CN107968212B - 用于燃料电池的双极板及其制造方法 - Google Patents

用于燃料电池的双极板及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107968212B
CN107968212B CN201710961491.XA CN201710961491A CN107968212B CN 107968212 B CN107968212 B CN 107968212B CN 201710961491 A CN201710961491 A CN 201710961491A CN 107968212 B CN107968212 B CN 107968212B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bead seal
stiffness
gap distance
plate
weld line
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
CN201710961491.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107968212A (zh
Inventor
R·D·布莱克利
杨曦
S·徐
席亮
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 CN107968212A publication Critical patent/CN107968212A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107968212B publication Critical patent/CN107968212B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0297Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H01M8/1006Corrugated, curved or wave-shaped MEA
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206Metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0276Sealing means characterised by their form
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0286Processes for forming seals
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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

一种用于燃料电池的双极板包括具有第一压条密封件的第一板和具有第二压条密封件的第二板。第一压条密封件和第二压条密封件彼此相对布置并且沿着中心线延伸。外焊接件将第一板和第二板连接在一起,并且沿着外焊接线延伸。外焊接线与第一压条密封件和第二压条密封件的外侧边缘横向间隔开外间隙距离。外间隙距离随着沿着中心线的位置的不同而变化,以控制压条密封件的刚度。将焊接线定位成更靠近外侧边缘增大了凸起压条密封件在低刚度区域中的刚度,而将焊接线定位成距离侧边缘更远减小了凸起压条密封件在高刚度区域中的刚度。

Description

用于燃料电池的双极板及其制造方法
背景技术
本公开总体上涉及一种具有用于密封相邻板的压条密封件的双极板及其制造方法。
燃料电池是将诸如氢的燃料与诸如氧的氧化剂进行结合以产生电力的电化学装置。根据使用的环境,术语“燃料电池”通常用于指代单个电池或多个电池。多个电池通常被捆绑在一起并布置为形成电池堆,该电池堆具有通常以电串联方式布置的多个电池。
能够提供不同的燃料电池类型,例如磷酸、碱性、熔融碳酸盐、固体氧化物和质子交换膜(PEM)。PEM型燃料电池的基本部件是由聚合物膜电解质隔开的两个电极。每个电极在一侧上涂覆有薄催化剂层。电极、催化剂和膜一起形成膜电极组件(MEA)。
