CN108461796B - 燃料电池端板单元和电池堆 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于在电动汽车的燃料电池堆中使用的端板单元，其中端板包括外表面、设置成与外表面相反的内表面以及集电体。内表面至少限定第一区以及与第一区间隔开并大致平行于第一区的第二区。集电体可以附接到内表面。

Description

燃料电池端板单元和电池堆
技术领域
本公开涉及电池堆的压缩，更具体地涉及用于燃料电池堆特别是质子交换膜(PEM)燃料电池堆的力分配器。
背景技术
下面提供与质子交换膜(PEM)电池堆相关的本公开。然而，根据本发明的力分配器还可以用于其他类型的燃料电池诸如SOFC燃料电池堆、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)或直接甲醇燃料电池(DMFC)。此外，本发明还可以用于电解电池，诸如固体氧化物电解电池和这类电池堆。燃料电池或电解电池的电化学反应和功能不是本发明的实质内容，因此不会详细阐释，而认为是本领域技术人员所知晓的。
在传统的燃料电池堆(如图1所示)中，多个燃料电池单元112和传统的平端板110装配形成堆114。应当理解的是，UEA116可以设置在一对燃料电池板(双极板)之间，由此形成处在其他以类似方式构造的燃料电池单元中的燃料电池单元，示意性地由虚线115表示。UEA116可以包括设置成与膜电解质组件(MEA)的阳极面和阴极面相邻的扩散介质(也称为气体扩散层)。MEA包括薄的质子传导性聚合物膜电解质，该膜电解质在其一个面上形成阳极电极膜，在其相反面上形成阴极电极膜。一般而言，这类膜电解质由离子交换树脂制成，通常包含全氟磺酸聚合物诸如E.I.DuPont de Nemeours&Co.售卖的NAFIONTM。另一方面，阳极和阴极膜通常包含(1)承载在碳颗粒的内外表面上的细化碳颗粒、极细化催化剂颗粒，以及与催化剂和碳颗粒混合的质子传导性材料(例如，NAFIONTM)；或者(2)无碳、分散于整个聚四氟乙烯(PTFE)粘合剂中的催化剂颗粒。
燃料电池堆114的效率依赖于各UEA’s116与双极板118之间小的接触电阻，因此施加合适的压缩力到燃料电池堆上是至关重要的。此压缩力必须足够大并均匀分布在燃料电池堆114的整个区域以确保电接触，但又不至于大得使其损伤电解质、电极、电互连件或阻碍燃料电池上的气体流动。燃料电池堆114的压缩对于电池堆的层之间的密封以保持电池堆气密性也很重要。此外，电池堆的不同区域可能需要不同的压缩力，电池堆114的电化学活性(GDL——气体扩散层)区域可能需要比密封区域(双极板的周边区域)更高的压缩力。更重要的是，UEA’s、双极板和密封件的堆叠容限可能改变活性区域(GDL)与密封区域之间的力分布，导致密封件上的压缩力要么过高要么过低。因此，压缩力不仅必须在一些区域均匀地分布，根据所讨论的区域的具体压缩要求，还可以需要专门调整压缩力使得第一大小的压缩力均匀地施加到电池堆的一些表面区域，而第二、第三以及更多种大小的压缩力均匀地施加到电池堆的其他表面区域。
在WO2008089977中提出了一个解决这个问题的方案，描述了燃料电池堆如何具有隔热端块，该端块具有面向电池堆的一个矩形平面侧以及具有凸形形状的相反侧。弹簧抵靠端块的凸形形状面而绷紧柔性薄片，由此弹簧力均匀地分布在电池堆端区域。
在DE10250345中，提供了包围SOFC的壳体，电池堆与壳体之间的可压缩垫既在径向也在轴向上向电池提供压缩力。
WO2005045982描述了多功能端板组件如何可以用于优先压缩燃料电池堆的区域。
在WO2008003286中，由热隔离元件来压缩电池堆，该热隔离元件通过弹性套筒压靠在电池堆上。套筒可以例如由硅树脂制成。
然而，考虑到每种设计的复杂性和部件的数量，上述参考文献的制造成本相当高。而且，上述参考文献公开了运行和开始/停止期间由于变化的条件特别是温度和压力而仍可能出现不均匀荷载的设计。不均匀可能导致燃料电池堆的损伤或性能下降。
