CN102376962B - 燃料电池板上的用于短路保护的基准插入件 - Google Patents

燃料电池板上的用于短路保护的基准插入件 Download PDF

Info

Publication number
CN102376962B
CN102376962B CN201110239712.5A CN201110239712A CN102376962B CN 102376962 B CN102376962 B CN 102376962B CN 201110239712 A CN201110239712 A CN 201110239712A CN 102376962 B CN102376962 B CN 102376962B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
plate
datum
unipolar plate
insert
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
CN201110239712.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102376962A (zh
Inventor
D.P.米勒
M.W.基泽
S.J.斯潘塞
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.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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 GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN102376962A publication Critical patent/CN102376962A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102376962B publication Critical patent/CN102376962B/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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/38—Conductors
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (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)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明涉及燃料电池板上的用于短路保护的基准插入件，具体地，一种用于燃料电池堆的子组件包括燃料电池板和形成在所述燃料电池板中的基准孔，用于在所述燃料电池堆的组装期间使所述燃料电池板对准。所述子组件还包括基准插入件，所述基准插入件被设置为相邻于所述燃料电池板的所述基准孔。所述基准插入件被构造为防止在所述燃料电池堆的组装期间所述燃料电池板在所述基准孔处的弯曲。

Description

燃料电池板上的用于短路保护的基准插入件
技术领域
本发明涉及一种燃料电池，且更具体地涉及一种用于燃料电池的导电板组件。
背景技术
已经提出将燃料电池作为用于电动车辆和其它各种应用的清洁的、高效的且对环境负责的功率源。单个燃料电池可以串联地堆叠在一起，以形成用于各种应用的燃料电池堆。燃料电池堆能够提供足以为车辆供以动力的电量。具体地，已经将燃料电池堆视为在现代汽车中使用的传统的内燃发动机的潜在替代品。
一类燃料电池是聚合物电解质膜（PEM）燃料电池。PEM燃料电池包括三个基本部件：电解质膜；以及一对电极，其包括阴极和阳极。电解质膜夹在电极之间，从而形成膜-电极-组件（MEA）。MEA通常设置在诸如碳纤维纸的多孔扩散介质（DM）之间，从而有助于反应物的传递，例如有助于氢传递到阳极和氧传递到阴极。预组装在一起的具有用于将反应物流体隔离的子衬垫的MEA和DM称作一体式电极组件（UEA）。
在电化学燃料电池反应中，氢在阳极被催化氧化，从而产生自由质子和电子。质子穿过电解质到达阴极。来自阳极的电子不能穿过电解质膜，而是作为电流引导至阴极通过诸如电马达的电负载。质子与阴极中的氧和电子反应，从而产生水。
电解质膜通常由离聚物层形成。燃料电池的电极通常由细分的催化剂形成。催化剂可以是用于燃料电池电化学反应的任何电催化剂，其催化支持氢或甲醇的氧化和氧的还原中的至少一者。催化剂通常为贵金属，例如铂或其它铂基金属。催化剂通常设置在诸如碳黑颗粒的碳支撑体上，并分散在离聚物中。
