CN106549181A - 用于燃料电池堆的不对称紧凑型金属密封珠 - Google Patents

Abstract

一种具有降低泄露的双极板组件和燃料电池堆以及装配双极板和燃料电池堆的方法。双极板除了流体地耦合至进口和出口流动路径的反应物通道和冷却剂通道之外还包括一体成型密封件，当反应物和冷却剂流过它们相应的通道和流动路径时该一体成型密封件通过保持反应物和冷却剂的流体隔离有助于降低泄露。即使当将各种板布置成堆叠时会发生的板侧与侧偏移期间，这些密封件的尺寸和形状仍促进了可靠的板与板接触。

Description

用于燃料电池堆的不对称紧凑型金属密封珠

背景技术

本发明一般涉及一种用于改进燃料电池组件中使用的双极板内的密封性的设备和方法，更具体地讲涉及使用经改进的金属密封珠的用途，这些金属密封条具有紧凑设计和不对称堆叠结构。

燃料电池通过电化学反应将燃料转化成可用电力。该能量产生装置的显著优点是其不依赖燃烧作为中间步骤而获得。因此，在推进及相关动力应用中，比起内燃机(ICE)，燃料电池在环保上具有一些优势。在典型的燃料电池例如质子交换膜或聚合物电解质膜(在这两种情况下均为PEM)燃料电池中，一对催化电极由通常称为膜电极组件(MEA)中由离子传输介质分隔。在阳极处引入气态还原剂(例如氢气，H₂)形式的第一反应物并发生电离，然后穿过离子传输介质，从而与在另一电极(阴极)引入的气态氧化剂(例如氧气，O₂)形式的第二反应物结合发生电化学反应。反应物的此种结合形成副产物水。第一反应物离子化释放的电子以直流(DC)形式经由外部电路迁移到阴极，该外部电路通常包括负载(例如电机以及各个泵、阀门、压缩机或者其它流体运送部件)以执行有用的工作。通过将大量这样的电池组合到更大的电流产生组件中可增加直流电流所产生的发电量。在一个这样的构造中，燃料电池沿着同样的堆叠尺寸连接，很像一组卡片，从而形成燃料电池堆。

在这样的堆中，相邻MEA通过一系列反应物流通道彼此分隔，这些通道通常呈不透气的双极板形式，除了促进反应物、冷却剂和副产物运送外，还为MEA及电流收集或运送和电池-电池密封提供结构支持。在一种常见形式中，典型的汽车燃料电池堆可使用100个或更多双极板，其中本文所限定的通道通常具有曲折的布局，其覆盖每一板的相对的大体平坦表面的大部分。板与MEA的并置促进反应物之一运送至燃料电池或从燃料电池运送出来，同时附加的通道(流体地与反应物通道分离)也可用于冷却剂传输。在一种构造中，双极板本身是通过固定一对薄金属板(称为半板，或更简单地，板)而形成的组件，这些板的表面上具有经模压或其它整体形成的通道，以促进流体接合。通道两侧形成的各种反应物和冷却剂流路通常在歧管(本文亦称为歧管区或歧管区域)汇集，该歧管限定在板的一个或多个相对边缘上。所有这些特征的实例以及这些用于PEM燃料电池的双极板组件的典型构造由共有美国专利第5,776,624号、第7,186,476号和第8,679,697号示出并描述，其内容以引用的方式并入本文中。

在典型的双极板构造中，单一板组件由单个经模压的板层形成，这些板层经焊接或其它方式紧固在一起，形成限定各个流体通路、支持结构和导电表面的层状结构。过去，在组装过程中，板歧管、活性区域和流体通路周围的密封功能一方面是通过使用单独垫圈或密封组件来实现，其中下底板作为载体，同时另一方面通过置于相邻板层之间的现场固化(CIP)密封材料来实现。

遗憾的是，商用汽车燃料电池应用要求每年可产生10,000至100,000燃料电池堆的大量的制造溶液。假定每一电池在MEA的两个相对表面上需要双极板组件，甚至小批量制造也需要制成多于100万个板。由此，基于CIP和基于垫片的密封方案对于用以降低反应物或冷却剂通道流动损失所需的密封方法而言成本过高，因此不适于大量双极板生产。

