CN107069061A - 使用薄弹性密封件的鲁棒燃料电池堆密封设计 - Google Patents

使用薄弹性密封件的鲁棒燃料电池堆密封设计 Download PDF

Info

Publication number
CN107069061A
CN107069061A CN201710063045.7A CN201710063045A CN107069061A CN 107069061 A CN107069061 A CN 107069061A CN 201710063045 A CN201710063045 A CN 201710063045A CN 107069061 A CN107069061 A CN 107069061A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microsealing
plate
mrow
mfrac
pair
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.)
Pending
Application number
CN201710063045.7A
Other languages
English (en)
Inventor
A·梁
Y-H·黎
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 CN107069061A publication Critical patent/CN107069061A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • 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
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0276—Sealing means characterised by their form
    • H01M8/0278—O-rings
    • 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
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0276—Sealing means characterised by their 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
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028—Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0284—Organic resins; Organic polymers
    • 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
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0286—Processes for forming seals
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1007—Fuel cells with solid electrolytes 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
    • H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping fuel cells
    • 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
    • H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
    • 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
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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

  • 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)
  • Gasket Seals (AREA)

Abstract

一种用于燃料电池系统的密封组件以及一种组装燃料电池系统的方法。该系统由堆叠的多个流体输送板组件构成，使得密封件放置在相邻板之间。微密封件设置在金属珠和副垫片中的一者或两者上，使得当包括这种金属珠、微密封件和垫片的燃料电池被对齐并压缩到燃料电池堆的壳体中时，减少了电池中的任何错位的泄漏影响。特别地，微密封设计的变化，包括几何和材料性质，例如微密封件的纵横比、泊松比和沉积形状，可以被定制以在面对的金属珠和副垫片之间提供最佳密封。

Description

使用薄弹性密封件的鲁棒燃料电池堆密封设计
背景技术
本发明总体涉及一种装置和方法，其用于提高燃料电池组件中使用的接合的或流体配合的流体输送板的反应物和冷却剂流的密封性，并且更具体地涉及设置在金属珠的顶部上的微密封件的使用，所述微密封件一体地形成在一个或两个板的协作表面上，以为反应物或冷却剂提供更有效的流体隔离，所述反应物或冷却剂通过限定在板表面内的通道输送。
燃料电池通过电化学反应将燃料转化为可用能量。这种方法的显著益处是其不依赖于作为中间步骤的燃烧来实现。因此，燃料电池相对于用于推进和相关动力应用的内燃机(ICE)具有若干环境优点。在通常的燃料电池，例如质子交换膜或聚合物电解质膜(在任一情况下，PEM)燃料电池中，一对催化电极被通常称为膜电极组件(MEA)的离子透射介质(例如NafionTM)分隔开。当将气态还原剂(例如氢气，H2)形式的第一反应物引入并在阳极离子化，然后使其通过离子透射介质，使得其与通过另一电极(阴极)引入的气态氧化剂(例如氧，O2)形式的第二反应物混合，此时电化学反应发生；这种反应物的组合形成作为副产物的水。在第一反应物的电离中释放的电子以直流(DC)的形式经由外部电路进入阴极，该外部电路通常包括在其中可以进行有用功的负载(例如电动机，以及各种泵、阀、压缩机或其它流体输送部件)。可以通过将许多这样的电池组合到更大的电流产生组件中来增加这种直流电流产生的发电。在一种这样的结构中，燃料电池沿着组件中的共同堆叠尺寸连接以形成燃料电池堆，所述堆叠尺寸非常类似于一副扑克牌。