在典型的PEM型燃料电池中,MEA夹在“阳极”和“阴极”扩散介质(下文称为DM)或扩散层之间,这些扩散介质或扩散层由弹性、导电和透气的材料(如碳纤维或纸)形成。DM用作阳极和阴极的主集流体,并且为MEA提供机械支撑。DM和MEA在一对导电板(例如,双极板)之间被加压,所述导电板用作次集流体,用于从主集流体收集电流。
双极板典型地包括两块薄的相互面对的金属薄板。所述薄板中的一块薄板在其外表面上限定出用以将燃料输送至MEA的阳极的流动路径。另一块薄板的外表面限定出用以将氧化剂输送至膜电极组件的阴极侧的流动路径。当薄板联接在一起时,联接好的表面可以限定出用于介电冷却流体的流动路径。双极板通常由提供适当的强度、导电率和耐腐蚀性的可成形金属制得。
为了减轻来自成对的板之间的流体的不期望泄漏,常常使用密封件。密封件沿着成对的板的周边边缘设置和/或在延伸穿过板的孔的周边周围设置。密封件可以包括弹性密封件,或者替代地,可以形成金属板以限定凸起压条密封件。凸起压条密封件可以形成在邻近薄板外边缘的平面金属薄板上,或者形成在围绕形成在薄板中的孔的边缘附近。可以通过冲压操作在金属薄板中形成凸起压条密封件,但是也可以使用其他方法。凸起压条密封件可以关于凸起压条密封件的纵向中心线基本上对称。然而,应当理解,凸起压条密封件可以关于纵向中心线不对称。凸起压条密封件可以包括垂直于纵向中心线的大致拱形的横截面形状。凸起压条密封件的大致拱形的横截面形状在垂直于平面金属薄板的方向上提供对负载的弹性响应。
凸起压条密封件压靠在邻接板上以形成对该邻接板的密封。如果凸起压条密封件的一些部分具有高刚度,而其他部分具有低刚度,则凸起压条密封件的高刚度区域可以防止凸起压条密封件的低刚度区域形成紧密密封。因此,凸起压条密封件应在凸起压条密封件的所有部分中具有均匀的刚度,以便在板的整个周边边缘周围和/或相邻孔的整个周边周围形成紧密密封。
发明内容
提供了一种制造用于燃料电池的双极板的方法。该方法包括形成第一板以包括沿中心线延伸的第一压条密封件。第一压条密封件包括第一内侧边缘和第一外侧边缘。第一板定位成抵靠第二板。第一板沿着外焊接线焊接到第二板。外焊接线与第一外侧边缘横向间隔开外间隙距离。外间隙距离随着沿着中心线的位置的不同而变化,以控制第一压条密封件的刚度。
在该方法的一个方面,外焊接线相对于第一外侧边缘定位,以在第一压条密封件的第一区域中限定外间隙距离的第一值,从而提供第一刚度。在该方法的另一方面,外焊接线相对于第一外侧边缘定位,以在第一压条密封件的第二区域中限定外间隙距离的第二值,从而提供第二刚度。外间隙距离的第一值小于外间隙距离的第二值,同时第一刚度基本上等于第二刚度。
在该方法的另一方面,形成第一板以包括第一压条密封件包括形成第一压条密封件以限定具有至少一个拐角部分和至少一个基本上直线部分的无端环,其中第一区域为第一压条密封件的至少一个基本上直线部分,而第二区域是第一压条密封件的至少一个拐角部分。
在该方法的另一方面,外焊接线定位成更靠近第一外侧边缘以减小外间隙距离并且增大第一区域中的第一压条密封件的刚度,从而实现第一压条密封件的第一刚度。在该方法的另一方面,外焊接线定位成距离第一外侧边缘更远以增大外间隙距离并且减小第二区域中的第一压条密封件的刚度,从而实现第一压条密封件的第二刚度,其中第一刚度基本上等于第二刚度。
在该方法的另一方面,第二板形成为包括第二压条密封件,该第二压条密封件沿着中心线延伸并且具有第二内侧边缘和第二外侧边缘。在该方法的另一方面,将第一板定位成抵靠第二板包括将第一板定位成抵靠第二板,使得第一压条密封件和第二压条密封件彼此相对设置,并且彼此远离地延伸以形成其间的通道。第一内侧边缘和第二内侧边缘彼此对准,并且第一外侧边缘和第二外侧边缘彼此对准。
在该方法的另一方面,第一板沿着内焊接线焊接到第二板。内焊接线与第一内侧边缘横向间隔开内间隙距离。内间隙距离随着沿着中心线的移动而变化,以控制第一压条密封件的刚度。在该方法的另一方面,内间隙距离和外间隙距离在沿着中心线的任何位置处彼此之间基本上相等。