为了克服与这些密封方案相关的成本和制造问题，本发明的受让人开发了一体成型的双极板密封，其中板表面经过模压以产生向外伸出的金属珠密封(MBS)，从而在相邻板表面之间建立离散接触点。虽然这种构造更适于上述大量生产需要，但它们通常沿同一平面(即对称性)的镜像布置(该平面正交于板堆叠轴线)，连同它们较大的MBS宽度和固有制造和装配公差，使其特别容易出现未对准问题，即燃料电池堆形成期间的凸起加工问题。具体地，在堆组装过程中所用的压缩力下，平坦的MBS顶部导致在相邻MBS密封表面内形成凹入形状的区域，而不是预期(通常均匀)面对面的变形。这又使得接触压力高度不均匀地分布在密封表面，边缘压力高且中间压力低，导致有效密封表面接触区域减少并且MBS执行其预期密封功能的能力下降。为纠正随后泄露的趋势，已使用其它有色金属密封方法，例如通过以通常类似于上述CIP的方案使用通常有争议的明显增加组装堆成本的密封。

发明内容

本发明人已发现，与当两个相邻板相接时试图避免MBS中形成不可避免的凹陷形状相比，更可取的做法是引入互补形凸表面形状至相邻MBS对的一侧，以使得凸面形表面以嵌套方式嵌入密封珠对的另一侧的变形凹入形状。这将导致更均匀的接触压力，其反过来又会导致沿所连接MRS密封表面更加均匀的接触分布，以及通过流体通道的反应物或冷却剂流体泄露也随之减少。相匹配的凹面和凸面共同作用将有利于减少装配期间的未对准问题。

根据本发明的第一方面，公开了一种燃料电池双极板组件，其中每个板取决于被运送跨过板表面的流体(即，反应剂或冷却剂)而限定上面形成有反应剂通道或冷却剂通道的流体接合表面。还在表面中限定入口和出口流动路径使得入口和出口流动路径各自与反应剂通道和冷却剂通道中的相应通道流体连通；至少一个密封件或MBS被设置在表面上使得当与邻近放置的其中一个板协配接合时，密封件提供与被运送通过反应剂通道和冷却剂通道中的相应通道的反应剂或冷却剂的基本上流体隔离。MBS是从该对板中的每一个的至少一个表面突出的一体形成的金属密封珠，使得当该对板之间进行协配接合时，密封珠接触用于为与被运送通过反应剂通道和冷却剂通道中的相应通道的反应剂或冷却剂提供基本上流体隔离。显然，密封珠限定(a)围绕正交于由该对板限定的堆叠轴线的共用平面的非对称接触以及(b)限制的一组珠尺寸。关于后者，在一种形式中，由至少一个珠限定的接触区域包括小于约0.5毫米的珠宽度和由该宽度对着的小于2.0毫米的曲率半径。在一种优选形式中，相邻珠之间没有设置介入密封件(诸如弹性密封件、微密封件等)；以此方式，相邻珠之间存在直接接触使得相邻珠之间经历的固有弹性变形足以实现期望的冷却剂或反应剂流动泄漏减少和相关流体隔离。在替代形式中，薄层微密封件(或子垫圈)可以用于增加MBS的可密封性。此微密封件优选地不超过约10μm厚度。

根据本发明的另一方面，燃料电池堆包括以基本上相向构造沿堆叠轴线布置的数个燃料电池，该系统内的每个电池由MEA和被放置成与MES流体协配的双极板组件构成。板组件包括：各自具有一对基本上平坦相对表面的一对板，至少一个相对表面限定形成在其中的反应剂通道或冷却剂通道；以及从该对板中的每一个的至少一个板表面突出的一体形成的MSB。流体运送导管与燃料电池协配以确保合适的阳极反应剂、阴极反应剂或冷却剂被运送通过该堆的电池。壳体围绕堆电池放置以使数个双极板组件保持在压缩状态中；以此方式，当该对板之间协配接合时，密封珠接触用于为被运送的反应剂或冷却剂提供基本上流体隔离，由此使通过该堆的非所期泄漏最小化。珠限定围绕共用平面的非对称接触以及两个连结珠中的至少一个的限制表面积接触二者。