在这种堆中，相邻的MEA通过一系列反应物流动通道彼此相互隔开，反应物流动通道通常为不透气的导电双极板(在本文中也称为流场板)的形式。在一种常见形式中，通道具有大体蛇形的布局，但是也可以使用其它形式-包括具有大致直的或正弦的图案的形式。不管通道形状如何，其覆盖每个板的大多数大致平坦的表面。板和MEA的并置促进反应物之一输送到燃料电池或从燃料电池输送反应物，而附加通道(其与反应物通道流体地解耦)也可用于冷却剂输送。在一种构造中，双极板本身是通过固定一对薄金属片(称为半板，或更简单地，板)而形成的组件，所述薄金属片具有冲压或以其它方式一体形成在其表面上的通道，而在另一种构造中，该组件包括具有通道的附加间隙片，以使冷却剂与外片的相邻阳极和阴极通道热连通。不管组件是两片还是三片，各种片材上的通道形成的各种反应物和冷却剂流动路径通常在歧管(在本文中也称为歧管区域)处集合，该歧管由板的一个或多个相对边缘限定。所有这些特征的示例以及可以在PEM燃料电池中使用的这种双极板组件的典型构造在共同拥有的美国专利5,776,624和8,679,697中示出和描述，其内容通过引用并入本文。
避免在PEM燃料电池堆内的泄漏和相关的流体串扰是重要的。由于相对于板有源区域的更大的压力，其中的流体通过孔、表面起伏和相关的密封不连续性被挤出的可能性更大，这在双极板的歧管区域中是特别关注的。为了减轻这种高压流体的泄漏，本发明的受让人已经使用设置在相邻堆叠的双极板的至少这些区域之间的单独的厚弹性体密封件。在一种形式中，密封件被覆盖在表面上以限定大致相框型结构作为围绕板的区域的方式，作为与相邻板或其他部件形成协作界面的方式。在其它构造中，本发明的受让人已经在板表面中形成凹槽，使得放置在凹槽内的大致圆柱形或串形密封件可提供密封界面。不管密封件是否配置成与带槽或无槽的表面配合，即使在压缩下(例如堆叠组装所伴随的)的相邻板之间的微小错位，会导致施加到相应密封件的压力变化，其进而导致密封变形并伴随着间隙形成和反应物或冷却剂泄漏。此外，单独形成的厚密封组件的使用虽然通常有助于实现密封性的改善，但与商业汽车燃料电池组件应用不兼容，其中大批量制造要求可能涉及每年生产大量燃料电池堆。假定每个电池在MEA的两个相对表面上需要双极板组件，则即使小批量生产也需要制造大量的板。因此，这些厚的密封方法将是实现减少反应物或冷却剂通道流动损失所需的密封方法的成本高昂的方式。
为了克服与使用厚弹性体密封方法相关的一些成本和制造问题，本发明的受让人已经开发了整体成形的双极板密封件，其中板表面以类似于用于形成反应物或冷却剂通道的方式冲压。这种冲压产生向外突出的金属珠以建立大体平坦的平台，其限定相邻板表面之间的离散接触点。虽然这种构造与上述大批量生产需要更相容，但是适当的密封仍然难以实现，特别是考虑到燃料电池堆制造的固有变化，其中包括部件的尺寸公差以及可能存在在堆内的一百个或更多个单独电池的电池与电池之间的对齐。
期望在相邻堆叠的板之间(无论在单个双极板组件内还是在燃料电池堆内的多个板上)提供增强的密封，包括确保这种密封件不受部件公差、板间错位和其他难以控制的制造因素的影响。同样期望以可重复的、节省成本的方式实现这种密封。
发明内容
本公开的目的是提供一种微密封件，其将有助于使得双极板及其金属珠的接合过程相对地不受板与板的错位和部件公差的影响。根据本发明的第一方面，用于燃料电池系统的双极板组件包括连接在一起的一对板(通常称为半板)，使得设置在至少一个半板的金属珠表面上的微密封件增加它们之间的流体密封。副垫片放置在所述一对板之间，并且可与微密封件和设置在所述一对板之间的MEA配合。此外，副垫片的尺寸和形状由非导电和不透气材料形成，使得其形成围绕MEA的框架状外围，作为分离和防止电池的阳极和阴极侧的电子导电层(电极和气体扩散层)之间接触的方式。通过微密封件和相应金属珠和副垫片的接合表面的协作，保持了一对板之间的流体隔离，同时副垫片和MEA的配合确保了所需的电隔离。
在本文中，半板中的一个或两个将被理解为由薄的下层金属结构制成，其包括平面相对表面，其中至少一个表面限定反应物通道、反应物歧管、冷却剂通道和冷却剂歧管中的一个或多个。同样地，金属珠由与半板的表面一体形成并从半板的表面突出的矩形、梯形、半球形或相关形状的横截面限定；该金属珠通过面外弹性和刚度的适当平衡提供了在协作接合的板之间的必要的密封力和相关的流体隔离。此外，微密封件是可以通过各种方法(也在下文更详细地讨论)沉积到金属珠或副垫片上的聚合材料层(例如下面更详细讨论的)。微密封件和下面的金属珠一起组成金属珠密封件(MBS)，其中微密封件的功能是：(a)填充金属珠和副垫片表面的缺陷，(b)通过提供柔性衬垫以形成金属珠的不均匀压缩高度，从而沿着MBS长度在每长度上引起更均匀的密封力，(c)防止气体/流体通过微密封件主体的渗透接面以及(d)防止在副垫片/微密封件或金属珠/微密封件接口处的泄漏。此外，在本文中，副垫片的周边形成不需要围绕MEA的完全沿边覆盖，而是在MEA的阳极和阴极之间完成整个厚度的电隔离。
根据本发明的另一方面，一种组装燃料电池系统的方法包括：将多个燃料电池以堆叠构造彼此堆叠地放置，以及将微密封件放置在金属珠的顶部上，所述金属珠一体地形成为双极板组件的至少一个板的一部分。板，金属珠和微密封件构造类似于在前述方面中讨论的那些。
通过阅读以下详细描述和所附权利要求，这些和其它目的，特征，实施例和优点对于本领域普通技术人员将变得显而易见。
附图说明
当结合以下附图阅读时，可以最好地理解本发明的优选实施例的以下详细描述，其中相同的结构由相同的附图标记表示，并且其中附图的各种部件不一定按比例示出：
图1描绘了根据本发明的一个方面组装的燃料电池堆的简化分解图；
图2是来自图1的堆的单个燃料电池的部分分解剖视图的简化图示，其中所述电池包括围绕双极板的上部和下部部分；
图3是双极板组件的分解透视详图，包括在其表面上形成的通道、密封件和各种区域；
图4A示出了根据本发明的第一方面的可用于图3中的双极板组件中的金属珠、微密封件和副垫片的放置的简化横截面图；
图4B示出了根据本发明的第二方面的可用于图3中的双极板组件中的金属珠、微密封件和副垫片的放置的简化横截面图；
图5示出了基于微密封件的泊松比的差异的MBS刚度对错位的敏感度；
图6示出了如何在金属珠和副垫片之间形成间隙；并且
图7示出了印刷微密封件的假想形状，其中形成了稍微穹顶形的上表面。
