CN108091900A - 利用凸缘近邻处的压制压纹减少压力变化 - Google Patents

利用凸缘近邻处的压制压纹减少压力变化 Download PDF

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Abstract

提供均匀气体流动压力的燃料电池流场板包括第一金属板和第二金属板。第一金属板限定第一开口用于向燃料电池提供第一反应气体，其中第一金属凸缘围绕第一开口。第一金属凸缘是第二金属板中的限定第一通道的压纹。第一金属板还限定了减小压力变化的第一压力分布结构，其是与第一金属凸缘一起形成的密封件。第二金属板与第一金属板对准。

Description

利用凸缘近邻处的压制压纹减少压力变化
技术领域
在至少一个方面，本发明涉及提供均匀密封接触压力分布的燃料电池流场板。
背景技术
在许多应用中，燃料电池用作电源。特别地，燃料电池被提出用于汽车以替代内燃机。常用的燃料电池设计使用固体聚合物电解质(“SPE”)膜或质子交换膜(“PEM”)来在阳极和阴极之间提供离子传输。
在质子交换膜(“PEM”)类型燃料电池中，氢作为燃料被供应到阳极，并且氧作为氧化剂被供应到阴极。氧可以是纯形式(O2)或空气(O2和N2的混合物)。PEM燃料电池通常具有其中固体聚合物膜在一个面上具有阳极催化剂并且在相对的面上具有阴极催化剂的膜电极组件(“MEA”)。典型的PEM燃料电池的阳极层和阴极层由诸如编织石墨、石墨化片或碳纸的多孔导电材料形成，以使燃料能够分散在面向燃料供应电极的膜的表面上。通常，离子导电聚合物膜包括全氟磺酸(“PFSA”)离聚物。
MEA被夹在成对的多孔气体扩散层(“GDL”)之间，该成对的多孔气体扩散层又被夹在称为流场的成对的导电元件或板之间。流场用作阳极和阴极的集流器，并且包含形成在其中的合适的通道和开口，用于将燃料电池的气态反应物分布在相应的阳极和阴极催化剂的表面上。为了有效地产生电力，PEM燃料电池的聚合物电解质膜必须薄、化学稳定、质子传导、非导电和气体不可渗透。在典型的应用中，为了提供高水平的电力，燃料电池以多个单独的燃料电池的阵列提供。
在当前的流场设计中，双极板上的密封路径包括可变曲率，特别是在端口区域中。当曲率小时，凸缘接触压力较高。如果使用双凸缘设计(两个凸缘彼此平行对准并且彼此非常接近)，则将呈现更高的压力。减小高压点的当前方法是使用较大的半径或增大凸缘基底。
因此，本发明提供了沿着金属凸缘密封件具有较小压力变化的改善的接触压力。
发明内容
本发明通过在至少一个实施方式中提供设置有均匀的接触压力/密封压力的燃料电池流场板来解决现有技术的一个或多个问题。流场包括第一金属板和第二金属板。第一金属板限定第一开口用于向燃料电池提供第一反应气体，其中第一金属凸缘围绕第一开口。第一金属凸缘是由第一金属板限定的压纹。第一金属板还限定了减小压力变化的第一压力分布结构，其是与第一金属凸缘一起形成的密封件。通常，第二金属板具有相似的设计。具体地，第二金属板限定第二开口用于向燃料电池提供第二反应气体，其中第二金属凸缘围绕第二开口。第二金属凸缘是第二金属板中的压纹。第一金属板还限定了减小压力变化的第二压力分布结构，其是与第一金属凸缘一起形成的密封件。有利地，本实施方式提供沿着整个密封路径的均匀的接触压力。此外，高凸缘接触压力降低，从而与凸缘的其余区域匹配，导致更均匀的压力分布。
在另一实施方式中，提供了一种结合有本文所述的流场的燃料电池。该燃料电池包括阴极催化剂层、阳极催化剂层和介于阴极催化剂层和阳极催化剂层之间的离子传导膜。第一气体扩散层设置在阴极催化剂层上方并与阴极催化剂层相邻，并且第二气体扩散层设置在阳极催化剂层上方并与阳极催化剂层相邻。第一流场设置在第一气体扩散层上方并与第一气体扩散层相邻，并且第二流场设置在第二气体扩散层上方并与第二气体扩散层相邻。第一流场包括第一金属板和第二金属板。第一金属板限定第一开口用于向燃料电池提供第一反应气体，其中第一金属凸缘围绕第一开口。第一金属凸缘是由第一金属板限定的压纹。第一金属板还限定了减小压力变化的第一压力分布结构，其是与第一金属凸缘一起形成的密封件。通常，第二金属板具有相似的设计。具体地，第二金属板限定第二开口用于向燃料电池提供第二反应气体，其中第二金属凸缘围绕第二开口。第二金属凸缘是由第二金属板限定的压纹。第一金属板还限定了减小压力变化的第一压力分布结构，其是与第一金属凸缘一起形成的密封件。通常，第二流场与第一流场具有相同的设计。
附图说明
图1提供了结合有限定具有改进的压力分布的流动通道的流场的燃料电池的示意图；
图2是用于形成燃料电池流场的金属板的透视图；