根据本发明的又另一方面，公开了一种将双极板密封在燃料电池系统内的方法。该方法包括将双极板组件的至少一对板以堆叠构造放置在彼此的顶部上，其中该对板中的每一个限定一对基本上平坦相对表面，其中至少一个表面包括形成在其中的反应剂通道或冷却剂通道中的一者或两者。另外，至少一个表面包括一体形成的MSB，其从板平面中向外突出使得当两个相邻板连结成彼此相邻相向接触时，MBS之间的接触点提供被设计成流过反应剂通道和冷却剂通道中的相应通道的随后引入的反应剂或冷却剂的基本上流体隔离。该接触关于正交于由该对板限定的堆叠轴线的共用界面平面非对称并且具有有限尺寸。关于此第二接触准则，接触区域包括具有小于约0.5毫米的宽度和由该宽度对着的小于2.0毫米的曲率半径的MBS。另一个MBS包括大于另一个MBS的大致上平坦或稍微凹表面使得当该两个MBS之间接触时，连结的MBS对可容忍其对应板的相对较大量的横向错位，因为前一个MBS的较小接触宽度具有其中保持此安全接触点的相对较大的裕度。该板是沿堆叠轴线压缩在一起使得至少一个密封珠经历弹性变形，以实现随后引入的反应剂或冷却剂的基本上安全接触和所得流体隔离。显然，珠横截面减小将减少流过珠的冷却剂的量，由此提高珠区域周围的冷却效率。减小的珠截面还可帮助消除冷却剂阻流器的使用，由此进一步节省成本。

本领域一般技术人员在阅读以下详细描述和所附权利要求书之后将明白这些和其它方面或实施例。

附图说明

当结合以下图式阅读时可最佳地理解本发明的优选实施例的以下详细描述，其中相同结构是用相同参考数字指示且其中图式的各个部件不一定是按比例说明：

图1描绘了根据本发明的方面的燃料电池堆的示意分解图；

图2是部分来自图1的堆叠的燃料电池的部分分解截面图的简单图示，其中电池包括周围的双极板；

图3是来自图1的包括MBS的双极板组件的分解透视详图；

图4示出了根据现有技术的MBS的横截面侧视图；

图5A示出了根据本发明的方面的两个相邻板表面的非对称并置使得在进行后续堆叠压缩动作时，一个不太柔顺表面可以嵌入至另一个更柔顺表面中；

图5B示出了如何改善图5A的两个相邻板表面之间的错位的影响；

图6A至6C示出了根据本发明的附加方面的相应MBS表面的替代实施例；以及

图7A至7C示出了根据本发明的附加方面的上面存在变型的相应MBS表面的替代实施例。

具体实施方式

首先参考图1至3，以分解形式示出燃料电池堆(图1)、PEM燃料电池(图2)和双极板组件(图3)的简图。堆1包括由干燥端单元板10和湿润端单元板15构成的壳体5；这些(以及其它(未示出))可以帮助执行壳体5的压缩保持系统的压缩夹持动作；此压缩保持系统包括延伸穿过堆1的厚度的数个螺栓(未示出)以及沿堆叠方向(Y轴线)垂直设置用于将湿润端单元板15固定至干燥端单元板10的各种侧面板20和刚性托架元件25。数个燃料电池30的堆叠通过螺栓、托架元件25和壳体5内的其它部件的动作固定地保持成沿堆叠方向的压缩关系。因此，在本背景下，燃料电池1的堆叠轴线1可以沿基本上垂直(即，Y)笛卡尔轴线使得每个燃料电池30的表面的主要部分是在X-Z平面中。无论如何，本领域技术人员将会明白，具有其双极板65的电池30以及堆1的特定定向并不重要，而是提供便利的方式来使得形成在下文更详细讨论的个别板的表面上的构造可视化。

燃料电池30包括：基本上平坦的质子交换膜35；阳极催化剂层40，该阳极催化剂层40与质子交换膜35的一面相向接触；以及阴极催化剂层45，该阴极催化剂层45与其它面相向接触。共同地，质子交换膜35和催化剂层40和45称为MEA 50。阳极扩散层55布置为与阳极催化剂层40相向接触，而阴极扩散层60布置为与阴极催化剂层45相向接触。扩散层55和60中的每一个用大体上多孔构造制成以方便气态反应物至催化剂层40和45的通过。共同地，阳极催化剂层40和阴极催化剂层45称为电极，并且可以形成为如图所示的单独的不同的层，或者可替代的是(如上所提及的)，为分别至少部分地嵌入在扩散层55或者60中，以及部分地嵌入在质子交换膜35的相对面中。