还提供了一种制造用于燃料电池的双极板的方法。该方法包括形成第一板以包括沿中心线延伸并具有第一内侧边缘和第一外侧边缘的第一压条密封件。第二板形成为包括沿着中心线延伸并且具有第二内侧边缘和第二外侧边缘的第二压条密封件。第一板定位成抵靠第二板,使得第一压条密封件和第二压条密封件彼此相对设置,并且彼此远离地延伸以形成其间的通道。第一内侧边缘和第二内侧边缘彼此对准,并且第一外侧边缘和第二外侧边缘彼此对准。第一板沿着外焊接线焊接到第二板。外焊接线与第一外侧边缘和第二外侧边缘横向间隔开外间隙距离。外间隙距离随着沿着中心线的位置的不同而变化,以控制第一压条密封件和第二压条密封件的刚度。
在该方法的一个方面,外焊接线相对于第一外侧边缘和第二外侧边缘定位,以在第一压条密封件的基本上直线部分中限定外间隙距离的第一值,从而提供第一刚度。在该方法的另一方面,外焊接线相对于第一外侧边缘和第二外侧边缘定位,以在第一压条密封件的拐角部分中限定外间隙距离的第二值,从而提供第二刚度。外间隙距离的第一值小于外间隙距离的第二值,同时第一刚度基本上等于第二刚度。
在该方法的另一方面,第一板沿着内焊接线焊接到第二板。内焊接线与第一内侧边缘和第二内侧边缘横向间隔开内间隙距离。内间隙距离随着沿着中心线的移动而变化,以控制第一压条密封件和第二压条密封件的刚度。
还提供了一种用于燃料电池的双极板。该双极板包括具有形成在其中的第一压条密封件的第一板。第一压条密封件沿中心线延伸并具有第一内侧边缘和第一外侧边缘。第二板定位成抵靠第一板。外焊接件将第一板和第二板连接在一起,并且沿着外焊接线延伸。外焊接线与第一外侧边缘沿着中心线横向间隔开外间隙距离。外间隙距离随着沿着中心线的位置的不同而变化,以控制第一压条密封件的刚度。
在双极板的一个方面,第二板包括形成在其中的第二压条密封件。第二压条密封件沿着中心线延伸,并且具有第二内侧边缘和第二外侧边缘。第一内侧边缘和第二内侧边缘彼此对准,并且第一外侧边缘和第二外侧边缘彼此对准。
在双极板的另一方面,内焊接件将第一板和第二板连接在一起,并且沿着内焊接线延伸。内焊接线与第一内侧边缘沿着中心线横向间隔开内间隙距离。内间隙距离随着沿着中心线的位置的不同而变化,以控制第一压条密封件的刚度。
在双极板的另一方面,第一压条密封件包括沿着中心线延伸的第一区域,其中第一区域内的间隙距离基本上等于第一值,以实现第一压条密封件的第一刚度。在双极板的另一方面,第一压条密封件包括沿着中心线延伸的第二区域,其中第二区域内的间隙距离基本上等于第二值,以实现第一压条密封件的第二刚度。第一刚度和第二刚度大致上彼此相等。在双极板的另一方面,第一区域是第一压条密封件的基本上直线部分,而第二区域是第一压条密封件的拐角部分,同时间隙距离的第一值小于间隙距离的第二值。
因此,对焊接线相对于凸起压条密封件的外侧边缘的位置或距离进行控制和改变,从而控制凸起压条密封件的刚度。通过这样做,可以将凸起压条密封件的刚度控制为在凸起压条密封件的所有部分上都是大致均匀的,由此通过凸起压条密封件的所有部分提供了紧密密封。
结合附图,通过以下对用于实施教导的最佳方式的详细描述,本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点容易变得显而易见。
附图说明
图1是用于燃料电池堆的双极板的示意性平面图。
图2是双极板的示意性局部剖视图,其示出了凸起压条密封件的横截面。
图3是双极板的示意性局部平面图,其示出了在双极板中的孔周围的凸起压条密封件。
图4是双极板的示意性局部剖视图,其示出了凸起压条密封件的横截面。
具体实施方式
本领域的普通技术人员将认识到的是,诸如“之上”、“之下”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等术语是用来描述附图,并不表示对本公开的范围的限制,所述范围由所附权利要求所限定。此外,本教导可以在此按照功能和/或逻辑块组件和/或各处理步骤进行描述。应意识到,这样的块组件可以由任何数量的配置为执行特定功能的硬件、软件和/或固件组件组成。
参考附图,其中相同的附图标记在几幅视图中表示相同的部件,双极板总体上示出为20。双极板20配置为用于燃料电池或燃料电池堆,这在本领域中是已知的。燃料电池的细节与本公开的教导无关,因此在本文中不再进行详细描述。
参考图1,双极板20包括外周边边缘22,并且限定延伸穿过双极板20的多个孔24。凸起压条密封件26设置来邻近双极板20的外周边边缘22,并且邻近每个孔24的周边。下面参照图2和图3更详细地描述了图1所示的凸起压条密封件26。虽然下面的详细描述仅涉及到单个凸起压条密封件26,但是应当理解,下面的详细描述以及图2和图3所示的示例性实施例适用于图1所示的所有凸起压条密封件26。