图3是限定用于将反应气体或冷却剂输入或输出到流场的开口的流场的一部分的俯视图；
图4A是限定不具有侧面压力分布凸缘的金属凸缘的金属板的一部分的透视图；
图4B是限定具有侧面压力分布凸缘的金属凸缘的金属板的一部分的透视图；
图5A是具有侧面压力分布梯形辅助凸缘的金属凸缘的横截面；
图5B是具有侧面压力分布弯曲辅助凸缘的金属凸缘的横截面；
图6是具有侧面压力分布开口的金属凸缘的横截面；
图7A提供了不具有侧面压力分布结构的金属凸缘的压力场；
图7B提供了具有侧面压力分布凸缘的金属凸缘；图7C提供了图7A至图7B中的压力的阴影图；以及
图8提供了具有侧面压力分布开口的金属凸缘的压力场。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的目前所优选的组合物、实施方式和方法，其构成了目前为本发明人所知的实施本发明的最佳方式。附图并不一定是成比例的。然而，应将理解的是所公开的实施方式仅是本发明的示例性方案，其可以以各种可替选形式来呈现。因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制性的，而是仅作为本发明的任何方面的代表性基础和/或用于教导本领域技术人员以各种方式实施本发明的代表性基础。
除了在示例中，或在以其他方式明确指出的情况下，在本说明书中表示材料的量或反应条件和/或用途的所有数值量应理解为在描述本发明的最广泛范围时用词语“约”来修饰。通常优选的是在所述的数值限制内进行实践。此外，除非明确进行相反的表述，否则：百分比、“份数”和比率值均按重量计；对于与本发明相关的给定目的适合或优选的一组或一类材料的描述意味着该组或类的任何两个或更多个成员的混合物同样适合或优选；首字母缩略词或其他缩写的第一定义适用于本文中相同缩写的所有后续用途，并且加上必要的变更适用于初始定义的缩写的正常语法变体；并且，除非明确进行相反的表述，否则性能的测量结果是由与对于相同性能之前或之后参照的相同的技术来确定的。
还应当理解，本发明不限于下面描述的具体实施方式和方法，因为具体部件和/或条件当然可以变化。此外，本文使用的术语仅用于描述本发明的特定实施方式的目的，并不旨在以任何方式进行限制。
还必须注意的是，如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式(“一”、“一个”和“该”)包括复数指示物，除非上下文另有明确指出。例如，以单数形式引用的部件旨在包括多个部件。
术语“包括”与“包含”、“具有”、“含有”或“特征在于”是同义词。这些术语是包容性的和开放式的，并且不排除另外的、未被引用的要素或方法步骤。
短语“由......组成”不包括权利要求中未指明的任何要素、步骤或成分。当该短语出现在权利要求的主体的条款中，而不是紧接在前序之后，则其仅限制该条款中阐述的要素；而其他要素未被排除在作为整体的权利要求之外。
短语“基本上由......组成”将权利要求的范围限制在指定的材料或步骤上，加上不会对所要求保护的主题的基本和新颖特征产生实质影响的材料或步骤。
可以替选地使用术语“包括”、“由......组成”和“基本上由......组成”。在使用这三个术语中的一个的情况下，目前公开和要求保护的主题可以包括使用其他两个术语之一。
贯穿本申请，在引用出版物的情况下，这些出版物的全部公开内容通过引用并入本申请中，以更全面地描述本发明所属领域的状态。
参照图1，提供了具有带有压力分布结构的流场板的燃料电池的理想的示意性横截面。质子交换膜(PEM)燃料电池10包括设置在阴极催化剂层14和阳极催化剂层16之间的聚合物离子传导膜12。燃料电池10还包括限定气体流动通道24和26的流场18、20。气体扩散层28和30分别设置在流场18、20与阴极催化剂层14和阳极催化剂层16之间。在燃料电池10的操作期间，诸如氢的燃料通过气体流动通道26被供给至阳极催化剂层16，并且诸如氧的氧化剂通过气体流动通道24被供给至阴极催化剂层14。流场18、20还限定用于使冷却剂流过流场板的冷却通道32。应当理解，流场18、20各自通常由两个金属板形成。例如，流场18由通道限定板18a和18b形成，而流场20由通道限定板20a和20b形成。特征地，通道限定板18a、18b、20a、20b限定压力分布结构，如下面更详细地阐述。在改进方式中，金属板18a、18b、20a、20b的厚度为从约0.05mm至0.5mm。还应当指出的是，图1是理想化的示意图，并且气体流动通道24和26也由压纹板18a、18b、20a和20b形成。图1还示出了燃料电池的侧密封，其中周边垫圈34密封压纹36。氢离子由阳极催化剂层16产生，迁移通过聚合物离子传导膜12，并且在阴极催化剂层14处反应以形成水。该电化学过程通过连接到流场板18和20的负载产生电流。
参照图1和图2，提供了示出流场18、20各自通常由两个金属板形成的示意图。例如，流场18由通道限定板18a和18b形成，而流场20由通道限定板20a和20b形成。这些通道和其他结构通常通过压制形成。此外，金属板包括用于输入和排出反应气体和冷却剂的多个开口。图2是为压纹板18a、18b、20a和20b的典型设计的金属板的透视图。金属板38、40限定用于将液体冷却剂或反应物引入或排出流场的开口42-52。在改进方式中，通道限定板18a限定围绕开口42-52中的一个或多个的第一金属凸缘66。第一金属凸缘66是限定第一通道80的金属板38、40中的压纹。通常，液体冷却剂通过该通道流动或反应。在改进方式中，软材料(例如，弹性体、橡胶、泡沫等)被涂覆在金属凸缘66的顶部上以在相邻的流场之间形成密封(参见图1中的附图标记35)。类似地，每个金属限定板18b、20a和20b被相似地设计。例如，与通道限定板18a配合的通道限定板18b限定围绕开口42-52中的一个或多个的第二金属凸缘66'。第二金属凸缘66'是限定第二通道80'的金属板38、40中的压纹。
参照图3，多个隧道68提供进入和离开第一金属凸缘66(或第二金属凸缘66')的通道。第一金属凸缘66(或第二金属凸缘66')围绕开口42-52。第一金属凸缘66(或第二金属凸缘66')限定第一通道80(或第二通道80')。在改进方式中，软材料(例如，弹性体、橡胶、泡沫等)被涂覆在第一金属凸缘66(或第二金属凸缘66')的顶部上以在相邻的流场之间形成密封。多个隧道68提供进入和离开由第一金属凸缘66(或第二金属凸缘66')限定的通道80(或通道80')的通道。第一多个隧道的每个隧道68具有通向第一通道80(或第二通道80')的入口隧道部分72和从第一通道80(或第二通道80')延伸以向流动通道24、26提供反应气体或冷却剂的出口隧道部分74。
参照图4A和图4B，提供了关于通道限定板中的开口的压纹的示意图。图4A示出了其中第一金属凸缘66和/或第二金属凸缘66'围绕开口42-52种之一而不具有任何压力分布结构的情况。相比之下，图4b示出了其中第一金属凸缘66和/或第二金属凸缘66'围绕开口42-52中之一且具有压力分布结构90的情况。
参照图4B、图5A和图5B，压力分布结构90包括由定位成靠近第一凸缘66和/或第二凸缘66'的通道限定板18a和/或通道限定板18b限定的至少一个辅助凸缘92。在改进方式中，压力分布结构90包括由通道限定板18a和/或通道限定板18b限定的成对的辅助凸缘92、94。辅助凸缘92、94位于第一凸缘66或第二凸缘66'的侧面。通常，辅助凸缘92、94延伸有限的距离d1。通常，d1将为从0.2英寸至1英寸。辅助凸缘92、94的横截面形状不限于任何特定形状。图5A示出了其中第一凸缘66、第二凸缘66'和辅助凸缘92、94具有梯形横截面的改进方式。用于第一凸缘66和第二凸缘66'的梯形横截面由开口基底98、梯形壁100、102和顶壁104限定。壁角α(即，壁100(或102)和开口基底98之间的角)通常为10度至80度。类似地，用于辅助凸缘92、94的梯形横截面由开口基底106、梯形壁108、110和顶壁112限定。壁角α1(即，壁108(或110)和开口基座106之间的角)通常为10度至80度。图5A示出了其中第一凸缘66、第二凸缘66'和辅助凸缘92、94分别具有弯曲的部分116、118的改进方式。第一金属凸缘66和第二金属凸缘66'具有最大高度h1和开口基底处的宽度w1(开口基底宽度w1)。类似地，辅助凸缘92、94具有最大高度h2和开口基底宽度w2。通常，辅助凸缘高度h2小于第一金属凸缘高度h1。类似地，辅助凸缘宽度w2小于第一或第二金属凸缘高度w1。在改进方式中，最大凸缘高度h1为从约0.1mm至约5mm，并且辅助凸缘高度h2为从0.05mm至约3mm。在改进方式中，凸缘基底宽度w1为从约0.4mm至约4mm，并且辅助凸缘基底宽度w2为从约0.1mm至约3mm。在另外的改进方式中，第一凸缘66和第二凸缘66'具有从约0.01mm2至5mm2的平均横截面积，而辅助凸缘92、94具有0.005mm2至3mm2的平均横截面积。应当理解，压力分布结构90可以包括由定位成靠近第一凸缘66和/或第二凸缘66'的通道限定板18a和/或通道限定板18b限定的附加开口(例如，开口124、126)。应当理解，本实施方式不限于可以为1至10个或更多个的这种开口的数量。
参照图6，压力分布结构90包括由定位成靠近第一凸缘66和/或第二凸缘66'的通道限定板18a和/或通道限定板18b限定的至少一个开口120。在改进方式中，压力分布结构90包括由通道限定板18a和/或通道限定板18b限定的成对的开口120、122。在改进方式中，开口120、122具有从约0.01mm2至10mm2的面积。应当理解，压力分布结构90可以包括由定位成靠近第一凸缘66和/或第二凸缘66'的通道限定板18a和/或通道限定板18b限定的附加开口(例如，开口124、126)。还应当理解，本实施方式不限于可以为1至10个或更多个的这种开口的数量。
通过使用100微米的压缩高度的有限元分析确定压力场。图7A提供了不具有侧面压力分布结构的金属凸缘的压力场。图7A的配置在隧道区域处的密封接触压力范围约为4.4MPa。图7B提供了不具有侧面压力分布结构的金属凸缘。图7B的配置的密封接触压力范围约为3.2MPa。图7C提供了图7A至图7B中的压力的阴影图。图8提供了具有侧面压力分布开口的金属凸缘的压力场。图8的配置的密封接触压力范围约为3.0MPa。
虽然上面描述了示例性实施方式，但是这些实施方式并不旨在描述本发明的所有可能形式。更确切地说，说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的，并且应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。另外，可以组合各种实现实施方式、变型和改进方式的特征以形成本发明的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种用于燃料电池的流场，所述流场包括：
限定用于向燃料电池提供第一反应气体的第一开口的第一金属板，所述第一金属板还限定围绕所述第一开口的第一金属凸缘，并且所述第一金属凸缘是所述第一金属板中的限定第一通道的压纹，所述第一金属板还限定减小压力变化的第一压力分布结构，所述第一压力分布结构是与第一金属凸缘一起形成的密封件；以及
与所述第一金属板对准的第二金属板。
2.根据权利要求1所述的流场，其中，所述第一压力分布结构包括由位于所述第一金属凸缘侧面的所述第一金属板限定的成对的辅助凸缘，所述第一金属凸缘限定第一金属凸缘高度，并且每个辅助凸缘限定辅助凸缘高度使得所述辅助凸缘高度小于所述第一金属凸缘高度。
3.根据权利要求2所述的流场，其中，所述第一金属凸缘高度为约0.1mm至约5mm，并且所述辅助凸缘高度为0.05mm至约3mm。
4.根据权利要求2所述的流场，其中，所述第一金属凸缘和每个辅助凸缘各自独立地具有带开口基底侧的梯形横截面。
5.根据权利要求2所述的流场，其中，所述第一金属凸缘和每个辅助凸缘各自独立地具有弯曲的横截面。
6.根据权利要求1所述的流场，其中，所述第一压力分布结构包括由位于所述第一金属凸缘侧面的所述第一金属板限定的成对的压力分布开口。
7.根据权利要求1所述的流场，其中，所述第一金属板限定提供进入和离开所述第一金属凸缘的通道的第一多个隧道，所述第一多个隧道中的每个隧道具有通向所述第一通道的入口隧道部分和从所述第一金属凸缘延伸以向由所述第一金属板限定的第一反应气体流动通道提供所述第一反应气体的出口隧道部分。
8.根据权利要求1所述的流场，其中，所述第二金属板限定用于向燃料电池提供第二反应气体的第二开口和围绕所述第二开口的第二金属凸缘，所述第二金属凸缘是所述第二金属板中的限定第二通道的压纹，所述第二金属板还限定减小压力变化的第二压力分布结构，所述第二压力分布结构是与所述第二金属凸缘一起形成的密封件，并且其中，所述第一金属板限定提供进入和离开所述第二金属凸缘的通道的第二多个隧道，所述第二多个隧道中的每个隧道具有通向所述第二通道的入口隧道部分和从所述第二金属凸缘延伸以向由所述第二金属板限定的第二反应气体流动通道提供所述第二反应气体的出口隧道部分。
9.根据权利要求1所述的流场，其中，所述第一金属板还限定用于流动冷却剂的冷却通道。
10.根据权利要求1所述的流场，其中，软材料被涂覆在所述第一金属凸缘上。
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DE (1) DE102017127342A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109119654A (zh) * 2018-09-28 2019-01-01 武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司 一种双极板及燃料电池
CN114068982A (zh) * 2020-08-03 2022-02-18 本田技研工业株式会社 隔板构件及燃料电池

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7120107B2 (ja) * 2019-03-25 2022-08-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用のセパレータ
JP7103994B2 (ja) 2019-05-21 2022-07-20 本田技研工業株式会社 燃料電池用セパレータ部材及び燃料電池スタック

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN101796677A (zh) * 2007-07-18 2010-08-04 塞尔能源公司 对pem燃料电池的密封垫和双极板的改进
CN102931419A (zh) * 2012-11-06 2013-02-13 新源动力股份有限公司 一种质子交换膜燃料电池金属双极板的粘接方法
CN104756293A (zh) * 2012-10-25 2015-07-01 大众汽车有限公司 隔膜电极布置以及带有这种隔膜电极布置的燃料电池
CN105322108A (zh) * 2014-07-30 2016-02-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池的印刷多功能密封件

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7009136B2 (en) * 2002-10-09 2006-03-07 General Motors Corporation Method of fabricating a bipolar plate assembly
US6887610B2 (en) * 2003-01-21 2005-05-03 General Motors Corporation Joining of bipolar plates in proton exchange membrane fuel cell stacks
US8802326B2 (en) * 2010-11-23 2014-08-12 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell separator plate
US8609298B2 (en) * 2011-08-16 2013-12-17 GM Global Technologies Operations LLC Form and fill subgasket
US8679697B1 (en) * 2012-08-30 2014-03-25 GM Global Technology Operations LLC Compressible fuel cell subgasket with integrated seal
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
US20180123144A1 (en) * 2016-11-03 2018-05-03 GM Global Technology Operations LLC Design of tunnel layout for a more uniformed contact pressure distribution at the intersection between metal bead seal and tunnel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101796677A (zh) * 2007-07-18 2010-08-04 塞尔能源公司 对pem燃料电池的密封垫和双极板的改进
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
CN104756293A (zh) * 2012-10-25 2015-07-01 大众汽车有限公司 隔膜电极布置以及带有这种隔膜电极布置的燃料电池
CN102931419A (zh) * 2012-11-06 2013-02-13 新源动力股份有限公司 一种质子交换膜燃料电池金属双极板的粘接方法
CN105322108A (zh) * 2014-07-30 2016-02-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池的印刷多功能密封件

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109119654A (zh) * 2018-09-28 2019-01-01 武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司 一种双极板及燃料电池
CN114068982A (zh) * 2020-08-03 2022-02-18 本田技研工业株式会社 隔板构件及燃料电池
US11936077B2 (en) 2020-08-03 2024-03-19 Honda Motor Co., Ltd. Separator member and fuel cell

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