扩散层55和60除了提供用于反应物气体的基本上多孔流动路径以到达质子交换膜35的合适的侧之外，还在电极催化剂层40、45与双极板组件65之间提供电接触，该双极板组件65又用作电流集电极。而且，通过其大体上多孔性，扩散层55和60也形成用于去除在催化剂层40、45中生成的产品气体的导管。而且，阴极扩散层60在阴极扩散层中生成大量的水蒸汽。这种特征很重要，有助于保持质子交换膜35水合。在扩散层中的水渗透可以通过引入少量的聚四氟乙烯(PTFE)或者相关的材料来进行调节。

虽然图中所示为具有厚壁结构，但是构成组件65的各个板65A和65B(此处也称为半板)优选地采用薄片式或者箔式结构(如下文更加详细所示和所描述的)；如此，图2不应用于推断相对组件65厚度。由相邻相向的半板65A和65B限定出来的简化相对表面设置成使每个MEA 50和所附扩散层55、60与相邻的MEA和在堆1中的层(均未示出)分离。一个半板65A接合阳极扩散层55，而第二半板65B接合阴极扩散层60。构成半板65A、65B的两个薄的相向金属片根据适当的压缩和相关的连结技术来限定出组装板65。每个半板65A和65B(其基于作为整体的组件构成双极板65)沿着相应的板面来限定出大量反应物气体流动通道70。虽然双极板65示出为(出于程式化的目的)仅限定出矩形反应物气体流动通道70和周围结构，但是本领域技术人员要理解，下面将示出更精确(并且优选的)的实施例，其中形成了大体上蛇形形状通道70。

在操作中，第一气态反应物，诸如H₂，通过通道70从半板65A运送至MEA 50的阳极侧，而第二气态反应物，诸如O₂(常以空气的形式)通过通道70从半板65B运送至MEA 50的阴极侧。在阳极40和阴极45处分别发生催化反应，产生通过质子交换膜35迁移的质子和引起电流的电子，该电流可以借由在焊盘75与层55和60之间的接触来传输通过扩散层55和60和双极板65。相关的通道(未示出)可以用于运送冷却剂以帮助控制由燃料电池1产生的温度。在其中半板65A、65B配置为冷却剂的流动的情况下，与它们反应物运送板相对物的它们的可比较特征；是相似的构造并且此处不再进一步详细讨论。

尤其参照图3，更详细地示出了用于形成双极板组件的两个相邻堆叠的半板65A、65B的分解图。具体而言，单独的半板65A、65B每个包括活性区域80和歧管区域85两者，其中前者与电化学活性区域建立平面相向关系，对应于MEA 50和扩散层55和60，并且后者对应于边缘(如图所示)或者外围(未示出)区域，其中通过板65A、65B形成的孔可以充当用于将反应物、冷却剂或者副产品运送至堆叠燃料电池30或者从其去除的导管。如从图3的分解图可以观测到，这两个半板65A、65B可以用于形成与MEA 50和阳极和阴极扩散层55、60的夹设式结构，并且然后有必要经常重复以形成燃料电池堆1。在一个形式中，阳极半板65A和阴极半板65B中的一个或者两个由耐腐蚀的材料(诸如304SS等)制成。大体上蛇形气体流动通道70形成从与一个歧管区域85相邻的一个边缘90附近至与相对歧管区域85相邻的相对边缘95附近的曲折路径。如可以观测到的，反应物(板65A、65B设置为与MEA 50为相向关系的情况下)或者冷却剂(在板65A设置为与另一板65B的其中形成了冷却剂通道的背面为相向关系的情况下)从形成位于在一个(例如，供应)边缘90的活性区域80与歧管区域85之间的头部100的一系列重复门或凹槽供应至通道70；在相对(例如，排放)边缘95上出现相似的构造。在可替代实施例中(未示出)，供应和排放歧管区域可以位于与相同边缘相邻(即，90或者95)。在其中单独的板65A、65B由可成型材料(诸如前述不锈钢)形成的情况下，各种表面特征(包括凹槽、通道等)优选地通过已知的技术模压而成，从而确保通道70和它们相应的结构，除了MBS(其在下文中进行更详细的讨论)之外，均一体化地形成单个材料片。