参考图2和图4,双极板20包括阳极板(以下称为第一板28)和阴极板(以下称为第二板30)。第一板28和第二板30平坦地定位成抵靠对方。第一板28和第二板30中的每一个包括大致平面的板。如图2和图4所示,第一板28包括形成在其中的第一压条密封件32,并且第二板30包括形成在其中的第二压条密封件34。第一压条密封件32和第二压条密封件34彼此相对设置,并且远离彼此分别延伸出第一板28和第二板30的平面。第一压条密封件32和第二压条密封件34配合来形成凸起压条密封件26。尽管附图中示出的和本文描述的示例性实施例包括分别具有压条密封件(即,第一压条密封件32和第二压条密封件34)的第一板28和第二板30,但是应当理解,本公开的教导可以适用于其中只有一个板具有形成在其中的压条密封件的双极板20。
第一压条密封件32包括第一内侧边缘36和第一外侧边缘38。第二压条密封件34包括第二内侧边缘40和第二外侧边缘42。第一内侧边缘36和第二内侧边缘40大致上彼此对准并彼此相对设置。类似地,第一外侧边缘38和第二外侧边缘42大致上彼此对准并彼此相对设置。
参考图3,第一压条密封件32沿着中心线44延伸。虽然在图3中没有明确示出,但是应当理解,第二压条密封件34也沿着中心线44延伸。
第一压条密封件32和/或第二压条密封件34可以通过冲压操作分别形成在第一板或第二板中,但是也可以采用其他方法。凸起压条密封件26可以关于凸起压条密封件26的纵向中心线44基本上对称。然而,应当理解,凸起压条密封件26可以关于纵向中心线44不对称。第一压条密封件32和第二压条密封件34中的每一个可以包括垂直于纵向中心线44的大致拱形的横截面形状,使得凸起压条密封件26包括垂直于纵向中心线44的大致椭圆形的横截面形状。第一压条密封件32和第二压条密封件34的大致拱形的横截面形状在垂直于双极板20的方向上提供针对负载的弹性响应。包括第一压条密封件32和第二压条密封件34的凸起压条密封件26可以包括任何期望的横截面形状。
第一板28和第二板30焊接在一起。如图3所示,双极板20包括将第一板28和第二板30连接在一起的外焊接件46和内焊接件48。外焊接件46沿着外焊接线50延伸。内焊接件48沿着内焊接线52延伸。尽管图3示出了包括内焊接件48和外焊接件46两者的双极板20,但是应当理解,双极板20可以仅包括内焊接件48或外焊接件46中的一个,这具体取决于凸起压条密封件26相对于其在周围密封的双极板20的孔24或边缘的相对位置。例如,如图3所示,双极板20可以仅包括外焊接线50,并且可以不包括内焊接线52。
外焊接线50与第一外侧边缘38和第二外侧边缘42沿着中心线44横向间隔开外间隙距离54。外间隙距离54随着沿着中心线44的位置的不同而变化。内焊接线52与第一内侧边缘36和第二内侧边缘40沿着中心线44横向间隔开内间隙距离56。内间隙距离56随着沿着中心线44的位置的不同而变化。外间隙距离54和内间隙距离56随着它们沿着中心线44的位置的不同而变化,以控制第一压条密封件32和第二压条密封件34的刚度。如本文所用,术语“刚度”可以定义为针对垂直于第一板28和第二板30的基准平面60引导的施加力58(图2和图4所示)的抗变形的程度或量。
为了实现良好的密封,凸起压条密封件26必须通过提供合成的密封力62(图2和4所示)来对施加力58作出响应,该密封力沿着凸起压条密封件26的整个长度均匀地分布。如果凸起压条密封件26的一个部分具有比凸起压条密封件26的另一部分更高的刚度,则凸起压条密封件26的较高刚度部分将会提供更高的密封力,而凸起压条密封件26的较低刚度部分将会将提供较低的密封力。因此,重要之处在于使得凸起压条密封件26的刚度沿着凸起压条密封件26的整个长度是均匀的,以便沿着凸起压条密封件26的整个长度提供一致的密封力。