还有，如已知的，传统的平端板110(在图1中示出)不能根据电池堆端表面的不同区域来调整不同大小的力。因此，不能在涉及到堆叠容限时根据电池堆不同区域的不同要求而专门调整压缩力。
于是，需要提供一种强大的燃料电池端板设计，其在成本降低的同时在燃料电池堆的具体区域重新分配荷载。
在背景技术部分公开的上述信息仅仅是为了增加对本发明背景技术的理解，因此可能包括对于普通的本领域技术人员来说不是在本国已经公知的现有技术的信息。于是，需要一种用于燃料电池堆的改进端板单元，其在燃料电池堆更好地分配压缩荷载。
发明内容
本公开提供用于在质子交换膜(PEM)燃料电池堆中使用的改进端板。在端板单元的第一实施方式中，端板单元包括外表面、设置成与外表面相反的内表面以及集电体。内表面限定第一(平面)区以及与第一(平面)区间隔开并大致平行于第一(平面)区的第二(平面)区。集电体可以附接到内表面。
在本公开的第二实施方式中，端板单元包括外表面、设置成与外表面相反的内表面以及附接到内表面的集电体。内表面限定密封(平面)区、中央(平面)区以及外侧(平面)区。集电体可以附接到中央平面区。应当理解的是，在第二实施方式中，中央(平面)区可以与密封平面区间隔开并大致平行于密封平面区。还有，外侧(平面)区可以与密封平面区间隔开并大致平行于密封平面区。内表面可以设置成与外表面相反。
应当进一步理解的是，本公开提供用于制造燃料电池堆组件的方法，其包括以下步骤：(1)提供具有平坦或大致平坦内表面的第一端单元；(2)将多个燃料电池装配在所述第一端单元之上；(3)测量所述第一端单元和所述多个燃料电池上的密封力/活性区域力或者所述多个燃料电池中每个燃料电池的平均活性区域高度；(4)基于所述密封力/活性区域力或所述平均活性区域高度，从赋形端板单元组中提供第二赋形端板单元；或者基于所述密封力/活性区域力或所述平均活性区域高度，用赋形第三端单元代替所述第一端单元并从赋形端板单元组中提供第二赋形端板单元；以及(5)通过多个机械紧固件将所述多个燃料电池、所述第二赋形端板单元与所述第一端单元或所述第三端单元中的一个压缩在一起。应当理解的是，基于所测得的力和高度，所述第三赋形端单元还可以来自赋形端板单元的组。
本发明的特征和优点将通过以下结合附图的详细描述而变得更加清楚。
附图说明
本公开的这些以及其他特征和优点将通过以下详细的描述、最佳方式、权利要求书和附图而变得清楚，其中：
图1是传统PEM燃料电池堆的展开图。
图2A是图2B中的端板单元沿着线2A-2A的示意性剖面图。
图2B是本公开第一实施方式的端板单元的示意性俯视图。
图3A是图3B中的端板单元沿着线3A-3A的示意性剖面图。
图3B是本公开第二实施方式的端板单元的示意性俯视图。
图4A是图4B中的端板单元沿着线4A-4A的示意性剖面图。
图4B是本公开第三实施方式的端板单元的示意性俯视图。
图5A是图5B中的端板单元沿着线5A-5A的示意性剖面图。
图5B是本公开第四实施方式的端板单元的示意性俯视图。
图6是图示根据本公开各实施方式的燃料电池堆制造方法的流程图。
图7A图示了根据本公开各实施方式的第一非限制性示例燃料电池堆的侧视图。
图7B图示了根据本公开各实施方式的第二非限制性示例燃料电池堆的侧视图。
在整个附图的数个视图的描述中，相同的附图标记是指相同的部件。
具体实施方式
现在将对本发明目前优选的组成、实施方式和方法进行详细说明，其构成发明人当前所知的实践本发明的最佳方式。附图不一定是成比例的。然而，应当理解的是，所公开的实施方式仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种各样和可选的形式具体化。因此，本文所公开的具体细节不应该解释为限制性，而仅仅是用于作为本公开任一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利用本公开的代表性基础。
除了在示例中或者另外明确地说明之外，在本说明书中指示材料或反应条件和/或使用条件的量的所有数值量应理解为在描述本发明的最宽范围方面由措辞“约”修饰。在数值限值范围内的实践通常是优选的。另外，除非明确说明有相反含义，否则：百分比、“份数”以及比值是按重量计的；对于本发明给定目的而言合适的或优选的一组或一类材料的说明，隐含着该组或该类的成员中任何两种或更多种的混合物也同样是合适的或优选的；首字母缩写或其它缩写的第一次定义适用于相同缩写在本文中的所有后续使用，并且对最初定义的缩写的正常语法变化形式作必要的修正；还有，除非明确地做出了相反的陈述，否则性质的测量是通过与先前或后面提及的相同性质相同的技术来确定的。
还应当理解的是，本发明并不局限于下文所描述的具体实施方式和方法，因为具体组分和/或条件毫无疑问是可以变化的。而且，本文所用的术语仅仅用于描述本发明特定实施方式的目的，并不旨在以任何方式进行限制。
还应当指出的是，除非另外在上下文中清楚地指出，否则如说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式(“a”、“an”以及“the”)包括复数对象。例如，以单数提及部件旨在包括多个部件。
术语“包含(comprising)”与“包括(including)”、“具有(having)”、“含有(containing)”或“特征在于(characterized by)”同义。这些术语是包含性且开放式的，并不排除附加的、未引述的要素或方法步骤。
短语“由......组成”排除了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项的条款中，而不是紧跟在前序部分之后时，它只限制在该条款中所阐述的要素；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(consisting essentially of)”将权利要求的范围限制在指明的材料或步骤以及那些不实质影响所要求保护主题的基本和新颖特征的材料和步骤。
术语“包含(comprising)”、“由……组成(consisting of)”和“基本上由......组成(consisting essentially of)”可以交替使用。在使用这三个术语中的一个的情况下，当前所公开和要求保护的主题可以包括其他两个术语中任一个的使用。
在整个申请中，若引用出版物，则这些出版物的全部公开内容由此以全文引用到本申请中的方式被并入，以便更充分地描述本发明所属领域的状态。
以下详细的说明实际上仅是示例性的，并不旨在对本公开或本公开的应用和用途进行限制。而且，不旨在受在前述背景技术或以下详述说明中所呈现的任何理论所限制。
本公开提供用于燃料电池堆80(图7A和图7B中示出了示例)的端板单元10，其在燃料电池堆上更好地分配荷载力。根据第一实施方式并参照图2A和图2B，示出了用于燃料电池堆的示例端板单元10、14。图2B是可以代表第一实施方式的示意性俯视图，而图2A图示了图2B中的端板单元10、14沿线2A-2A的剖面。如图2A所示，端板单元10、14包括外表面22、内表面24和集电体20。内表面24限定第一(平面)区26和与第一(平面)区26间隔开并大致平行于第一(平面)区26的第二(平面)区32。应当理解的是，内表面24设置成与外表面22相反。如所示的，集电体20可以附接到内表面24。集电体20设置在端板单元10、14上，使得集电极20可以从多个燃料电池50(在图7A和图7B中示出)收集电流。如图2A和图2B所示，第一(平面)区26可以限定在端板10的中央区域30中，第二(平面)区32限定在端板10的外侧区域33中。应当理解的是，集电体20可以附接到第一(平面)区26，集电体20可以但不是必须地具有2.0mm～8.0mm的厚度。如图2B所示，第一(平面)区26(附接有集电体20)设置在端板10的中央区域30。应当理解的是，在本公开的所有实施方式中，集电体20可以通过任选垫片(未示出)而联接到内表面25，或者集电体20可以通过直接将集电体20附接到内表面而联接到内表面24。图2B还图示了限定在端板10的外侧区域33中的第二(平面)区32。回过头来参照图2A，第一平面区26和第二平面区32可以大致平行于端板单元10、14的外表面22。
参照图2A，第一(平面)区26可以以第一厚度41与外表面22间隔开。第一厚度41可以但不是必须地落在约8.0mm～25.0mm的范围。应当理解的是，具有第二厚度43的集电体可以设置在第一区26上。于是，当设置在第一区26上时，集电体20的上表面45可以以第一预定距离40与外表面间隔开。应当理解的是，在本公开任一实施方式中在集电体20与内表面24之间使用任选垫片(未示出)的情况下，第一预定距离40、40’、40”、40”’应当解释为包括垫片的厚度。第二(平面)区32以第二预定距离42与外表面22间隔开。高度差(H)47限定为第一预定距离40与第二预定距离42之间高度的差。应当理解的是，假定第一预定距离和第二预定距离各自可以变化而针对端板单元的组90(在图7A和图7B中示出)中的每一个端板产生不同的高度差(H)47，则高度差(H)47可以根据所用的具体端板单元而变化。H 47可以以小至0.50mm的增量在端板单元组内逐板增大或减小，以便向装配者或装配系统提供足够的选项来解决荷载分配问题。例如，如图2A中所示，高度差(H)47限定第一区26和集电体20相对于第二区32向外突出的距离。相反，在图3A中，高度差47限定第一区和集电体相对于第二区32凹进的距离。
在图2A所示的第一实施方式中，第一预定距离40大于第二预定距离。于是，当添加端板单元10、14并压缩燃料电池堆时，图2A中所示的端板单元10、14可以在确定了多个燃料电池与基部端板之间的密封力过高且需要在最终装配时减小这种密封力而进行装配时在密封区域35中提供一些余裕或空间。
根据第二实施方式并参照图3A和图3B，示出了用于燃料电池堆的另一个非限制性示例端板单元10、12。图3B是可以代表第二实施方式的示意性俯视图，而图3A图示了图3B中的端板单元10、12沿线3A-3A的剖面。如图3A所示，端板单元10、12包括外表面22、内表面24和集电体20。内表面24限定第一(平面)区26和与第一(平面)区26间隔开并大致平行于第一(平面)区26的第二(平面)区32。应当理解的是，内表面24设置成与外表面22相反。如所示的，集电体20可以附接到内表面24。与第一实施方式相似，集电体20可以但不是必须地具有2.0mm～8.0mm的厚度。集电体20设置在端板单元10、12上，使得集电极20可以从多个燃料电池收集电流。如图3A和图3B所示，第一(平面)区26可以限定在端板的中央区域30中，第二(平面)区32限定在端板的外侧区域33中。应当理解，集电体20可以附接到第一(平面)区26。如图3B中所示，第一(平面)区26(附接有集电体20)设置在端板的中央区域30。图3B还图示了限定在端板的外侧区域33中的第二(平面)区32。回过头来参照图3A，第一平面区26和第二平面区32可以大致平行于端板单元10、12的外表面22。
如图3A中所示，应当理解，具有上表面45的集电体20如所示设置在第一区26上。还有如图3A中的虚线所示，应当理解，在集电体和第一区相对于第二区凹进的情况下，集电体可以可选地具有赋形的上表面45’(虚线示出)并大致凹形(或者斜切顺应大致凹形的面)，以允许从密封区域35到集电体20的逐渐过渡。
与第一实施方式相似，第二实施方式中的第一(平面)区26可以以如图3A中所示的第一厚度41’与外表面22间隔开。第一厚度41’可以但不是必须地落在约8.0mm～25.0mm的范围。应当理解的是，具有第二厚度43’的集电体可以设置在第一区26上。于是，当设置在第一区26上时，集电体20的上表面45可以以第一预定距离40’与外表面间隔开。第二(平面)区32以第二预定距离42’与外表面22间隔开。在图3A中，第一预定距离40’小于第二预定距离42’。再次，高度差(H)47’限定为第一预定距离40’与第二预定距离42’之间高度的差。因此，比较图2A和图3A，应当理解，假定第一预定距离和第二预定距离各自可以变化而针对端板单元的组90(在图7A和图7B中示出)中的每一个板12产生不同的高度差H 47’，则高度差H47’可以根据所用的具体端板单元而变化。因此，如图3A中所示，高度差47’限定第一区26和集电体20相对于第二区32凹进的距离。
于是，图3A中所示的端板单元10、12可以在确定了多个燃料电池与基部端板之间的密封力37过低且需要在最终装配时增大这种密封力37而进行装配时在活性区域中提供一些余裕，以便在燃料电池堆密封区中的各元件之间提供稳固的接触。应当理解的是，最终装配在添加第二实施方式的端板单元10、12并压缩燃料电池堆时发生。
现在参照图4A和图4B并根据第三实施方式，示出了用于燃料电池堆的另一个非限制性示例端板10、16，其中内表面限定三个区域，以便在燃料电池堆上重新分配压缩荷载。图4B是可以代表第三实施方式的示意性俯视图，而图4A图示了图4B中的端板单元10、16沿线4-4的剖面。
如图4A所示，端板单元10、16包括外表面22、内表面24和集电体20。再次，集电体20可以但不是必须地具有2.0mm～8.0mm的厚度。集电体20具有第二厚度43，且如所示的，集电体20可以设置在中央区28上。内表面24可以限定不同区域，其中至少有密封(平面)区34、与密封(平面)区34间隔开并大致平行于密封(平面)区34的中央平面区28，以及与密封(平面)区34间隔开并大致平行于密封(平面)区34的第二(平面)区32。应当理解的是，如所示的，内表面24设置成与外表面22相反。集电体20设置在端板单元10、16上，使得集电极20可以在端板单元10被装配到燃料电池堆上时从多个燃料电池收集电流。
如图4A和图4B所示，中央(平面)区28可以限定在内表面24的中央区域30中，而第二(平面)区32可以限定为靠近端板单元10、16的内表面24的周缘93(或在外侧区域33中)。应当理解，集电体20可以附接到中央区28。而且，如图4A和图4B所示，密封区34限定在内表面的又一(第三)表面上，密封区设置在第二与第三平面区之间。
如图4A所示，密封(平面)区34以第二预定距离42”与外表面22间隔开，而中央(平面)区28以第一厚度41”与外表面22间隔开。集电体20的上表面45以第一预定距离40”与外表面22间隔开。应当理解，对于本公开中的所有实施方式而言，第一预定距离40”大体等于集电体厚度(第二厚度)43与第一厚度41”之和。
再次参照图4A中所示的第三实施方式，第二(平面)区32也以第三预定距离44与外表面22间隔开。第三实施方式中的高度差(H”)47”限定为第一预定距离40”与第二预定距离42”之间高度的差。在第三实施方式中，应当理解的是，高度差H”47”可以根据从具有各种尺寸的单元的组中所选的具体端板单元而变化。再次，基于在燃料电池装配过程取得的测量值，可以设置端板单元组，以便向装配者或系统提供足够的选项来解决荷载分配问题。因此，在图4A的示例中，高度差H”47”限定集电体的上表面(其与活性区域接合)相对于密封区(其与燃料电池堆的密封区接合)向外突出的距离。
如图4A所示，第二预定距离42”可以小于第一预定距离40”和第三预定距离44中的每一个，使得密封(平面)区34可以相对于内表面24的其他部分和集电体而凹进(如图4A中所示)。当这个第三实施方式的端板单元10、16被装配并压缩到燃料电池堆80(如图7B中所示)上时，这种构造在可以将相对于燃料电池堆80的活性区域(中央区)94更低的压缩荷载39施加到燃料电池堆的密封区92的情况下很有用。因此，第三实施方式燃料电池端单元在密封力37高于正常或过高(相对于活性区域)，必须将更低的荷载39施加在燃料电池堆的密封区92(在图7B中示出)上以确保各活性区域之间适当的高度和适当的密封接触时很有用。如所示的，还应当理解的是，第一厚度41”和/或第一预定距离40”可以大致等于第三预定距离44。
现在参照图5A和图5B，示出了用于燃料电池堆的第四实施方式燃料电池端板单元10、18。图5B是可以代表第四实施方式燃料电池端单元的示意性俯视图，而图5A图示了图5B中的端板单元10、18沿线5-5的剖面。如图5A所示，端板单元10、18包括外表面22、内表面24和集电体20。内表面24可以由三个不同的部分形成，其中至少有密封(平面)区34、与密封(平面)区34间隔开并大致平行于密封(平面)区34的中央平面区28，以及与密封(平面)区34间隔开并大致平行于密封(平面)区34的第二(平面)区32。应当理解的是，如所示的，内表面24设置成与外表面22相反。还应当理解的是，集电体20可以但不是必须地附接到中央(平面)区28。集电体20设置在端板单元10、18上，使得集电体20可以从多个燃料电池收集电流。再次，集电体20可以但不是必须地具有2.0mm～8.0mm的厚度。
如图5A和图5B所示，中央(平面)区28可以限定在端板的中央区域30中，外侧(平面)区限定在端板的外侧区域33中。应当理解，集电体20可以附接到第一平面区。而且，中央(平面)区28可以限定在内表面24的中央区域30中，而第二(平面)区32可以限定为靠近端板单元10、18的内表面24的周缘。而且，如图5A和图5B所示，密封(平面)区34限定在设置于第二与第三平面区之间的又一(第三)表面上。
如图5A中所示，密封(平面)区34以第二预定距离42”’与外表面22间隔开，而中央(平面)区28以第一厚度41”’与外表面22间隔开。集电体20的上表面45以第一预定距离40”’与外表面22间隔开。第二(平面)区32也以第三预定距离44’与外表面22间隔开。如图5A中所示，第二预定距离42”’可以大于图5A中所示的第一预定距离40”’。还应当理解的是，第一厚度和/或第一预定距离40”’可以大致等于第三预定距离44’。因此，在前述各种布置下，中央区28(有集电体20)可以相对于密封区34而凹进。与前述实施方式相似，应当理解的是，集电体厚度可以在约2.0mm～8.0mm之间变化。
第四实施方式中的高度差(H”’)47”’限定为第一预定距离40”与第二预定距离42”’之间高度的差。在第三和第四实施方式中，应当理解的是，高度差H”47”和H”’47”’可以根据从具有各种尺寸的单元的组中所选的具体端板单元而在0.50mm～6.00mm之间变化。再次，基于在燃料电池装配过程取得的测量值，可以设置端板单元组，以便向装配者或系统提供足够的选项来解决荷载分配问题。因此，在图5A的示例中，高度差H”’47”’限定集电体的上表面(其与活性区域接合)相对于密封区34(其与燃料电池堆的密封区接合)凹进的距离。
于是，密封(平面)区34相对于集电体20和中央区28突出距离H 47”’，使得当此第四实施方式的端板单元10、18被装配并压缩到燃料电池堆上时，由于图5A中所示的高度差H”而可以将相对于施加到燃料电池堆活性区域的压缩荷载39更高的压缩荷载39施加到燃料电池堆的密封区。第四实施方式燃料电池端单元在密封力37低于正常或过低(相对于活性区域)，必须在燃料电池堆的密封区上施加更高的荷载39以确保适当的接触时很有用。
现在参照图6，示出了用本公开的端板单元制造燃料电池堆的方法的示例流程图。制造燃料电池堆组件的示例方法包括：(1)提供具有平坦或大致平坦内表面的第一端单元的步骤60；(2)将多个燃料电池装配在第一端单元之上的步骤62；(3)测量第一端单元和多个燃料电池上的密封力/活性区域力或者多个燃料电池中每个燃料电池的平均活性区域高度的步骤64；(4)基于密封力/活性区域力或平均活性区域高度，从一组赋形端板单元中提供第二赋形端板单元；或者基于密封力/活性区域力或平均活性区域高度，用赋形第三端单元替换第一端单元并从赋形端板单元的组中提供第二赋形端板单元的步骤66；以及(5)通过多个机械紧固件将多个燃料电池、第二赋形端板单元与第一端单元或第三端单元中的一个压缩在一起的步骤68。应当理解的是，基于所测得的力和高度，第三赋形端单元还可以来自赋形端板单元的组。
应当理解的是，在一个示例中，赋形端板单元的组90中的每个赋形端板单元10都可以限定第一平面区和第二平面区。从组90中所选的端板单元将基于针对特定燃料电池堆的独特密封力或AA力测量值或活性区域高度向燃料电池堆提供所需的荷载分配。应当理解的是，第一预定距离40、40’与第二预定距离42、42’之间不同的高度差47、47’可以在组内逐板增大或减小，使得端板单元组可以用于解决装配中可能发生的各种状况。
如所示的，第一平板单元和集电体可以一起以第一预定距离40、40’与外表面22间隔开，第二平面区可以以第二预定距离42、42’与外表面22间隔开。应当理解的是，第一和第二预定距离可以彼此不相等。于是，在第一预定距离小于第二预定距离的情况下，第一平面区(与集电体20一起)可以相对于第二平面区凹进。可选地，利用该端板单元组，在第一预定距离大于第二预定距离的情况下，第一平面区(与集电体20一起)可以相对于第二平面区突出。于是，当添加端板单元并压缩燃料电池堆时，在这种方法下实施的端板单元可以在确定了多个燃料电池与基部端板之间的密封力37过高且需要在最终装配时需要减小这种密封力37而进行装配时在密封区35中提供一些余裕。可选地，在这种方法下实施的端板单元还可以在确定了多个燃料电池与基部端板之间的密封力过小且最终装配时需要增大这种密封力(相对于可以在燃料电池堆的活性区域施加的力/荷载)时而进行装配时，在燃料电池堆的密封区35提供增大的密封力37。在这种状况下，如上所述，第一预定距离将小于第二预定距离。
可选地，本公开的制造方法可以实施不同的赋形端板单元组，其中在内表面24上可以限定三个区。也就是说，赋形端板单元组中的每个赋形端板单元可以限定密封(平面)区34、与密封(平面)区34间隔开并大致平行于密封(平面)区34的中央(平面)区28，以及与密封(平面)区34间隔开并大致平行于密封(平面)区34的第二(平面)区32。在此赋形端板单元组中，第一平面区可以限定在端板的中央区域30中，第二平面区限定在端板的外侧区域33中。应当理解，集电体20可以附接到第一平面区。而且，中央(平面)区28可以限定在内表面24的中央区域30中，而第二(平面)区32可以限定为靠近端板单元内表面24的周缘。而且，密封(平面)区34限定在设置于第二与第三平面区之间的又一(第三)表面上。
密封(平面)区34以第二预定距离42”、42”’与外表面22间隔开，而中央(平面)区28和集电体20一起以第一预定距离40”、40”’与外表面22间隔开。第二(平面)区32也以第三预定距离44、44’与外表面22间隔开。第一预定距离40”可以大于第二预定距离42”，使得密封(平面)区34可以相对于内表面24的其他部分而凹进。这导致在端板单元16被装配时相对于活性区域更低的压缩荷载39被施加到燃料电池堆的密封区。在这种情形下，密封力37(就在图7B中所示的装配端板单元之前)相对于活性区域而高于正常或过高。因此，必须在燃料电池的密封区施加相对于活性区域的荷载更高的荷载，以确保整个燃料电池堆中均匀的荷载分配。
相反，当第二预定距离42”’大于第一预定距离40”’时，密封(平面)区34可以相对于集电体20和中央区28向外突出。于是，当燃料电池端板18被装配到燃料电池堆上时，可以在需要时将相对于燃料电池堆的活性区域更高的压缩荷载39施加到燃料堆的密封区。就是说，当密封力37低于正常或过低(相对于活性区域)且必须在燃料电池堆80的密封区92施加更高的荷载时需要这种构造，以确保适当的接触和均匀的荷载分配。
现在参照图7A和图7B，示出了根据本公开各实施方式的两种示例燃料电池堆。在图7A中，燃料电池堆包括可以是平坦或赋形的基部或第一端板单元70；如上所述的多个燃料电池以及具有第一(平面)区26和第二(平面)区32的第二赋形端板单元10。具有上表面45的集电体20设置在第一区26上。还有如图7A中的虚线所示，应当理解的是，在集电体和第一区突出超过第二区的情况下，集电体可以可选地具有赋形上表面45”(虚线示出)并大致凸形(或者斜切顺应大致凸形的形状)，以允许从密封区域35到集电体20的逐渐过渡。
在图7B中，示出了另一个示例燃料电池堆80，其包括可以是平坦的或赋形的基部端板单元70；多个燃料电池50以及具有内表面24的赋形端板单元10，内表面24至少有密封(平面)区34、与密封(平面)区34间隔开并大致平行于密封(平面)区34的中央(平面)区28以及与密封(平面)区34间隔开并大致平行于密封(平面)区34的第二(平面)区32。具有上表面45的集电体20设置在中央区28上。内表面24的这些区域可以形成各种构造，以便如前所述在燃料电池堆均匀地分配压缩荷载39。
虽然在上述详细说明中呈现了至少一个示例性实施方式，但应当知道存在大量的变型。还应当知道，示例性实施方式仅仅是示例，不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或构造。相反，前述详细说明会向本领域技术人员提供实施示例性实施方式的便利途径。应当理解，在不偏离所附权利要求书及其法定等同方式中所阐明的本公开范围的情况下，可以对各要素的功能和布置进行各种变化。

Claims (8)

1.一种用于燃料电池堆的端板，所述端板由以下组成：
处于所述燃料电池堆中的多个燃料电池外部的板，所述板包括：
外表面，所述外表面背离所述燃料电池堆；以及
内表面，所述内表面具有第一区以及第二区，所述第二区与所述第一区间隔开并大致平行于所述第一区，所述第一区朝垂直且远离所述外表面的方向相对所述第二区突出一固定距离，所述内表面设置成与所述外表面相反；以及
集电体，所述集电体配置成与所述燃料电池堆直接电连接、处于所述燃料电池堆中的多个燃料电池的外部、直接附接到且覆盖所述板的内表面的第一区、且仅限于所述板的内表面的第一区。
2.根据权利要求1所述的端板，其中所述第一区限定在所述端板的中央区域中，所述第二区限定在所述端板的外侧区域中且围绕所述第一区。
3.根据权利要求1所述的端板，其中所述第一区和所述第二区位于大致平行于所述外表面的不同平面中。
4.根据权利要求2所述的端板，其中所述集电体的上表面与所述内表面相反且以第一固定距离与所述外表面间隔开，所述第二区以第二固定距离与所述外表面间隔开，且所述第一固定距离与所述第二固定距离不同。
5.根据权利要求4所述的端板，其中所述第一固定距离大于所述第二固定距离。
6.根据权利要求1所述的端板，其中所述集电体配置用于从所述燃料电池堆的多个燃料电池收集电流。
7.根据权利要求4所述的端板，其中所述集电体的所述上表面被赋形为大致凸形形状或凹形形状中的一种。
8.一种用于燃料电池堆的端板，所述端板由以下组成：
处于所述燃料电池堆中的多个燃料电池外部的板，所述板包括：
外表面，所述外表面背离所述燃料电池堆；以及
内表面，所述内表面至少具有密封区、与所述密封区间隔开并大致平行于所述密封区的中央区以及与所述密封区间隔开并大致平行于所述密封区的外侧区，所述中央区朝垂直且远离所述外表面的方向相对所述密封区突出第一固定距离，所述外侧区朝垂直且远离所述外表面的方向相对所述密封区突出第二固定距离，所述内表面设置成与所述外表面相反；以及
集电体，所述集电体配置成与所述燃料电池堆直接电连接、处于所述燃料电池堆中的多个燃料电池的外部、直接附接到且覆盖所述板的内表面的中央区、且仅限于所述板的内表面的中央区。
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