接下来参照图4，示出了根据共同拥有的美国专利8,371,587的现有技术的MBS105的横向尺寸的截面图，其包括与围绕中心线A-A的弧形形状基本上对称的接合表面105A。显然地，曲率半径R和珠宽度W均采用较大尺寸，其中前者在0.5毫米至5.0毫米之间，并且后者在2.0毫米至100毫米之间。虽然这种尺寸相对于常规珠密封允许更高的弹性度响应，但是本发明人发现，在其中涉及了多个单独的电池30的堆1高度中的改变仍然倾向于反应物或者冷却剂泄漏，特别是考虑到操作燃料电池堆1一旦宽温度和湿度变化。本发明人进一步发现，附加的珠弹性必须设置以便在湾部处保持这种泄漏情况。

接下来参照图5A至图6C，在根据本发明的各个实施例的两个不对称堆的MBS 110(示出为上MBS 110A和下MBS 110B)之间的接触点C的点出为限定出在两个板65A、65B之间的接合表面。在尤其在图5A和图5B中所描绘的版本中，MBS 110A和110B两者均限定出相同的分布，其中下MBS 110B的冠部较宽并且为平面的，而上MBS 110A的冠部较窄并且限定出在尖端T处终止的曲率半径R，从而使得在两个MBS110A、110B相遇的情况下形成了接触点C。重要的是，本发明人已经确定，曲率半径R保持小有助于促进在板65A的尖端T中的惯性矩和刚度更大，这意味着当堆1成形时较小可能(或者基本上不)发生变形。同样地，在其中曲率半径R允许略大(但是仍然小于大约2.0毫米)的实施例中(诸如在图6C中所描绘的)，与其它MBS 110B的平面冠部相比，在堆1压缩期间展现出较小倾向发生变形，从而仍然促进嵌套或者杯状关系。重要的是，本发明人已经确定，曲率半径R的选择基于MBS 110刚性要求、可用压缩范围、所用材料和其它珠平面和截面几何形状，并且针对此处所描绘的大小和材料选择的不锈钢MBS 110，曲率半径R应该小于2.0mm。

至于上文提及的凹槽、通道和其它特征，MBS 110可以通过冲压或其它成型操作而形成，并且被塑形成围绕各种入口、出口和弯曲通道的可流体隔离区域，这些入口、出口和弯曲通道组成了双极板65表面上方形成的各种区域。如图所示，MBS 110理论上是约1毫米宽，约0.5毫米高，其中稍微(即，至少部分)凸起的表面可以再增加100微米的总高度。共用平面115形成在相邻相向的板65A、65B之间，且在一种形式中可以包括在外围邻近于MEA 50的微密封件(未示出)和子垫圈，而在另一种形式中可以什么也不包括使得相应板65A、65B的MBS 110A、110B之间形成直接接触。

显然，所有MBS 110的配置都增加了密封可靠性，因为：相邻不对称MBS 110之间的接触点C对相邻板65A、65B的横向(即，X-Z平面)错位不太敏感。这有助于避免在两个邻接MBS 110之间的界面区域处使用冗余材料(诸如附加的微密封件或附加的金属板片以使珠更宽，以及相关的制造成本)。另外，跨MBS 110的宽度W所限定的相对简单的几何表面有助于保持低制造成本。

具体参见图5B，板65中的一个相对于另一个的横向错位不引起接触的明显损失，因为上部MBS 110A相对小的宽度W与冠部上其相对刚性的尖端T(可能是由显著的平面外成形产生的惯性力矩(即，弯曲和压缩刚度)增加造成的)将继续(在各个双极板65的合适堆叠压缩下)迫使下部MBS冠部的更柔顺接合表面110B变形以形成嵌套或其它互补配合。应当理解，只要相邻的板65A，65B之间几乎任何程度的不对准都不承担来自其中一个接合表面的必要的相对柔顺性，被接合的MBS 110A，110B的对称放置(未示出)就不能在接触点C上提供相同的耦合度；这种柔顺性的缺乏防止了为提供流体隔离的期望水平所需要的安全接触。此外，为两个MBS 110中更刚性的那个(即，如图中所示的110A)留下相对宽的尖端T宽度W承担了容纳任何横向偏移的少得多的能力。因此，在MBS 110A，110B二者的冠部宽度W相对较宽(例如，大于约0.5毫米)的情况下，两者之间形成任何互补接合(例如通过嵌套等)的可能性降低。这样，本发明人设计使相邻的MBS 110A，110B被置于彼此不对称的堆叠关系中，使得在接触点C处二者接合表面的形状和宽度的差别可以被利用以在其之间形成安全的互补配合。

具体参见图6A至6C，示出了本MBS 110的相邻珠的各种不对称放置。在图6A和6B的实施例中，顶板65A的接合MBS 110表面的宽度限定了具有曲率半径R的尖端部T，以及大体为线性的一个横向部。同样地，在图6C所示的实施例中，MBS 110(即，如图所示顶部的那个)，其在接触点C限定了凸起横截面，在其大体整个宽度范围内限定了一个基本上恒定的曲率半径，而MBS 110(即，如图所示底部的那个)在接触点C限定了大致平坦的横截面。

具体参见图7A至7C，示出了相邻双极板65A和65B之间的堆叠方式大体类似于图5A至5C和图6A至6C中示出的方式，但不同之处是，上部MBS 210A和下部MBS 210B各自相对的凸和凹塑形使其他嵌套特征成为可能。如上所述，上部MBS 210A的紧半径尖端T相对于MBS210B在接触点C上更柔顺表面的相对刚性使得其与后者的轻微杯状形状相容，这样当两个板65A，65B被堆叠时，它们趋向于各个图中所示的平衡状位置。因此，参与这些兼容成形表面嵌套的平衡位置是在堆叠过程中默认形成的，即使在一些存在板与板(或MBS与MBS)不对准的情况下。

虽然未示出，但基于堆叠PEM燃料电池1所形成系统的一个特定应用可以是汽车或相关车辆。在本上下文中，应当理解，“车辆”一词可应用于汽车、卡车、货车、运动型多用途车(SUV)或其它此类机动车形式，如共用汽车、飞机、船舶、航天器和摩托车；所有都被认为与本发明进行合作，用于产生推进或动力的目的。

应当注意，本文中使用“优选地”、“通常地”和“典型地”等术语不是为了限制受本权利要求书保护的发明的范围，也不意味着某些特征对于受权利要求书保护的本发明的结构或功能是关键的、本质的或甚至重要的。相反，这些术语仅仅旨在用来突出在本发明的某一具体实施例中可能使用或可能没使用的另选或另外的特征。

在本文中，关于双极板70的流体接合表面内或上形成的通道、流道或其它冷却剂运送或反应物运送特征等术语可互换地以单数或复数方式提及。关于该提及是指单个通道或流路还是沿大致平行流路对准的一组通道或流动路径，这种区别对本发明的密封件70s来说不是至关重要的；因此，这些术语中一个任何特定的标识会从上下文明显看出，此任一种情况都被认为是在本发明的范围之内。

为了描述和限定本发明，应当注意的是，术语“基本上”或“大约”和它们的变体在本文中用来表示不确定性的固有程度，这可能归因于任何定量比较、数值、测量值或其它表示。因此，术语“基本上”在本文中用来表示，某一定量表示可能与规定参考有差异而不会导致讨论中主题基本功能产生变化的程度。

由于已经参照具体实施例详细描述了本发明，因此显而易见的是，在不背离由所附权利要求所限定的本发明范围的情况下，可以对本发明进行修改和变型。尤其可以预期的是，本发明的范围不必限于所述优选的方面和示例性实施例，而是应当由所附权利要求书约束。

Claims (10)