例如采用UEA形式的电解质膜、电极、DM和子衬垫设置在一对燃料电池板之间。这对燃料电池板构成阳极板和阴极板。每个燃料电池板可以具有形成在其中的多个通道，以将反应物和冷却剂分布到燃料电池。例如，燃料电池板通常由用于使片金属成形的传统工艺例如冲压、机械加工、模制或通过光刻掩模的光蚀刻来形成。在双极燃料电池板的情况下，燃料电池板通常由一对单极板形成，随后将这对单极板接合，从而形成双极燃料电池板。
已知的是，向UEA的燃料电池板和子衬垫提供基准孔。在燃料电池堆的组装过程中，将燃料电池板定位在基准销上。基准销通常由金属形成，并设置为穿过基准孔，从而使燃料电池板适当地对准。在组装过程中，基准销会不合期望地使板基准孔周围的金属变形，例如弯曲或向外张开。燃料电池板的基准孔周围的所变形金属在燃料电池堆被组装时会接触相邻的燃料电池板，并从而导致燃料电池堆的电短路。
一直需要一种用于燃料电池堆的子组件，其在燃料电池堆的组装过程中在接触基准销时使燃料电池板的基准孔变形的可能性最小化。
发明内容
根据本发明，意外地发现了一种用于燃料电池堆的子组件，其在燃料电池堆的组装过程中在接触基准销时使燃料电池板的基准孔变形的可能性最小化。
在一个实施例中，一种用于燃料电池堆的子组件包括燃料电池板，所述燃料电池板具有形成在所述燃料电池板中的基准孔，以便在所述燃料电池堆的组装期间使所述燃料电池板对准。所述基准插入件被设置为相邻于所述燃料电池板的所述基准孔。所述基准插入件被构造为防止在所述燃料电池堆的组装期间所述燃料电池板在所述基准孔处的弯曲。
在另一实施例中，所述基准插入件包括开口，所述开口被构造为在所述燃料电池堆的组装期间接纳基准销。所述燃料电池板还包括结合到第二单极板的第一单极板。所述基准插入件在所述基准孔处设置在所述第一单极板和第二单极板之间。所述第一单极板与所述第二单极板的结合包括相邻于所述基准孔设置的至少一个缝焊。至少一个保持件还被设置为穿过所述燃料电池板和所述基准插入件。所述保持件是被构造为将所述基准插入件稳固在适当位置的标桩。
在其它实施例中，子衬垫被设置为相邻于所述燃料电池板。所述子衬垫具有与所述燃料电池板的所述基准孔对准的孔。所述基准插入件还包括台阶部分，所述台阶部分邻接所述第一单极板和所述第二单极板中的一个单极板的边缘。
本发明还提供如下方案：
1. 一种用于燃料电池堆的子组件，包括：
燃料电池板，所述燃料电池板包括形成在所述燃料电池板中的基准孔，用于在所述燃料电池堆的组装期间使所述燃料电池板对准；以及
基准插入件，所述基准插入件被设置为相邻于所述燃料电池板的所述基准孔，并被构造为防止在所述燃料电池堆的组装期间所述燃料电池板在所述基准孔周围的弯曲。
2. 根据方案1所述的子组件，其中，所述基准插入件包括开口，所述开口被构造为在所述燃料电池堆的组装期间接纳基准销。
3. 根据方案2所述的子组件，其中，所述燃料电池板包括结合到第二单极板的第一单极板，所述基准插入件的至少一部分在所述基准孔处设置在所述第一单极板和第二单极板之间。
4. 根据方案3所述的子组件，其中，所述第一单极板与所述第二单极板的结合包括相邻于所述基准孔设置的至少一个缝焊。
5. 根据方案3所述的子组件，还包括被设置为穿过所述燃料电池板和所述基准插入件的至少一个保持件，所述至少一个保持件被构造为将所述基准插入件稳固在适当位置。
6. 根据方案5所述的子组件，其中，所述保持件包括焊接件、粘结剂、标桩和铆钉中的一种。
7. 根据方案1所述的子组件，其中，所述基准插入件结合到子衬垫。
8. 根据方案7所述的子组件，其中，所述基准插入件包覆成型在所述子衬垫上。
9. 根据方案3所述的子组件，其中，所述基准插入件包括台阶部分，所述台阶部分邻接所述第一单极板和所述第二单极板中的一个单极板的至少一个边缘。
10. 根据方案1所述的子组件，其中，所述燃料电池板包括与第二单极板结合的第一单极板，所述基准插入件在所述基准孔处设置在所述第一单极板和所述第二单极板之间，所述基准插入件包括具有凸起的第一侧和具有凹进的第二侧。
11. 根据方案10所述的子组件，其中，所述基准插入件的所述凸起被构造为由相邻的基准插入件的凹进接纳。
12. 根据方案11所述的子组件，其中，所述基准插入件包括台阶部分，所述台阶部分邻接所述第一单极板和所述第二单极板中的一个单极板的边缘。
13. 根据方案12所述的子组件，其中，所述基准插入件的所述凸起被设置为穿过相邻于所述燃料电池板设置的子衬垫。
14. 根据方案2所述的子组件，其中，所述基准插入件设置在所述燃料电池板的主表面上并包围所述基准孔。
15. 根据方案14所述的子组件，其中，所述第一单极板与所述第二单极板的结合包括相邻于所述基准孔设置的至少一个缝焊，所述缝焊设置在所述基准插入件下面。
16. 根据方案1所述的子组件，其中，所述燃料电池板由金属形成。
17. 根据方案2所述的子组件，其中，所述基准插入件由非导电材料形成，所述非导电材料具有足以在所述燃料电池堆的组装期间在接触所述基准销时不变形的机械强度。
18. 根据方案1所述的子组件，其中，所述基准插入件由陶瓷材料和塑料材料中的一种形成。
19. 一种用于燃料电池堆的子组件，包括：
燃料电池板，所述燃料电池板包括设置在一对集管之间的流场，所述集管包括形成在所述燃料电池板中的孔，以将反应物供给到所述流场，并且所述燃料电池板包括形成在所述燃料电池板中的基准孔，用于在所述燃料电池堆的组装期间使所述燃料电池板对准；以及
基准插入件，所述基准插入件被设置为相邻于所述燃料电池板的所述基准孔，并被构造为防止在所述燃料电池堆的组装期间所述燃料电池板在所述基准孔周围的弯曲，
其中，所述基准插入件包括开口，所述开口被构造为在所述燃料电池堆的组装期间接纳基准销，
其中，所述燃料电池板包括结合到第二单极板的第一单极板，所述基准插入件在所述基准孔处设置在所述第一单极板和第二单极板之间，
其中，所述第一单极板与所述第二单极板的结合包括相邻于所述基准孔设置的至少一个缝焊，并且设置为穿过所述燃料电池板和所述基准插入件的至少一个保持件被构造为将所述基准插入件稳固在适当位置，其中，所述保持件包括标桩。
20. 一种用于燃料电池堆的子组件，包括：
燃料电池板，所述燃料电池板包括设置在一对集管之间的流场，所述集管包括形成在所述燃料电池板中的孔，以将反应物供给到所述流场，并且所述燃料电池板包括形成在所述燃料电池板中的基准孔，用于在所述燃料电池堆的组装期间使所述燃料电池板对准；
子衬垫，所述子衬垫被设置为相邻于所述燃料电池板，并具有与所述燃料电池板的所述基准孔对准的孔；以及
基准插入件，所述基准插入件被设置为相邻于所述燃料电池板的所述基准孔，并被构造为防止在所述燃料电池堆的组装期间所述燃料电池板在所述基准孔周围的弯曲，
其中，所述基准插入件包括开口，所述开口被构造为在所述燃料电池堆的组装期间接纳基准销，
其中，所述燃料电池板包括结合到第二单极板的第一单极板，所述基准插入件在所述基准孔处设置在所述第一单极板和第二单极板之间，
其中，所述基准插入件包括台阶部分，所述台阶部分邻接所述第一单极板和所述第二单极板中的一个单极板的边缘，
其中，所述第一单极板与所述第二单极板的结合包括相邻于所述基准孔设置的至少一个缝焊，并且设置为穿过所述燃料电池板和所述基准插入件的至少一个保持件被构造为将所述基准插入件稳固在适当位置，其中，所述保持件包括标桩。
附图说明
根据以下详细描述，特别是在结合这里描述的附图考虑时，本发明的以上以及其它优点对于本领域技术人员来说将变得更加明显。
图1是根据本发明一个实施例的燃料电池子组件的局部顶透视图；
图2是在图1中示出的燃料电池子组件的局部顶平面图；
图3是沿图2中的剖视线A-A截取的燃料电池子组件的局部侧面剖视正视图，并示出了具有相邻于燃料电池子组件设置的子衬垫；
图4是根据本发明另一实施例的燃料电池子组件的局部顶平面图；
图5是沿图4中的剖视线B-B截取的燃料电池子组件的局部侧面剖视正视图，并示出了具有相邻于燃料电池子组件设置的燃料电池板；
图6是根据本发明又一实施例的燃料电池子组件的局部顶平面图；
图7是沿图6中的剖视线C-C截取的燃料电池子组件的局部侧面剖视正视图，并示出了具有相邻于燃料电池子组件设置的子衬垫；
图8是根据本发明另一实施例的燃料电池子组件的局部顶平面图；
图9是沿图8中的剖视线D-D截取的燃料电池子组件的局部侧面剖视正视图，并示出了具有相邻于燃料电池子组件设置的子衬垫；
图10是根据本发明示例性实施例的燃料电池子组件的局部顶平面图；
图11是沿图10中的剖视线E-E截取的燃料电池子组件的局部侧面剖视正视图，并示出了具有相邻于燃料电池子组件设置的燃料电池板；
图12是根据本发明替代实施例的燃料电池子组件的局部顶平面图，其中示出为不具有基准插入件；以及
图13是图12中示出的燃料电池子组件的局部顶平面图，其中示出具有设置在燃料电池子组件上的基准插入件。
具体实施方式
下面的详细描述和附图描述并例示本发明的各个实施例。本描述和附图用于能够使本领域技术人员实施并使用本发明，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
参照图1-3，用于燃料电池堆（未示出）的子组件2包括燃料电池板4和基准插入件6。燃料电池板4可以包括设置在一对集管（header）之间的流场5，并且反应物进口和出口孔7形成在其中，例如，Keyser等的序列号为12/022,694的美国申请中示出的，藉此通过引用将其全部公开内容并入本文。基准孔8还形成在根据本发明的燃料电池板4中。基准孔8设置成用于在燃料电池堆的组装期间使燃料电池板4对准，例如，通过布置为穿过形成燃料电池堆的多个燃料电池板4的基准棒（未示出）。