具体实施方式
首先参考图1至图3，示出了分解形式的燃料电池堆(图1)、PEM燃料电池(图2)和双极板组件(图3)的简化视图。堆1包括由干端单元板10和湿端单元板15构成的壳体5；这些(以及其他未示出的)可以帮助执行壳体5的压缩保持系统的压缩夹紧动作；这种压缩保持系统包括延伸穿过堆1的厚度的多个螺栓(未示出)，以及沿堆叠方向(Y轴)垂直设置的用于将湿端单元板15固定到干端单元板10的各种侧板20和刚性支架元件25。通过螺栓、支架元件25和壳体5内的其他部件的作用，多个燃料电池30的堆沿堆叠方向牢固地保持在压缩关系中。因此，在本文中，燃料电池1的堆叠轴线可以沿着基本上垂直(即Y)的笛卡尔轴线，使得每个燃料电池30的大部分表面在X-Z平面中。无论如何，本领域技术人员将理解，堆1内的电池30的特定取向不是关键的，而是提供了一种方便的方式来使形成在各个板的表面上的景观可视化，这将在下面更详细地讨论。
燃料电池30包括基本上水平的质子交换膜35、与质子交换膜35的一个表面面对接触的阳极催化剂层40和以及与另一个表面面对接触的阴极催化剂层45。总的来说，质子交换膜35和催化剂层40和45被称为MEA50。阳极扩散层55布置成与阳极催化剂层40面对接触，而阴极扩散层60布置成与阴极催化剂层45面对接触。扩散层55和60中的每一个由通常多孔的结构制成，以便于气态反应物到催化剂层40和45的通过。总的来说，阳极催化剂层40和阴极催化剂层45被称为电极，并且可以形成如图所示的单独的不同层，或者可替代地(如上所述)，如分别至少部分地嵌入扩散层55或60中，以及部分地嵌入质子交换膜35的相对面中。事实上，如本领域技术人员将理解的，催化剂层40、45在膜35或扩散层55、60上的精确放置对于本文所讨论的本发明的实施例的操作不是关键的；因此，MEA 50可以是两种常规形式之一，其中第一种是催化剂涂覆的膜(CCM)，第二种是催化剂涂覆的扩散介质(CCDM)，其随后连接到PEM。任一变体被认为与本发明的范围相容并因此在本发明的范围内。
除了提供用于反应物气体到达质子交换膜35的适当侧的基本上多孔的流动路径，扩散层55和60提供电极催化剂层40、45与双极板组件65之间的电接触，这反过来又作为一个集电器。尽管在图2中概念性地示出为具有厚壁结构，构成组件的单个板65A和65B(在本文中也称为半板)优选地采用薄的片状或箔状结构(如下面结合图3更详细地示出和描述的)；因此，图2不用于推断双极板65的相对厚度。提供由面向相邻的半板65A和65B限定的简化的相对表面，以将每个MEA 50和伴随的扩散层55、60与堆1中的相邻MEA和层(均未示出)隔开。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。组成半板65A、65B的两个薄的，相对的金属板在适当的压缩和相关的接合技术下限定组装板65。每个半板65A和65B限定了沿着各自板面的多个反应气体流动通道70。虽然示出了限定纯矩形反应气体流动通道70和周围结构的双极板65(为了程式化目的)，但是本领域技术人员应当理解，下面将示出更精确(和优选)的实施例，其中通常由冲压的大致梯形的横截面轮廓形成的蛇形通道70被限定。
副垫片75可以用于促进半板65A和65B与MEA 50之间的密封附接或相关的协作；在一种形式中，副垫片75可以由塑料材料制成，以限定外围放置的为了保护MEA 50的边缘的不导电的相框状轮廓。该副垫片75(其厚度优选在约50μm和250μm之间)通常用于将催化剂层40和45之间的气体和电子的分离延伸到MEA 50的边缘，作为增加膜35的有效表面面积的方式。
在操作中，第一气态反应物，例如H2，通过通道70从半板65A输送到MEA 50的阳极侧，而第二气态反应物，例如O2(通常为空气形式)，通过通道70从半板65B传送到MEA 50的阴极侧。分别在阳极40和阴极45处发生催化反应，产生通过质子交换膜35迁移的质子和电子，其导致可以通过其与层55和60之间的接触而传输通过扩散层55和60以及双极板65的电流。相关通道(未示出)可以用于输送冷却剂以帮助控制由燃料电池1产生的温度。在半板65A、65B被构造为用于冷却剂流动的情况下，它们与其反应物输送板对应物相当的特征具有类似的构造，并且将不在本文进一步详细讨论。
特别参考图3，更详细地示出了显示两个相邻堆叠的半板65A、65B以形成双极板组件65的分解图。特别地，各个半板65A、65B各自包括有源区域80和歧管区域85，其中前者与对应于MEA 50和扩散层55和60的电化学作用区建立平面面向关系，后者对应于边缘(如图所示)或外围(未示出)区域，其中穿过板65A、65B形成的孔可作为将反应物、冷却剂或副产物输送和移除到堆叠的燃料电池30的导管。从图3的分解图可以看出，这两个半板65A、65B可用于与MEA 50以及阳极和阴极扩散层55、60形成夹层状结构，然后根据需要重复多次以形成燃料电池堆1。在一种形式中，阳极半板65A和阴极半板65B中的一者或两者由耐腐蚀材料(例如304L SS等)制成。大致蛇形的气体流动通道70形成从邻近一个歧管区域85的一个边缘90到邻近相对的歧管区域85的相对边缘95附近的曲折路径。可以看出，反应物(在板65A、65B与MEA 50成面对关系的情况下)或冷却剂(在板65A与形成冷却剂通道的另一板65B的背面成面对关系的情况下)被从一系列重复的门或凹槽供应到通道70，其形成位于一个(例如，供应)边缘90的有源区域80和歧管区域85之间的集管100；类似的构造存在于相对(例如，排气)边缘95上。在替代实施例(未示出)中，供应歧管区域和排出歧管区域可以位于相同的边缘(即90或95)附近。在单独的板65A、65B由可成形材料(例如上述不锈钢)制成的情况下，各种表面特征(包括凹槽，通道等)优选地通过公知的技术冲压，从而确保除了MBS(将在下面更详细地讨论)之外，通道70及其相应的结构由单片材料一体地形成。此外，形成半板65A、65B中的平台和通道70的相同的冲压操作可以用于形成如下所述的类似形状。
接下来，参考图4A和4B，示出了根据本发明的两个不同实施例的相邻堆叠的双极板组件65如何相对于其他这样的组件放置的横截面图。在优选形式中，每个半板65A、65B采用整体冲压的金属珠105，其限定由金属珠105形成的垫片状接合表面107，其形状为直立的矩形、梯形(如图所示)或稍微弯曲的突起。在一个优选实施例中，金属珠105的厚度在约300μm和600μm之间，宽度在约1mm和4mm之间。微密封件110设置在接合表面107上或前述的副垫片75上。金属珠105的接合表面107的垫片状结构和微密封件110一起限定了MBS 115。如将理解的，金属珠105的垫片状性质在与另一匹配表面接合时提供至少一些流体隔离度量以用作封闭件，而在顶部的薄弹性微密封件110的纳入使得MBS 115提供更多的流体夹带或隔离。接合表面107在结构和功能上大致类似于图2的平台72，其也可以一体地形成在板65A、65B中的一个或两个内。
尽管图4A示出了形成半板65B的一部分的金属珠105，但是应当理解的是，这同样适用于板65A，并且两者都被认为在本发明的范围内。不管每个半板65A、65B是否被配置为传送反应物、冷却剂或两者，并且进一步不管这些流体是否正被通过半板65A、65B、有源区域80或歧管区域85传送，重要的是避免这种流体穿过区域边界以及在每个区域内限定的单个通道边界的泄漏。为此，微密封件110以薄弹性体层的形式放置在接合表面107上，使得当多个电池30对齐，堆叠并压缩成壳体10以构成堆1时，微密封件110被可变形地压缩以增强相邻半板65A、65B之间的密封。尽管在图4A或4B中未示出，MEA 50被夹在相邻的半板65A、65B之间，使得三个部件类似于电池30。在本文中，本发明的薄弹性微密封件110与上述厚密封件不同之处在于几个重要的方面。首先，微密封件110的厚度不超过约300μm，而常规密封件的厚度超过1000μm。
如上所述，每个连接的半板65A、65B上的金属珠105和微密封件110的协作限定了MBS 115；该结构促进更坚固，无泄漏的密封，而不管这种密封是在有源区域80还是歧管区域85中形成。在另一种形式(未示出)中，微密封件110可作为MEA 50的一部分或延伸部分附接或直接形成在副垫片75上；任一变体被认为在本发明的范围内。本实施例中所示的微密封件110由于其相对较大的纵横比(即，厚度与宽度的比)值得注意。
如图4B所示，在另一优选形式中，相邻放置的微密封件110限定不对称轮廓，其中在当前上下文中，当同一双极板组件65内的两个相邻放置的微密封件110限定不同的几何轮廓时，产生这种轮廓。以图4B为例，这些几何轮廓通常具有不同的纵横比的形式。如图所示，最上面的微密封件变体110A具有相对高的、厚的矩形轮廓(即高纵横比)，而最下面的变体110B具有相对短的、宽的矩形轮廓(即低纵横比)。在一个优选形式中，微密封件变体110A、110B两者直接形成在金属珠105上或直接形成在副垫片75上，但是在另一种形式中，高纵横比的微密封件变体110A可直接形成在金属珠105的接合表面107上，而低纵横比的微密封件变体110B直接形成在副垫片75上。同样，在微密封件110直接形成在金属珠105的接合表面107上的一种优选形式中，可以使用已知的工艺(例如丝网印刷或注射成型)。本发明的受让人正在寻求使用丝网印刷来将本文所讨论的密封件应用于题为“SEAL MATERIALWITH LATENT ADHESIVE PROPERTIES AND A METHOD OF SEALING FUEL CELL COMPONENTSWITH SAME”的共同未决的美国专利申请15/019,100(以下称为′100申请)，该内容通过引用整体并入本文。在授予Walker的题为“METHOD OF MANUFACTURING A SEAL”的美国专利4,919,969中以示例性形式公开了形成密封件特有的附加丝网印刷特征，其内容通过引用整体并入本文。
在微密封件110形成在副垫片75上的构造中，微密封件110将需要比金属珠105的接合表面107的宽度更宽。此外，在通过丝网印刷直接在金属珠105的接合表面107上形成微密封件110的构造中，微密封件110限定了在其最厚处不大于约300μm的厚度，并且在金属珠105的接合表面107上的总宽度不大于约3000μm(即3mm)。更具体地，厚度优选在约30和300μm之间，宽度在约1.0和3.0mm之间。
本发明人已经观察到，在传统的弹性密封件中，密封压力简单地与接触压力和宽度成比例，其中比例常数是材料的弹性模量(或拉伸模量)E。然而，本发明人已经发现，本发明的MBS 115不模拟这些理想化的压力条件，而是需要考虑空间约束；这些约束是因为：(1)微密封件110被放置在相对刚性的面对的金属珠105和副垫片75基板上、(2)通过改进的制造工艺能力(例如本文所讨论的丝网印刷)使得微密封件110层的厚度变薄以及(3)假定微密封件110与其相应的基板之间基本上完全粘附，作为在初始制造期间以及在再加工或重建期间能够容易地进行部件处理的方式。
重要的是，本发明人已经发现，这些约束导致微密封件110的材料显示出高得多的刚度(本文称为有效模量，Eeff)，其将设计的几何形状(h′表示接合的微密封件110的高度，a’表示接合的微密封件110宽度和η表示微密封件110的纵横比)和材料性质(包括拉伸模量E和泊松比υ)与所施加的载荷和导致的偏转相关联。换句话说，有效模量或刚度通过考虑放置在微密封件110上的空间约束来修改微密封件110的材料组成中固有的值。甚至更重要的是，本发明人已经发现，由于微密封件110相对于常规厚密封件的薄几何形状，有效模量Eeff(其更好地解释泄漏现象而不是依赖于常规的标称密封压力)对板到板和电池到电池的错位非常敏感。Yeh-HungLai，D在文章“压缩性对薄弹性体块和环形衬套中应力分布的影响(Effect of Compressibility on the Stress Distributions in Thin ElastomericBlocks and Annular Bushings)”中提出了一种表示受约束系统的机械行为的分析解决方案。A.Dillard和J.S.Thornton在“The Journal of Applied Mechanics(1992)”中的内容，其内容通过引用整体并入本文。在方程形式中，该分析表示法示出为：
其中Δ表示偏转，F表示沿着它们的轴向堆叠方向在堆1内压缩电池30相关联的力(例如，以牛顿为单位)，S表示刚度以及：
因此，Δ/h′等于应力(或响应于施加的力F沿着厚度尺寸的厚度变化)。从上文，本发明人认为有效模量Eeff可以与局部密封压力相关，以类似于在传统弹性密封件设计中材料的模量E如何与密封压力相关的方式。
本发明的关键部件是降低微密封件110的有效模量Eeff对错位的灵敏度，其与微密封件110施加在面向的界面(无论是金属珠105还是副垫片75)上的密封压力直接相关。本发明人考虑了错位，具体通过考虑接合的微密封件110的宽度a′被定义为：
其中a等于标称微密封件110的宽度，α为错位。对于本发明感兴趣的燃料电池，错位约可能小于0.4mm。此外，在存在不对称微密封件110设计(例如图4B所示)的情况下，总接合厚度h′可如下描述：
a’＝a-α
其中h1等于第一微密封件110A的厚度，h2等于第二微密封件110B的厚度。由此，接合的微密封件110的纵横比η为：
制造和装配过程能力将决定纵横比η的相关范围。例如，组件对齐能力有助于限定错位α的范围，并且所施加的微密封件110厚度的一致性有助于限定总接合厚度h′的范围。由此，优选地设计MBS 115，使得有效模量Eeff对于由优选的制造和组装过程产生的整个纵横比η的范围是鲁棒的。以这种方式，本发明人已经确定，减小有效模量Eeff对错位的灵敏度的优选方式是减小微密封件110上的上述空间约束。更具体地，如下面更详细地讨论的，本发明人已经确定，存在几种方式(通过所谓的“设计旋钮”)来实现这一点。
第一种方法是在设计的几何形状中增加纵横比η，例如通过(a)增加整个微密封件110的高度、(b)使用更穹顶状的微密封件110轮廓(如图7所示)，其中高度h将随着错位时的宽度a而减小，从而减小纵横比η的相关范围，或者(c)采用如图4B所示的非对称密封设计，其中重复单元中的一个微密封件110A始终比相邻微密封件110B窄，由此使得接合宽度a′能够在错位α的情况下保持基本恒定。从表1可以看出操纵三个空间约束中的任何一个或全部的重要性，其使用标称条件作为基准，以示出对于不同设计的几何形状(其中每个施加的压力已经被归一化而不是以绝对值示出)，有效模量Eeff对错位的相对灵敏度。
表1
在表中，示出了针对不同设计的几何形状的相对有效模量Eeff对错位的灵敏度，其中，标题为增加的纵横比的列对应于图4A中所示的结构，而标题为不同纵横比的列对应于图4B中所示的结构，其中当错位阈值等于非对称设计的较窄微密封件的宽度时，获得恒定的纵横比η。因此，相对于标称条件(至少部分地由于高空间限制)，虽然密封件的有效模量Eeff和相关刚度高于图4A中的相对高纵横比的微密封件110设计或者图4B的不对称微密封件110设计，它与本发明的这两种设计中的任一种相比，经历了更陡峭(和不期望的)的错位下降。可以看出，与本发明的两个变型相比，标题为现有技术的列的常规密封构造示出了具有错位的Eeff的更加急剧的下降。
接下来参考图5所示，第二种方法是减小微密封件110的泊松比ν。由于材料的可压缩性，允许材料应力在内部减小，因而具有减小微密封件110上的空间约束的效果。在弹性体中，影响给定橡胶聚合物主链的泊松比ν的一些方法是引入发泡-开放或闭孔-或将一部分可压缩填料分散在整个材料中。如图5所示，即使从较大值(例如0.49995至0.49990)到较低值(例如0.47至0.497)的泊松比ν的较小减小，也可以极大地影响材料对于错位的敏感性，如上面关于有效模量Eeff的公式所证明的。
第三种方法是减小微密封件110与副垫片75或金属珠105的面对的基板的粘附或摩擦。在压缩下，减小的摩擦或粘附将允许微密封件110侧向膨胀并逃避先前假设的空间约束。然而，必须小心，因为添加润滑剂作为降低摩擦或粘附的一种方式可能将污染物引入双极板65。同样地，减小金属珠105或副垫片75的粗糙度可以对基板制造增加非常昂贵的步骤，而完全去除微密封件110的粘附将在堆1对齐和组装期间以及在任何所需的重建或再加工期间使得部件处理困难。考虑到这些问题，本发明人已经发现，通过明智地使用副垫片75的材料，副垫片75减小表面粗糙度并且在副垫片75、金属珠105和微密封110之间的任何或所有界面区域之间使用润滑剂，可以允许放松其他设计参数，以便降低由于错位而发生的压力差(Δp)，即使在初始压力可能较低的构造中。
接下来参照图6和7，实现微密封件110、副垫片75和金属珠105之间的连续接触是有利的，因为如果其厚度不足以填充副垫片75和金属珠105之间的间隙，则横跨微密封件110的宽度的不连续接触将会出现。虽然当密封件完全对齐并且接触块完全彼此对齐并产生足够的压力以沿着密封路径的整个长度产生连续密封时，这种情况是可以容忍的，但是已知电池30对齐和堆1组件的难以预测意味着将存在错位和许多间隙(以及伴随的泄漏)，特别是在弯曲和曲线周围的区域中。本发明人已经确定，如上所述的图7的圆顶形(即，凸状的)微密封件110结合增加微密封件110几何形状中的纵横比η的第一可调节设计旋钮是大多数弹性体沉积工艺的自然副产品，并且因此非常适合于在与堆1形成相关的预期压缩范围内保持接触。微密封件110的这种偶然使用有助于在接合表面107的整个宽度上更好地分布接触压力，这进一步改善了上述有效参数中的一个或多个。图6示出了形成在金属珠105的接合表面107的冠部处的这种天然间隙，其可以通过图7的丝网印刷的微密封件110来补救。在所示的理论实施例中，总高度的一部分限定大致矩形的轮廓，而另一部分可用于填充图6的间隙。尽管图6示出了金属珠105和副垫片75之间的间隙G，但是应当理解，这种间隙G也可以在没有副垫片75的构造中形成；这种构造可以包括彼此直接放置的相邻朝向的金属珠密封件105，使得在相应的接合表面107之间形成的空间也被认为是本发明可以补救的情况。
在优选形式中，微密封件110可以由各种弹性塑料或弹性材料制成，包括聚丙烯酸酯、水合氯磺化聚乙烯、乙烯丙烯酸、氯丁二烯、氯磺化聚乙烯、乙烯丙烯、乙烯乙酸乙烯酯、全氟弹性体、氟碳、氟硅氧烷、氢化腈、聚异戊二烯、微胶囊聚氨酯、丁腈橡胶、天然橡胶、聚氨酯，苯乙烯-丁二烯橡胶、TFE/丙烯、硅酮，羧基化腈等)，并且优选地通过本领域已知的丝网印刷方法施加，但是也可以使用其它方法，例如压印、注射成型或其他沉积技术。
应当注意，诸如“优选地”、“一般地”和“典型地”的术语在本文中不用于限制所要求保护的发明的范围或暗示某些特征对于所要求保护的发明的结构或功能是关键的、必要的或甚至重要的。相反，这些术语仅旨在强调可以或可以不在本发明的特定实施例中使用的替代或附加特征。
为了描述和定义本发明，注意，本文中使用的术语“基本上”和“近似”及其变体在本文中用于表示可归因于任何定量比较、值、测量或其他表示的不确定性的固有程度。术语“基本上”在本文中也用于定量表示可以与所述参考值不同的程度，而不导致所讨论的主题的基本功能的改变。
已经详细地并通过参考具体实施例描述了本发明，但是显而易见的是，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，修改和变化是可能的。特别地，可以预期本发明的范围不必限于所述的优选方面和示例性实施方案，而是应由所附权利要求书来限定。

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，每个板包括从其至少一个表面突出的一体形成的金属珠；
微密封件，其设置在所述一对板中的至少一个的所述金属珠中的至少一个的接合表面上；
膜电极组件，其设置在所述一对板之间；以及
副垫片，其设置在所述一对板之间，紧靠所述微密封件并且围绕所述膜电极组件周边地设置以提供充分的：(a)在所述膜电极组件中形成的阳极和阴极之间的电隔离以及(b)在所述一对板之间的流体隔离。
2.根据权利要求1所述的组件，其中与所述微密封件相关联的至少一个设计参数限定由所述板中的至少一个施加在所述微密封件上的空间约束，所述至少一个设计参数选自由以下组成的群组：(a)泊松比、(b)纵横比以及(c)表面摩擦或粘合性。
3.根据权利要求2所述的组件，其中所述微密封件限定不大于约0.5的纵横比。
4.根据权利要求3所述的组件，其中所述微密封件限定约0.47与0.497之间的泊松比。
5.根据权利要求2所述的组件，其中所述有效刚度定义为：
<mrow> <msub> <mi>E</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mi>f</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mfrac> <mi>F</mi> <msup> <mi>a</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> </mfrac> <mfrac> <mi>&amp;Delta;</mi> <msup> <mi>h</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> </mfrac> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>S</mi> <mi>&amp;eta;</mi> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>6</mn> <mi>E</mi> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo> <msup> <mi>&amp;beta;</mi> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mi>&amp;eta;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>tanh</mi> <mi>&amp;beta;</mi> </mrow> <mi>&amp;beta;</mi> </mfrac> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow>
其中
<mrow> <mi>&amp;beta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>3</mn> <mi>&amp;eta;</mi> </mfrac> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <mi>v</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>v</mi> </mrow> </mfrac> </msqrt> <mo>,</mo> </mrow>
F限定对所述微密封件施加的力的量，a′限定所述微密封件的接合宽度，α限定所述微密封件的错位量，h′限定所述微密封件的接合高度，并且η等于所述微密封件的纵横比。
6.一种组装双极板组件的方法，所述方法包括：
沿着堆叠轴线对齐多个燃料电池，每个所述燃料电池包括双极板组件，所述双极板组件包括：
一对板，每个板包括从其至少一个表面突出的一体形成的金属珠；
微密封件，其设置在所述一对板中的至少一个的所述金属珠中的至少一个的接合表面上；
膜电极组件，其设置在所述一对板之间；以及
副垫片，其设置在所述一对板之间，紧靠所述微密封件并且围绕所述膜电极组件周边地设置以提供充分的：(a)在所述膜电极组件中形成的阳极和阴极之间的电隔离以及(b)在所述一对板之间的流体隔离；
沿所述堆叠轴线对所述对齐的燃料电池施加压缩力；以及
在保持所述压缩力的同时将所述对齐的燃料电池固定在壳体内。
7.根据权利要求6所述的方法，其中与所述微密封件相关联的至少一个设计参数限定在所述压缩力期间由所述板中的至少一个施加在所述微密封件上的空间约束，所述至少一个设计参数选自由以下组成的群组：(a)泊松比、(b)纵横比以及(c)表面摩擦或粘合性。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述泊松比通过以下至少一者的参数变化来调节：(a)所述微密封件的材料选择、(b)添加到所述微密封件的前体中的填充材料，以及(c)所述微密封件内的电池形成。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述纵横比通过以下至少一者的参数变化来调节：(a)由所述微密封件形成的圆顶轮廓，(b)对所述微密封件的厚度调节，以及(c)所述微密封件的相邻对之间的宽度变化。
10.根据权利要求7所述的方法，其中对所述表面摩擦或粘合性的调节通过以下至少一者的参数变化来实现：(a)所述副垫片的材料选择，(b)在所述副垫片上形成的表面粗糙度，以及(c)在所述副垫片与所述微密封件之间进行的润滑剂的施加。
CN201710063045.7A 2016-02-09 2017-01-25 使用薄弹性密封件的鲁棒燃料电池堆密封设计 Pending CN107069061A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/019128 2016-02-09
US15/019,128 US20170229717A1 (en) 2016-02-09 2016-02-09 Robust fuel cell stack sealing designs using thin elastomeric seals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107069061A true CN107069061A (zh) 2017-08-18

Family