1.一种用于燃料电池系统的双极板组件，所述组件包括：

一对板，每个所述板包括一对基本平坦相对表面，其中的至少一个限定了形成于其中的反应物通道或冷却剂通道；以及

一体形成的金属密封珠，其从所述每对板的表面中的至少一个突出，使得在所述一对板之间协配接合后，所述密封珠互相接触，用于为正通过反应物和冷却剂通道中的相应一个而被运送的反应物或冷却剂提供基本流体隔离，所述密封珠同时限定了：(a)关于共用平面非对称接触，所述共用平面正交于由所述一对板限定的堆叠轴线，以及(b)接触区域，其中所述密封珠中的至少一个包括小于约0.5毫米的珠宽度以及所述宽度所对着的小于约2.0毫米的曲率半径。

2.如权利要求1所述的组件，其中所述共用平面一侧上的接触区域比另一侧小。

3.根据权利要求2所述的组件，其中位于包括所述较小接触区域的所述共用平面的一侧的所述密封珠在其宽度与接触点相关联的至少所述部分上限定了凸形横截面，以及位于所述共用平面的相对侧的所述密封珠在其宽度与所述接触点相关联的至少所述部分上限定了至少部分凹形横截面，使得它们限定了其间的嵌套横向接触。

4.根据权利要求2所述的组件，其中位于包括所述较小接触区域的所述共用平面的一侧的所述密封珠在其宽度与接触点相关联的至少所述部分上限定了至少部分凸形横截面，以及位于所述共用平面的相对侧的所述密封珠在其宽度与所述接触点相关联的至少所述部分上限定了基本平坦横截面。

5.根据权利要求2所述的组件，其中位于包括所述较小接触区域的所述共用平面的一侧的所述密封珠在其宽度与接触点相关联的至少所述部分上限定了至少部分凸形横截面，以及位于所述共用平面的相对侧的所述密封珠在其宽度与所述接触点相关联的至少所述部分上限定了至少部分凸形或凹形横截面。

6.根据权利要求1所述的组件，其中所述这对板之间的所述协配接合包括其间的压缩关系。

7.根据权利要求1所述的组件，其进一步包括用来限定所述共用平面且在所述这对板之间设置的膜电极组件和扩散层中的至少一者。

8.一种燃料电池堆，其包括：

多个燃料电池，其沿堆叠轴线布置成基本面向构造，每个电池处于所述系统内，其包括：

膜电极组件；和

双极板组件，其设置成与所述膜电极组件流体协配，并包括：

一对板，每个板包括一对基本平坦相对表面，其中的至少一个限定了形成于其中的反应物通道或冷却剂通道；和

一体成型金属密封珠，其从所述这对板中的每一个的表面中的至少一个突出；

流体运送导管，其与所述多个燃料电池协配并配置成运送阳极反应物、阴极反应物和冷却剂中的至少一者；以及

壳体，其配置成使所述多个双极板组件保持在压缩状态，使得在所述这对板之间协配接合后，所述密封珠接触，用于为正通过所述导管被运送至所述反应物或冷却剂通道中的相应的一个的反应物或冷却剂提供基本流体隔离，所述密封珠同时限定了：(a)关于共用平面不对称接触，该共用平面正交于所述堆叠轴线；以及(b)由所述密封珠中的至少一个限定的接触区域，该密封珠中的至少一个具有小于约0.5mm的珠宽度和该宽度所对着的小于约2.0mm的曲率半径。

9.一种密封处于燃料电池堆内的反应物流动路径和冷却剂流动路径中的至少一者的方法，所述方法包括：

将双极板组件的至少一对板以堆叠构造设置于彼此的顶部，所述这对板中的每一个包括一对基本平坦相对表面，其中的至少一个限定了形成于其中的反应物通道或冷却剂通道，使得从所述这对板中的每一个中突出的一体成型金属密封珠彼此相邻面向接触，用于为通过所述反应物和冷却剂通道中的相应的一个随后在其中引入的反应物或冷却剂提供基本流体隔离，所述接触同时限定了：(a)关于共用平面的不对称接触，该共用平面正交于由所述这对板限定的所述堆叠轴线；以及(b)由所述密封珠中的至少一个限定的接触区域，该密封珠中的至少一个包括小于约0.5mm的珠宽度和该宽度所对着的小于约2.0mm的曲率半径；和

沿堆叠轴线同时压缩所述这对板，使得所述密封珠中的至少一个经受弹性变形以产生所述随后引入的反应物或冷却剂的基本流体隔离。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述共用平面一侧上的所述接触区域比另一侧小。