基准插入件6被设置为相邻于燃料电池板4的基准孔8。基准插入件6防止燃料电池板4在燃料电池堆的组装期间例如当基准棒设置为穿过燃料电池板4的基准孔8时在基准孔8处的弯曲。
基准插入件6可以包括开口10。开口10被构造为在燃料电池堆的组装期间接纳基准销。开口10可以具有与基准销的剖面形状基本上对应的形状。作为非限制性示例，开口10的形状可以是基本上方形的，以使在燃料电池堆组装期间燃料电池板4围绕基准销旋转的可能性最小化。
在图1-3中示出的实施例中，燃料电池板4包括第一单极板12和第二单极板14。第一单极板12结合到第二单极板14。作为非限制性示例，第一单极板12与第二单极板14的结合可以包括设置为与基准孔8相邻的至少一个缝焊16。也可以根据需要采用用于将第一单极板12与第二单极板14结合在一起的其它适当方式，例如铜焊和粘结剂。
基准插入件6在基准孔8处设置在第一单极板12和第二单极板14之间。例如，第一单极板12和第二单极板14的限定基准孔8的边缘可以将基准插入件6夹持并稳固地保持在燃料电池板4中的适当位置。具体地，基准插入件6可以设置在由第一单极板12和第二单极板14限定的袋15中。子组件2还可以包括用于将基准插入件6稳固地保持在适当位置的至少一个保持件17。例如，保持件17可以设置为穿过燃料电池板4。在特定的实施例中，保持件17包括焊接件、粘结剂、标桩和铆钉中的一种。在本发明的范围内，本领域技术人员可以选择用于保持件17的其它适当方式。
应当理解的是，在基准插入件6插在燃料电池板4的基准孔8中之后，例如来自一体式电极组件的子衬垫18可以设置在燃料电池板4的顶上。根据需要，也可以将子衬垫18提供为与燃料电池堆的膜电极组件独立的部件。
在一个实施例中，燃料电池板4由诸如不锈钢等的金属形成。基准插入件6由非导电材料形成。用于基准插入件6的非导电材料具有足以在燃料电池堆的组装期间在接触基准销时基本上不变形的机械强度。例如，基准插入件6可以是陶瓷材料和塑料材料中的一种。例示地，基准插入件6可以由含氟聚合物诸如聚四氟乙烯或者涂覆有含氟聚合物的塑料或金属来形成。
应当明白的是，在燃料电池堆的组装期间，基准插入件6是燃料电池板4的主动的基准特征。因此，诸如交联橡胶的弹性材料不适合用于基准插入件6，因为当基准销通过基准孔8插入时，弹性材料导致基准插入件6与基准销的不期望的结合。相反，在燃料电池堆的组装期间，基准销沿着由非导电且非结合材料例如陶瓷和塑料形成的基准插入件6的边缘平滑地滑动，并且不与基准插入件6结合或使基准插入件6弯曲。也可以根据需要使用其它合适的非导电且非结合材料用于基准插入件6。
在图4-13中示出了根据本发明的子组件2的其它实施例。
参照图4-5，基准插入件6可以结合到子衬垫18。可以根据需要执行基准插入件6与子衬垫18的结合。作为非限制性示例，基准插入件6可以包覆成型（overmolded）在子衬垫18上。基准插入件6还可以具有台阶部分20。台阶部分20可以与形成在燃料电池板4中的基准孔8协作。在特定的实施例中，台阶部分20可以设置为穿过燃料电池板4的基准孔8，由此防止当插入基准销时燃料电池板4的限定基准孔8的边缘的变形。
如在图6和图7中所示，在基准插入件6设置在燃料电池板4的第一单极板12和第二单极板14之间的情况下，基准插入件6还可以包括台阶部分20。台阶部分20可以邻接第一单极板12和第二单极板14中的一个单极板的限定基准孔8的边缘。在具体的实施例中，基准插入件6具有一对台阶部分20。每个台阶部分20邻接第一单极板12的边缘和第二单极板14的边缘中的一个。子衬垫18设置在燃料电池板4的顶上，从而完成用于燃料电池堆的子组件2。
现在参照图8和图9，本发明还包括在燃料电池堆的组装期间不需要基准销来使子组件2对准的子组件2的实施例。具体地，在燃料电池板4包括结合到第二单极板14的第一单极板12，并且基准插入件6在基准孔8处设置在第一单极板12和第二单极板14之间时，基准插入件6可以包括具有凸起21的第一侧和具有凹进22的相对的第二侧。
基准插入件6的凸起21被构造为在已组装的燃料电池堆中由相邻于其设置的另一基准插入件6的凹进22接纳。例如，凸起21可以被设置为穿过相邻于燃料电池板4设置的子衬垫18，并与相邻的燃料电池板4的另一基准插入件6的凹进协作。应当明白的是，燃料电池堆中的多个燃料电池板4的凸起21和凹进22的协作消除了在燃料电池堆的组装期间对用于使燃料电池板4对准的基准销的需要。
在图10和图11中示出的另一实施例中，具有凸起21和凹进22的基准插入件6可以与子衬垫18结合，并且凸起21设置为穿过相邻的燃料电池板4中的基准孔8。如先前的实施例，基准插入件6可以包覆成型在子衬垫18上，或者根据需要以其它方式结合到子衬垫18。
如其它实施例，具有相对的凸起21和凹进22的基准插入件6可以包括台阶部分20。台阶部分20邻接第一单极板12和第二单极板14中的一个单极板的限定基准孔8的边缘。
参照图12和图13，本发明的子组件2还可以具有设置在燃料电池板4的主表面上的基准插入件6。例如，基准插入件6可以在基准孔8周围。基准插入件6可以例如利用粘结剂等结合到主表面。在燃料电池板4包括结合到第二单极板14的第一单极板12时，至少一个缝焊16可以设置为相邻于基准孔8并在基准插入件6下面。
再参照图1-3，用于制造子组件2的方法首先包括将基准插入件设置在第一单极板12和第二单极板14的中间。然后，将第一单极板12和第二单极板14随后焊接在一起。期望地，首先执行焊接，以考虑到在基准插入件6的标桩将基准插入件6锁定在适当位置之前会发生的任何焊接收缩。
基准插入件6于是准确地放置在基准孔8处。基准插入件6可以放置在第一单极板12和第二单极板14之间，第一单极板12和第二单极板14用作燃料电池板4的阳极板半和阴极板半。作为非限制性示例，基准插入件6位于由第一单极板12和第二单极板14限定的袋15中，袋15适应基准插入件6的厚度。
袋15随后容纳多个保持件17，例如标桩或凹座（dimple）。袋15可以接纳例如方形基准孔8的每一侧的一个标桩。标桩将燃料电池板4的一部分推动到基准插入件6，由此将基准插入件6锁定在适当位置。基准插入件6具有开口10，开口10随后用作基准孔8，用于与基准销一起使用，以使燃料电池板4对准。
例如，具有开口10的基准插入件6可以随后用在后续操作中，例如用在对燃料电池板4的密封应用、对燃料电池板4的一体式电极组件或UEA的热密封中，并用在燃料电池堆的最后组装中。在没有使燃料电池板4变形的风险的情况下，可以在后续操作中采用各种工具作业。
应当明白的是，与在板的裸金属边缘限定与基准销一起使用的孔的已知板相比，本发明的基准插入件6通过固定装置和加工销、最终组装基准销等使燃料电池板4的变形的可能性最小化。有利地，基准插入件6防止了在燃料电池堆的组装期间子衬垫18的穿孔或旁移，子衬垫18的穿孔或旁移将否则导致板与板的电短路。基准插入件6还在基准孔8的区域中提供了电绝缘，从而进一步防止已组装的燃料电池堆的板与板短路。
虽然为了例示本发明的目的已经示出某些典型实施例和细节，但对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离在下面的所附权利要求进一步描述的本发明的范围的情况下可以做出各种改变。

Claims (16)

1.一种用于燃料电池堆的子组件，包括：
导电的燃料电池板，所述燃料电池板包括形成在所述燃料电池板中的基准孔，用于在所述燃料电池堆的组装期间使所述燃料电池板对准，其中，所述燃料电池板包括结合到第二单极板的第一单极板，所述基准孔由第一单极板和第二单极板的边缘限定；以及
非导电的基准插入件，所述基准插入件被设置为相邻于所述燃料电池板的所述基准孔，并被构造为防止在所述燃料电池堆的组装期间所述燃料电池板在所述基准孔周围的弯曲，其中，所述基准插入件包括开口，所述开口被构造为在所述燃料电池堆的组装期间接纳基准销，
其中，所述基准插入件的第一部分在所述基准孔处设置在所述第一单极板和第二单极板之间，所述基准插入件的第二部分朝向基准孔向内延伸并且远离第一单极板和第二单极板的边缘，并且所述开口由与第一单极板和第二单极板的边缘隔开的基准插入件的第二部分的至少一个边缘限定。
2.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述第一单极板与所述第二单极板的结合包括相邻于所述基准孔设置的至少一个缝焊。
3.根据权利要求1所述的子组件，还包括被设置为穿过所述燃料电池板和所述基准插入件的至少一个保持件，所述至少一个保持件被构造为将所述基准插入件稳固在适当位置。
4.根据权利要求3所述的子组件，其中，所述保持件包括焊接件、粘结剂、标桩和铆钉中的一种。
5.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述基准插入件包括台阶部分，所述台阶部分邻接所述第一单极板和所述第二单极板中的一个单极板的至少一个边缘。
6.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述燃料电池板包括与第二单极板结合的第一单极板，所述基准插入件在所述基准孔处设置在所述第一单极板和所述第二单极板之间，所述基准插入件包括具有凸起的第一侧和具有凹进的第二侧。
7.根据权利要求6所述的子组件，其中，所述基准插入件的所述凸起被构造为由相邻的基准插入件的凹进接纳。
8.根据权利要求7所述的子组件，其中，所述基准插入件包括台阶部分，所述台阶部分邻接所述第一单极板和所述第二单极板中的一个单极板的边缘。
9.根据权利要求8所述的子组件，其中，所述基准插入件的所述凸起被设置为穿过相邻于所述燃料电池板设置的子衬垫。
10.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述基准插入件设置在所述燃料电池板的主表面上并包围所述基准孔。
11.根据权利要求10所述的子组件，其中，所述第一单极板与所述第二单极板的结合包括相邻于所述基准孔设置的至少一个缝焊，所述缝焊设置在所述基准插入件下面。
12.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述燃料电池板由金属形成。
13.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述基准插入件由非导电材料形成，所述非导电材料具有足以在所述燃料电池堆的组装期间在接触所述基准销时不变形的机械强度。
14.根据权利要求1所述的子组件，其中，所述基准插入件由陶瓷材料和塑料材料中的一种形成。
15.一种用于燃料电池堆的子组件，包括：
导电的燃料电池板，所述燃料电池板包括设置在一对集管之间的流场，所述集管包括形成在所述燃料电池板中的孔，以将反应物供给到所述流场，并且所述燃料电池板包括形成在所述燃料电池板中的基准孔，用于在所述燃料电池堆的组装期间使所述燃料电池板对准；以及
非导电的基准插入件，所述基准插入件被设置为相邻于所述燃料电池板的所述基准孔，并被构造为防止在所述燃料电池堆的组装期间所述燃料电池板在所述基准孔周围的弯曲，
其中，所述基准插入件包括开口，所述开口被构造为在所述燃料电池堆的组装期间接纳基准销，
其中，所述燃料电池板包括结合到第二单极板的第一单极板，所述基准插入件在所述基准孔处设置在所述第一单极板和第二单极板之间，所述基准孔由第一单极板和第二单极板的边缘限定，
其中，所述第一单极板与所述第二单极板的结合包括相邻于所述基准孔设置的至少一个缝焊，并且设置为穿过所述燃料电池板和所述基准插入件的至少一个保持件被构造为将所述基准插入件稳固在适当位置，其中，所述保持件包括标桩，以及
其中，所述基准插入件的第一部分在所述基准孔处设置在所述第一单极板和第二单极板之间，所述基准插入件的第二部分朝向基准孔向内延伸并且远离第一单极板和第二单极板的边缘，并且所述开口由与第一单极板和第二单极板的边缘隔开的基准插入件的第二部分的至少一个边缘限定。
16.一种用于燃料电池堆的子组件，包括：
导电的燃料电池板，所述燃料电池板包括设置在一对集管之间的流场，所述集管包括形成在所述燃料电池板中的孔，以将反应物供给到所述流场，并且所述燃料电池板包括形成在所述燃料电池板中的基准孔，用于在所述燃料电池堆的组装期间使所述燃料电池板对准；
子衬垫，所述子衬垫被设置为相邻于所述燃料电池板，并具有与所述燃料电池板的所述基准孔对准的孔；以及
非导电的基准插入件，所述基准插入件被设置为相邻于所述燃料电池板的所述基准孔，并被构造为防止在所述燃料电池堆的组装期间所述燃料电池板在所述基准孔周围的弯曲，
其中，所述基准插入件包括开口，所述开口被构造为在所述燃料电池堆的组装期间接纳基准销，
其中，所述燃料电池板包括结合到第二单极板的第一单极板，所述基准插入件在所述基准孔处设置在所述第一单极板和第二单极板之间，所述基准孔由第一单极板和第二单极板的边缘限定，
其中，所述基准插入件包括台阶部分，所述台阶部分邻接所述第一单极板和所述第二单极板中的一个单极板的至少一个边缘，
其中，所述第一单极板与所述第二单极板的结合包括相邻于所述基准孔设置的至少一个缝焊，并且设置为穿过所述燃料电池板和所述基准插入件的至少一个保持件被构造为将所述基准插入件稳固在适当位置，其中，所述保持件包括标桩，以及
其中，所述基准插入件的第一部分在所述基准孔处设置在所述第一单极板和第二单极板之间，所述基准插入件的第二部分朝向基准孔向内延伸并且远离第一单极板和第二单极板的边缘，并且所述开口由与第一单极板和第二单极板的边缘隔开的基准插入件的第二部分的至少一个边缘限定。
CN201110239712.5A 2010-08-19 2011-08-19 燃料电池板上的用于短路保护的基准插入件 Active CN102376962B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/859,343 US8722274B2 (en) 2010-08-19 2010-08-19 Datum insert for shorting protection on a fuel cell plate
US12/859343 2010-08-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102376962A CN102376962A (zh) 2012-03-14
CN102376962B true CN102376962B (zh) 2014-08-06

Family

ID=45557517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110239712.5A Active CN102376962B (zh) 2010-08-19 2011-08-19 燃料电池板上的用于短路保护的基准插入件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8722274B2 (zh)
CN (1) CN102376962B (zh)
DE (1) DE102011109865B4 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8465879B2 (en) 2010-11-03 2013-06-18 GM Global Technology Operations LLC Reinforced fuel cell metal plate perimeter
US9314931B2 (en) * 2013-12-11 2016-04-19 Kent State University Robotic fuel cell assembly system
US9590263B2 (en) * 2014-09-10 2017-03-07 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell stack assembly—datum design for fuel cell stacking and collision protection
US9627705B2 (en) * 2015-03-27 2017-04-18 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell stack assembly—datum design for fuel cell stacking and collision protection
CN113314753B (zh) * 2021-07-30 2021-10-15 爱德曼氢能源装备有限公司 用于燃料电池板短路保护的基准插入件

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101312249A (zh) * 2007-05-24 2008-11-26 通用汽车环球科技运作公司 使用局部电节点接合双极板

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4124478A (en) * 1977-02-07 1978-11-07 Tsien Hsue C Thin sheet apparatus and a fluid flow device
WO1998035398A1 (de) 1997-02-11 1998-08-13 Bossel Ulf G Brennstoffzellenstapel mit festen elektrolyten und deren anordnung
US6071635A (en) * 1998-04-03 2000-06-06 Plug Power, L.L.C. Easily-formable fuel cell assembly fluid flow plate having conductivity and increased non-conductive material
US7097927B2 (en) * 1999-08-26 2006-08-29 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell system
JP3559246B2 (ja) 2001-03-09 2004-08-25 大同メタル工業株式会社 携帯型燃料電池
JP2003331905A (ja) * 2002-05-14 2003-11-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子電解質型燃料電池
US6989214B2 (en) * 2002-11-15 2006-01-24 3M Innovative Properties Company Unitized fuel cell assembly
US7344798B2 (en) * 2003-11-07 2008-03-18 General Motors Corporation Low contact resistance bonding method for bipolar plates in a pem fuel cell
JP4417224B2 (ja) 2004-10-25 2010-02-17 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP2008021614A (ja) * 2006-07-14 2008-01-31 Nissan Motor Co Ltd 電池用電極
US7823277B2 (en) 2008-01-30 2010-11-02 Gm Global Technology Operations, Inc. Pre-nesting of the active area on plates to reduce thickness variation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101312249A (zh) * 2007-05-24 2008-11-26 通用汽车环球科技运作公司 使用局部电节点接合双极板

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2003-331905A 2003.11.21

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011109865A1 (de) 2012-02-23
US8722274B2 (en) 2014-05-13
CN102376962A (zh) 2012-03-14
DE102011109865B4 (de) 2019-06-06
US20120045709A1 (en) 2012-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100561785C (zh) 用于燃料电池组件的配准排列
US20140017590A1 (en) Electrolyte membrane-electrode assembly for fuel cells, and method for producing same
CN102376962B (zh) 燃料电池板上的用于短路保护的基准插入件
CN108172857B (zh) 一种支持高电流密度放电的燃料电池电堆流场板
US7541108B2 (en) Solid polymer fuel cell
US10665883B2 (en) Separator for fuel cell and unit cell of fuel cell
US20040209141A1 (en) Polymer electrolyte fuel cell
CN104854746B (zh) 燃料电池用的接线板、燃料电池用的接线板的制造方法及燃料电池
US20110053030A1 (en) Fuel Cell with Gas Diffusion Layer having Flow Channel and Manufacturing Method Thereof
US20100167105A1 (en) Bipolar plate for fuel cells
EP2492997A1 (en) Bipolar plate for fuel cell
CN105591121B (zh) 燃料电池用分隔件、燃料电池单电池及燃料电池
EP2244324B1 (en) Cambered Flow-field Plate
US8227136B2 (en) Using ionomer to militate against membrane buckling in the tenting region
US20040053104A1 (en) Current feeders for electrochemical cell stacks
CN102163730B (zh) 用于嵌入式燃料电池传感器的板互连方法
CN218039302U (zh) 电池单元及具有其的电堆
JP5235581B2 (ja) 燃料電池セパレータ
EP2500970A1 (en) Fuel cell and vehicle equipped with fuel cell
CN102468497B (zh) 燃料电池板内的双通道台阶
CN115275253A (zh) 燃料电池
US10847826B2 (en) Polymer electrolyte fuel cells and production method thereof
CN102456895B (zh) 在氢燃料电池的导电板之间提供电绝缘的方法
US20240072270A1 (en) System for supporting a fuel cell stack
US20230223561A1 (en) Fuel cell stack and method for manufacture

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