ID=59382612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710063045.7A Pending CN107069061A (zh) 2016-02-09 2017-01-25 使用薄弹性密封件的鲁棒燃料电池堆密封设计

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170229717A1 (zh)
JP (1) JP2018129164A (zh)
CN (1) CN107069061A (zh)
DE (1) DE102017101377A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109585876A (zh) * 2019-01-21 2019-04-05 深圳市南科燃料电池有限公司 燃料电池双极板密封结构和密封方法
CN110165271A (zh) * 2018-02-15 2019-08-23 丰田自动车株式会社 燃料电池堆的制造方法
CN111834645A (zh) * 2019-04-16 2020-10-27 本田技研工业株式会社 燃料电池堆以及燃料电池堆的制造方法
CN112262489A (zh) * 2018-06-05 2021-01-22 沙特阿拉伯石油公司 具有减少泄漏的单元电池的固体氧化物燃料电池堆
CN112257315A (zh) * 2020-10-22 2021-01-22 华中科技大学 一种以安全泄漏率为目标的燃料电池密封结构设计方法
CN113964362A (zh) * 2021-12-23 2022-01-21 国家电投集团氢能科技发展有限公司 边框结构及具有该结构的电化学电池装置
CN114171753A (zh) * 2021-12-01 2022-03-11 上海捷氢科技股份有限公司 燃料电池及其双极板

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10547064B2 (en) * 2016-10-05 2020-01-28 GM Global Technology Operations LLC Tunnel cross section for more uniformed contact pressure distribution on metal bead seal at the intersection between bead and tunnel
US10497948B2 (en) * 2017-09-25 2019-12-03 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell stack with asymmetrical bipolar plates
JP7189504B2 (ja) 2019-02-19 2022-12-14 スズキ株式会社 燃料電池装置
JP7433998B2 (ja) 2020-03-13 2024-02-20 本田技研工業株式会社 ゴムシールの製造方法
JP7130705B2 (ja) * 2020-07-07 2022-09-05 本田技研工業株式会社 燃料電池スタックの製造方法
DE102020212744A1 (de) * 2020-10-08 2022-04-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Zellstapel und dessen Herstellung
JP7432832B2 (ja) 2022-03-31 2024-02-19 本田技研工業株式会社 燃料電池スタックの製造方法及び接合セパレータの製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1503997A (zh) * 2001-04-23 2004-06-09 Nok株式会社 燃料电池及其制造方法
US20090092886A1 (en) * 2007-10-08 2009-04-09 Brush Ronald W Composite multilayer seal for pem fuel cell applications and method for constructing the same
CN101499532A (zh) * 2008-01-31 2009-08-05 通用汽车环球科技运作公司 用于燃料电池极板的金属压条密封部
CN105261777A (zh) * 2014-07-09 2016-01-20 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池组及其组装方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8607976D0 (en) 1986-04-01 1986-05-08 Dowty Seals Ltd Seal/gasket
US5776624A (en) 1996-12-23 1998-07-07 General Motors Corporation Brazed bipolar plates for PEM fuel cells
GB2410151A (en) * 2004-01-15 2005-07-20 Rf Tags Ltd A radio frequency identification tag with means sensitive to light for controlling communication between rfid tag and reader
WO2008098137A2 (en) * 2007-02-07 2008-08-14 Zettacore, Inc. Liquid composite compositions using non-volatile liquids and nanoparticles and uses thereof
US20090019714A1 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Tzu-Ying Wu Balance Unit with Direction-Setting Function
JP5532204B2 (ja) * 2009-06-19 2014-06-25 Ｎｏｋ株式会社 燃料電池の密封構造
US8679697B1 (en) 2012-08-30 2014-03-25 GM Global Technology Operations LLC Compressible fuel cell subgasket with integrated seal

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1503997A (zh) * 2001-04-23 2004-06-09 Nok株式会社 燃料电池及其制造方法
US20090092886A1 (en) * 2007-10-08 2009-04-09 Brush Ronald W Composite multilayer seal for pem fuel cell applications and method for constructing the same
CN101499532A (zh) * 2008-01-31 2009-08-05 通用汽车环球科技运作公司 用于燃料电池极板的金属压条密封部
CN105261777A (zh) * 2014-07-09 2016-01-20 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池组及其组装方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110165271A (zh) * 2018-02-15 2019-08-23 丰田自动车株式会社 燃料电池堆的制造方法
CN110165271B (zh) * 2018-02-15 2022-02-22 丰田自动车株式会社 燃料电池堆的制造方法
CN112262489A (zh) * 2018-06-05 2021-01-22 沙特阿拉伯石油公司 具有减少泄漏的单元电池的固体氧化物燃料电池堆
CN109585876A (zh) * 2019-01-21 2019-04-05 深圳市南科燃料电池有限公司 燃料电池双极板密封结构和密封方法
CN111834645A (zh) * 2019-04-16 2020-10-27 本田技研工业株式会社 燃料电池堆以及燃料电池堆的制造方法
CN111834645B (zh) * 2019-04-16 2023-06-27 本田技研工业株式会社 燃料电池堆以及燃料电池堆的制造方法
CN112257315A (zh) * 2020-10-22 2021-01-22 华中科技大学 一种以安全泄漏率为目标的燃料电池密封结构设计方法
CN114171753A (zh) * 2021-12-01 2022-03-11 上海捷氢科技股份有限公司 燃料电池及其双极板
CN114171753B (zh) * 2021-12-01 2024-01-19 上海捷氢科技股份有限公司 燃料电池及其双极板
CN113964362A (zh) * 2021-12-23 2022-01-21 国家电投集团氢能科技发展有限公司 边框结构及具有该结构的电化学电池装置
CN113964362B (zh) * 2021-12-23 2022-03-08 国家电投集团氢能科技发展有限公司 边框结构及具有该结构的电化学电池装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017101377A1 (de) 2017-08-10
US20170229717A1 (en) 2017-08-10
JP2018129164A (ja) 2018-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107069061A (zh) 使用薄弹性密封件的鲁棒燃料电池堆密封设计
US8486578B2 (en) Electrolyte membrane/electrode structure and fuel cell
JP4800443B2 (ja) 高分子電解質型燃料電池用ガスケット
US8227141B2 (en) Fuel cell, method of manufacturing fuel cell, and unit cell assembly
US9660276B2 (en) Fuel cell including separator with outer ends placed inward of fluid passages formed in frame
US6861171B1 (en) Gasket assembly
US9673458B2 (en) Fuel cell
JP5349184B2 (ja) 燃料電池スタック
US8232023B2 (en) Fuel cell and method of manufacturing same
CN102257663A (zh) 用于固体聚合物电解质燃料电池的密封
US20090098434A1 (en) Fuel cell and method for producing the same
CN107046142A (zh) 鲁棒型燃料电池堆密封材料及使用薄弹性体密封件的方法
CN104769761B (zh) 电池模块以及燃料电池组
US9698433B2 (en) Fuel cell
JP2005285744A (ja) 複合ガスケットを含む燃料電池スタック用単一セル構造
US9490487B2 (en) Fuel cell
CN109546193B (zh) 燃料电池堆
US20150207164A1 (en) Fuel cell
JP2012195128A (ja) 高分子電解質型燃料電池用ガスケットおよび高分子電解質型燃料電池
JP2015170397A (ja) 燃料電池用シール部材、燃料電池、セパレータ−シール部材接合体及び燃料電池の製造方法
US10497948B2 (en) Fuel cell stack with asymmetrical bipolar plates
US7670709B2 (en) Fuel cell seal with integral bridge
CN108461771B (zh) 用于让密封件上的接触压力均匀分布的头部凸缘设计
US9350034B2 (en) Fuel cell gas diffusion layer integrated gasket
US7758991B2 (en) Fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170818