参考图2和图4,可以对内间隙距离56和外间隙距离54进行改变,以控制凸起压条密封件(包括第一压条密封件和第二压条密封件)的刚度。如图4所示,通过将内焊接线52和外焊接线50定位成距离凸起压条密封件26的侧边缘更远来由此增大间隙距离,凸起压条密封件26的刚度得以减小。相比之下,如图2所示,通过将内焊接线52和外焊接线50定位成更靠近凸起压条密封件26的侧边缘来由此减小间隙距离,凸起压条密封件26的刚度得以增大。因此,在高刚度部分中,外焊接线50和内焊接线52可以定位成距离凸起压条密封件26的侧边缘更远,以便减小凸起压条密封件26的刚度,而在低刚度部分中,外焊接线50和内焊接线52可以定位成更靠近凸起压条密封件26的侧边缘,以便增大凸起压条密封件26的刚度。通过这样做,凸起压条密封件26的刚度可以沿着凸起压条密封件26的长度而被控制成均匀的。
参考图3,凸起压条密封件26形成具有圆角的大致矩形形状。包括第一板28中的第一压条密封件32和第二板30中的第二压条密封件34的凸起压条密封件26包括沿中心线44延伸的至少一个第一区域64和沿着中心线44延伸的至少一个第二区域66。第一区域64通常与凸起压条密封件26的表现出低刚度水平的区域相关联。第二区域66通常与凸起压条密封件26的表现出高刚度水平的区域相关联。如图3所示并且如本文所述,第一区域64包括大致矩形的凸起压条密封件26的基本上直线部分,而第二区域66包括大致矩形的凸起压条密封件26的大致拐角部分。应当理解,如果凸起压条密封件26的无端环成为包括除了示例性实施例中所示的大致矩形形状之外的形状,那么,第一区域64和第二区域66可以以与它们在此描述的方式不同的方式进行限定。
参考图3,第一区域64内的外间隙距离54和内间隙距离56基本上等于第一值,以便实现包括第一压条密封件32和第二压条密封件34的凸起压条密封件26的第一刚度。第二区域66内的外间隙距离54和内间隙距离56基本上等于第二值,以便实现包括第一压条密封件32和第二压条密封件34的凸起压条密封件26的第二刚度。间隙距离的第一值小于间隙距离的第二值,从而使得第一刚度和第二刚度彼此大致地相等。
还提供了一种制造上述双极板20的方法。该方法包括形成第一板28以包括第一压条密封件32。第一板28可以以任何适当的方式形成。例如,第一板28可以通过冲压机或其他类似装置形成。第一板28形成为使得第一压条密封件32沿着中心线44延伸,并且具有第一内侧边缘36和第一外侧边缘38。第一压条密封件32可以形成为从第一板28的平面向外延伸并且限定无端环,该无端环限定具有至少一个拐角部分和至少一个基本上直线部分的大致矩形形状。
第二板30形成为包括第二压条密封件34。第二板30可以以任何适当的方式形成。例如,第二板30可以通过冲压机或其他类似装置形成。第二板30形成为使得第二压条密封件34沿着中心线44延伸,并且具有第二内侧边缘40和第二外侧边缘42。第二压条密封件34可以形成为从第二板30的平面向外延伸并且限定无端环,该无端环限定具有至少一个拐角部分和至少一个基本上直线部分的大致矩形形状。
一旦第一板28和第二板30形成为分别限定第一压条密封件32和第压条密封件34,则第一板28和第二板30平坦地定位成彼此抵靠,使得第一板28和第二板30的相邻平面表面彼此之间邻接接合地设置,并且平行于基准平面60设置。第一板28和第二板30彼此相邻地定位,使得第一压条密封件32和第二压条密封件34彼此相对设置,并且彼此远离地延伸以在其间形成通道。第一内侧边缘36和第二内侧边缘40彼此对准。类似地,第一外侧边缘38和第二外侧边缘42彼此对准。
一旦第一板28和第二板30相对于彼此定位,则第一板28和第二板30焊接在一起。第一板28和第二板30可以沿着外焊接线50和/或内焊接线52焊接在一起。如上所述,外焊接线50与第一外侧边缘38和第二外侧边缘42横向间隔开外间隙距离54。外间隙距离54随着沿着中心线44的位置的不同而变化,以控制第一压条密封件32和第二压条密封件34的刚度。类似地,内焊接线52与第一内侧边缘36和第二内侧边缘40横向间隔开内间隙距离56。内间隙距离56随着沿着中心线44的位置的不同而变化,以控制第一压条密封件32和第二压条密封件34的刚度。在一些实施例中,内间隙距离56和外间隙距离54可以在沿着中心线44的任何位置处彼此之间基本上相等。在其他实施例中,内间隙距离56和外间隙距离54在沿着中心线44的任何位置处彼此之间基本上不同。
外焊接线50可以定位成更靠近第一外侧边缘38和第二外侧边缘42以减小外间隙距离54并增大凸起压条密封件26的第一区域64中的第一压条密封件32和第二压条密封件34的刚度,从而实现第一压条密封件32的第一刚度。这样,外焊接线50可以相对于第一外侧边缘38和第二外侧边缘42定位,以限定第一压条密封件32的第一区域64中的外间隙距离54的第一值,从而提供第一刚度。
外焊接线50可以定位成距离第一外侧边缘38和第二外侧边缘42更远以增大外间隙距离54并减小凸起压条密封件26的第二区域66中的第一压条密封件32和第二压条密封件34的刚度,从而实现第一压条密封件32的第二刚度。这样,外焊接线50可以相对于第一外侧边缘38和第二外侧边缘42定位,以限定第一压条密封件32的第二区域66中的外间隙距离54的第二值,从而提供第二刚度。外间隙距离54的第一值可以小于外间隙距离54的第二值,从而使得第一刚度基本上等于第二刚度。
内焊接线52可以定位成更靠近第一内侧边缘36和第二内侧边缘40以减小内间隙距离56并增大凸起压条密封件26的第一区域64中的第一压条密封件32和第二压条密封件34的刚度,从而实现第一压条密封件32的第一刚度。这样,内焊接线52可以相对于第一内侧边缘36和第二内侧边缘40定位,以限定第一压条密封件32的第一区域64中的内间隙距离56的第一值,从而提供第一刚度。
内焊接线52可以定位成距离第一内侧边缘36和第二内侧边缘40更远以增大内间隙距离56并减小凸起压条密封件26的第二区域66中的第一压条密封件32和第二压条密封件34的刚度,从而实现第一压条密封件32的第二刚度。这样,内焊接线52可以相对于第一内侧边缘36和第二内侧边缘40定位,以限定第一压条密封件32的第二区域66中的内间隙距离56的第二值,从而提供第二刚度。内间隙距离56的第一值可以小于内间隙距离56的第二值,从而使得第一刚度基本上等于第二刚度。
详细描述以及附图或视图是用于支持和描述本公开,但是本公开的范围仅由权利要求限定。尽管已详细描述了用于执行所要求保护的教导的一些最佳方式和其他实施例,但是仍存在有用于实践在所附权利要求中限定的公开内容的各种替代设计和实施例。

Claims (5)

1.一种制造用于燃料电池的双极板的方法,所述方法包括:
形成第一板以包括沿中心线延伸并具有第一内侧边缘和第一外侧边缘的第一压条密封件;
将所述第一板定位成抵靠第二板;
相对于所述第一外侧边缘定位外焊接线,以在所述第一压条密封件的第一区域中限定外间隙距离的第一值,从而提供第一刚度;
相对于所述第一外侧边缘定位所述外焊接线,以在所述第一压条密封件的第二区域中限定所述外间隙距离的第二值,从而提供第二刚度;
沿着所述外焊接线将所述第一板焊接到所述第二板;
其中所述外焊接线与所述第一外侧边缘横向间隔开所述外间隙距离;
其中所述外间隙距离随着沿着所述中心线的位置的不同而变化,以沿着所述中心线建立所述第一压条密封件的可变刚度;
其中所述外间隙距离的第一值小于所述外间隙距离的第二值,
其中所述第一刚度等于所述第二刚度;
其中形成所述第一板以包括所述第一压条密封件包括形成所述第一压条密封件以限定所述第一压条密封件为具有至少一个拐角部分和至少一个直线部分的无端环,其中所述第一区域为所述第一压条密封件的所述至少一个直线部分,而所述第二区域是所述第一压条密封件的所述至少一个拐角部分;
其中在第一区域中,所述外焊接线定位成更靠近所述第一外侧边缘以减小所述外间隙距离并且增大第一区域中的所述第一压条密封件的刚度,从而实现所述第一压条密封件的第一刚度,并且
其中在第二区域中,所述外焊接线定位成距离所述第一外侧边缘更远以增大所述外间隙距离并且减小第二区域中的所述第一压条密封件的刚度,从而实现所述第一压条密封件的第二刚度。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括形成所述第二板以包括沿着所述中心线延伸并且具有第二内侧边缘和第二外侧边缘的第二压条密封件。
3.根据权利要求2所述的方法,其中将所述第一板定位成抵靠所述第二板是被进一步限定为将所述第一板定位成抵靠所述第二板,使得所述第一压条密封件和所述第二压条密封件彼此相对设置,并且所述第一压条密封件和所述第二压条密封件彼此远离地延伸以形成其间的通道,其中所述第一内侧边缘和所述第二内侧边缘彼此对准,并且所述第一外侧边缘和所述第二外侧边缘彼此对准。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括沿着内焊接线将所述第一板焊接到所述第二板,其中所述内焊接线与所述第一内侧边缘横向间隔开内间隙距离,所述内间隙距离随着沿着所述中心线的移动而变化,以控制所述第一压条密封件的刚度。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述内间隙距离和所述外间隙距离在沿着所述中心线的任何位置处彼此相等。
CN201710961491.XA 2016-10-20 2017-10-16 用于燃料电池的双极板及其制造方法 Active CN107968212B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/298,273 US10388969B2 (en) 2016-10-20 2016-10-20 Bipolar plate for a fuel cell, and a method manufacturing the same
US15/298273 2016-10-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107968212A CN107968212A (zh) 2018-04-27
CN107968212B true CN107968212B (zh) 2021-06-11

Family

ID=61866088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710961491.XA Active CN107968212B (zh) 2016-10-20 2017-10-16 用于燃料电池的双极板及其制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10388969B2 (zh)
CN (1) CN107968212B (zh)
DE (1) DE102017124447A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6496377B1 (ja) * 2017-09-25 2019-04-03 本田技研工業株式会社 燃料電池用金属セパレータ及び発電セル
CN110224152B (zh) * 2019-05-30 2020-10-13 山东潍氢动力科技有限公司 具有双密封槽金属双极板与注硅胶膜电极结构的燃料电池
JP7469085B2 (ja) 2020-03-12 2024-04-16 本田技研工業株式会社 燃料電池用金属セパレータ及び発電セル
JP7272987B2 (ja) * 2020-03-27 2023-05-12 本田技研工業株式会社 セパレータ及びセパレータの製造方法
DE202021106233U1 (de) 2021-11-15 2023-02-16 Reinz-Dichtungs-Gmbh Separatorplatte mit einer Sickendurchführung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1638177A (zh) * 2003-12-25 2005-07-13 本田技研工业株式会社 燃料电池
CN1666366A (zh) * 2002-06-28 2005-09-07 本田技研工业株式会社 燃料电池和燃料电池组
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
CN101540401A (zh) * 2008-03-18 2009-09-23 通用汽车环球科技运作公司 联锁凸缘密封件
CN105594039A (zh) * 2013-07-29 2016-05-18 努威拉燃料电池有限公司 电化学电池的密封结构

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10221951B4 (de) * 2002-05-13 2004-04-22 Reinz-Dichtungs-Gmbh & Co. Kg Bipolarplatte und Verfahren zu deren Herstellung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1666366A (zh) * 2002-06-28 2005-09-07 本田技研工业株式会社 燃料电池和燃料电池组
CN1638177A (zh) * 2003-12-25 2005-07-13 本田技研工业株式会社 燃料电池
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
CN101540401A (zh) * 2008-03-18 2009-09-23 通用汽车环球科技运作公司 联锁凸缘密封件
CN105594039A (zh) * 2013-07-29 2016-05-18 努威拉燃料电池有限公司 电化学电池的密封结构

Also Published As

Publication number Publication date
US10388969B2 (en) 2019-08-20
US20180114994A1 (en) 2018-04-26
CN107968212A (zh) 2018-04-27
DE102017124447A1 (de) 2018-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107968212B (zh) 用于燃料电池的双极板及其制造方法
US20140017590A1 (en) Electrolyte membrane-electrode assembly for fuel cells, and method for producing same
US9799898B2 (en) Fuel cell
JP2018125258A (ja) 燃料電池用金属セパレータ及び発電セル
US10038202B2 (en) Fuel cell separator, fuel cell, and fuel cell battery
US9331344B2 (en) Fuel cell
US20190273268A1 (en) Frame equipped membrane electrode assembly, method of producing the frame equipped membrane electrode assembly, and fuel cell
JP2009199888A (ja) 燃料電池
US20140227622A1 (en) Fuel cell
EP2850683A1 (en) Arrangement for the alignment of a membrane - electrode -assemblies within a stack during assembly
CN108400349B (zh) 用于燃料电池的板结构
US10205178B2 (en) Fuel cell
US20170229714A1 (en) Embossed metal seal design with improved contact pressure uniformity under conditions of misalignment
JP6090091B2 (ja) 燃料電池
US10297811B2 (en) Fuel cell stack
US9496568B2 (en) Fuel cell
US8257881B2 (en) Compliant feed region in stamped metal flowfield of a fuel cell plate to eliminate bias
JP4945094B2 (ja) 燃料電池
US10497948B2 (en) Fuel cell stack with asymmetrical bipolar plates
KR20220031376A (ko) 요철 구조를 가지는 분리판을 포함하는 연료전지 스택
JP5092235B2 (ja) 燃料電池
JP2011134559A (ja) 固体高分子型燃料電池
US10050279B2 (en) Fuel cell
US20220216486A1 (en) Fuel cell separator and fuel cell stack
WO2019198457A1 (ja) 燃料電池セルおよび燃料電池スタック

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant