh) * 2019-03-15 2025-01-28 徐州华清京昆能源有限公司 一种带有气道的一体式电极
KR20200129912A (ko) * 2019-05-10 2020-11-18 현대자동차주식회사 연료전지 장치
CN112993303B (zh) * 2019-12-14 2022-11-15 中国科学院大连化学物理研究所 一种波纹状流场结构
CN111785987A (zh) * 2020-07-29 2020-10-16 杭州祥博传热科技股份有限公司 双极板用流场式散热装置
CN112002918B (zh) * 2020-08-21 2022-02-18 一汽解放汽车有限公司 一种双极板组件及燃料电池
DE102022112175B3 (de) 2022-05-16 2023-05-17 Bender GmbH Maschinenbau- u. Streckmetallfabrik Plattenanordnung für eine elektrochemische Zelle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007214020A (ja) * 2006-02-10 2007-08-23 Toyota Auto Body Co Ltd 燃料電池用ガス拡散層の成形方法
JP2008021523A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Toyota Motor Corp 燃料電池スタック
JP2008243394A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Toyota Motor Corp 燃料電池用セルの製造方法
JP2008287945A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Toyota Motor Corp 燃料電池のガス流路形成部材および燃料電池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007026812A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Toyota Auto Body Co Ltd ガス流路形成部材の製造方法、燃料電池用メタルセパレータのガス流路形成部材および貫通孔形成装置。
JP4915070B2 (ja) 2005-09-22 2012-04-11 トヨタ車体株式会社 燃料電池用セパレータ
JP2008146947A (ja) * 2006-12-07 2008-06-26 Toyota Motor Corp ガス拡散部材及びその製造方法、ガス拡散部材を用いた燃料電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007214020A (ja) * 2006-02-10 2007-08-23 Toyota Auto Body Co Ltd 燃料電池用ガス拡散層の成形方法
JP2008021523A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Toyota Motor Corp 燃料電池スタック
JP2008243394A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Toyota Motor Corp 燃料電池用セルの製造方法
JP2008287945A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Toyota Motor Corp 燃料電池のガス流路形成部材および燃料電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017074006A1 (ko) * 2015-10-30 2017-05-04 주식회사 엘지화학 채널 플레이트의 제조장치 및 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010251020A (ja) 2010-11-04
US20110244369A1 (en) 2011-10-06
US8518600B2 (en) 2013-08-27
WO2010119584A1 (ja) 2010-10-21
DE112009004658T5 (de) 2012-08-02
CN102265442A (zh) 2011-11-30
DE112009004658B4 (de) 2016-05-25
JP5287453B2 (ja) 2013-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102265442B (zh) 燃料电池内的气道形成构件、其制造方法及其模制设备
JP4678359B2 (ja) 燃料電池
US9793555B2 (en) Membrane electrode assembly with gas diffusion layers having a rib porosity and method of manufacturing the same, as well as fuel cell
US9065090B2 (en) Fuel battery
US20120189945A1 (en) Fuel cell water management system and method
EP2549573A1 (en) Polymer electrolyte fuel cell and fuel cell stack equipped with same
EP2963711B1 (en) Gas flow channel forming body for fuel cell, and fuel cell
KR102100053B1 (ko) 연료전지용 분리판
US7001688B2 (en) Solid polymer type fuel battery
JP5541057B2 (ja) 燃料電池
US8877393B2 (en) Fuel cell
US20040157111A1 (en) Fuel cell
JP5169722B2 (ja) 燃料電池の発電セルに用いるガス流路形成部材及びその製造方法並びに成形装置
KR20200029707A (ko) 연료전지용 기체확산층 및 이를 포함하는 연료전지 단위셀
KR101315622B1 (ko) 분기유로를 이용한 연료전지 스택
JP5603894B2 (ja) 燃料電池
US9673461B2 (en) Fuel cell
JP2007299656A (ja) 燃料電池の電極
JP2007299654A (ja) 燃料電池の電極
JP5298758B2 (ja) 燃料電池の発電セルに用いるガス流路形成部材及びその製造方法
JP2004281304A (ja) 固体高分子形燃料電池
JP5061714B2 (ja) 燃料電池のガス流路形成部材および燃料電池
KR20200028072A (ko) 연료전지 스택
JP2008287945A (ja) 燃料電池のガス流路形成部材および燃料電池
JP2014160672A (ja) 燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant