CN107864686B - 燃料电池堆的双极板的处理工艺 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理燃料电池堆的双极板的方法，该双极板具有相对面(15，16)，所述方法包括：使双极板(5)在平行矫直辊(27，28)的两排(25，26)之间通过，使得双极板(5)的相对面(15，16)趋近于平行平面。

Description

燃料电池堆的双极板的处理工艺
技术领域
本发明涉及燃料电池的领域，特别是涉及适用于在机动车中使用的燃料电池的领域。
背景技术
燃料电池使得能够通过从燃料(通常是氢)和氧化剂(通常是氧气)的电化学反应中产生电能。
固体电解质质子交换膜燃料电池(PEMFC)通常包括形成电化学发电装置的单体电池的堆叠，每个单体电池都通过双极板与邻近单体电池分隔开。每个单体电池都包括阳极元件和阴极元件，所述阳极元件和阴极元件由离子交换膜形式(例如，由磺化全氟聚合物材料制成)的固体电解质进行分隔。根据通常的替代实施方案，每个双极板在一侧向邻近该侧的单体电池供应燃料，而在另一侧，向邻近该另一侧的单体电池供应氧化剂，供应由双极板并行地进行操作。
板和单体电池的连续堆叠是在必须确保良好的电接触和期望的气密性的支承压力下保持的。通常，电池堆包括由提供支承压力的横拉杆连接的刚性端板，并插入弹簧元件以限制温度和湿度变化对支承压力的影响。
然而，目前，只有通过施加较高的支承压力才可以获取良好的期望的气密性，特别是在电池堆包括大量单体电池和中间双极板的时候。因此，横拉杆及其紧固件必须是相应规格的。
专利US2009/0226785和US2001/281192描述了这样的简单板，这些简单板在两个辊之间穿过以矫直。然而，这些辊在辊之间产生了沿平行于辊的轴线的线压碎板的影响。所期望的矫直不能完全实现。
发明内容
根据实施方案，提出了一种用于处理燃料电池的双极板的方法，所述燃料电池的双极板具有相对面并包括彼此固定的两个冲压金属板，并在双极板的相对面上具有凹槽。
所述方法包括：使双极板在平行矫直辊的两排之间通过，其中一排矫直辊中的矫直辊在待处理的双极板的移动方向上相对于另一排矫直辊中的矫直辊形成偏置，当双极板通过所述两排矫直辊之间时，所述凹槽就会变形，使得双极板的相对面趋近于平行平面。
因此，双极板被校正，以便插入到电池堆中，同时减少了施加期望的支承压力所需的力，以获得期望的气密性以及可选择地获得电接触。
所述两排矫直辊可以以与双极板想要达到的期望厚度相对应的距离而设置。
双极板可以在两排矫直辊之间、在与双极板具有更多的长凹槽的方向相垂直的方向上移动。
所述两排矫直辊可以限定滚压平行平面。
附图说明
现在将以如附图中所示的非限制性示例的方式来对燃料电池的双极板的处理方法加以说明，在附图中：
-图1显示了包括双极板的燃料电池的分解立体图；
-图2显示了图1中燃料电池的双极板的前视图；
-图3显示了双极板的放大的部分横截面；
-图4显示了矫直机的顶视图；以及
-图5显示了沿移动方向的矫直机的一部分。
具体实施方式
如图1所示，燃料电池1具体包括了平行六面体形状的电池堆2、端板6和7、以及端块8；所述电池堆2包括沿电池堆轴线重叠并以气密方式附接的板(也就是板形式的单体电池4的组合3)；所述单体电池4由双极板5进行分隔；所述端板6和7夹紧组件2，且厚而硬。该电池堆2通过压缩装置(未显示)，例如拉杆来保持。
每个单体电池4包括三个重叠的层，即阳极、电解质和阴极(未显示)。每个双极板5在一侧向邻近该侧的单体电池供应燃料(通常是氢)，在另一侧向邻近该另一侧的单体电池供应氧化剂(通常是氧)，从而形成了电化学发电装置。
具体地，如图2和图3所示，每个双极板5由两个重叠的冲压金属板9和10形成。
这些冲压金属板9和10定义了多个相对的凹槽11和12，相对的凹槽11和12相对于区域13和14凹进，区域13和14定义了双极板5的相对面15和16。凹槽11和12的底部11a和12a例如通过焊接的方式附接并固定在一起。凹槽11和12具有U形截面和散开的对称的腿部。
面15和面16旨在与相邻的单体电池4的相邻面接触，以定义用于选择性地流通燃料和氧化剂的通道17和18，这些通道根据所期望的外形垂直于电池堆的轴线延伸。
此外，在金属板9和10之间定义了可以用于流通冷却液的通道19。
具体地，如图1和2中所示，板形式的单体电池4和双极板5具有多个重叠的轴向通道20和21，轴向通道20和21定义了多个轴向管道22，通道17、18和20选择性地通向轴向管道22。
端块8具有多个通道23，通道23适用于连接至外部管道(未显示)，并选择性地通过端板6的贯穿的通道24连接至的轴向通道22。
如上所述，双极板5是通过冲压和焊接来制造的，并具有通常等于期望值的厚度。尽管如此，这种制造还是引起了变形，例如双极板5的弯曲和翘曲。
如图4和图5所示，提出了每个双极板5以平面的方式通过矫直机29的矫直平行圆柱辊27和28的两排25和26之间，矫直机29具有可以进行设置的支撑装置和旋转这些辊的装置。
矫直辊27和28的数量使得数个矫直辊27和28可以对双极板5的相对面15和16施加压力。
排25中的矫直辊27和排26中的辊28相对于彼此在平移方向上形成偏置(图5)，例如，以半个螺距。
矫直辊27和28由适当装置来旋转(未显示)，以使得双极板5以适当的平移速度进行平移。
相对于沿其他方向延伸的长凹槽，如果双极板5具有更多的沿第一方向延伸的长凹槽11和12，则优选地使双极板5在矫直辊27和28的排25和26之间通过，使得其垂直于该第一方向移动。
由排25和26的矫直辊27和28所定义的滚压相对平面之间的距离实质上等于或非常接近于双极板5的期望厚度。
双极板5在平行辊27和28的两排25和26之间移动期间，待处理的双极板5在其中一排的两个连续矫直辊和另一排的矫直辊之间、至少在其移动的某些点处、在一个方向和/或另一个方向上发生弯曲变形，所述另一排的矫直辊在这两个矫直辊之间。
这些连续的弯曲变形能够使形成双极板5的金属板9和10变形，特别是由于存在可以变形的凹槽11和12，使得经过处理的双极板5的相对面15和16趋近于平行平面。
排25和26的滚压相对平面之间的距离、以及辊27和28的旋转速度的设置都能够产生这种效果。
因此，经过上述处理后，可将经过校正和展平的双极板5插入到组件3中，使得可以以减小的轴向力在形成电池堆2的多个板之间获得期望的支承压力，以提供期望的气密性，以及可选择地提供期望的电接触。

Claims (4)

1.一种用于处理燃料电池的双极板（5）的方法，该双极板具有相对面（15，16）并包括彼此固定的两个冲压金属板，并在双极板的相对面上具有凹槽，
所述方法包括：使双极板（5）在平行矫直辊（27，28）的两排（25，26）之间通过，其中一排矫直辊中的矫直辊在待处理的双极板的移动方向上相对于另一排矫直辊中的矫直辊形成偏置，当双极板通过所述两排矫直辊之间时，所述凹槽就会变形，使得双极板（5）的所述相对面（15，16）趋近于平行平面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述两排矫直辊以与双极板想要达到的期望厚度相对应的距离而设置。
3.根据权利要求1和2的任一项所述的方法，其中，所述双极板（5）在两排矫直辊之间、在与双极板具有更多的长凹槽（11，12）的方向相垂直的方向上移动。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，矫直辊的两排（25，26）限定了滚压平行平面。
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