用于燃料电池堆组件的热管理端板制造技术

燃料电池堆组件(100)具有正极端板(200)和负极端板(300)。端板(200，300)可由具有绝缘端板盖(210、310)和绝缘端板歧管(230、330)的中心结构元件(220、320)形成。多个阴极板(150)和多个燃料电池组件(250)可被排列在具有阴极板(150)和燃料电池组件(250)的交替模式的堆中，其中正极端板(200)和负极端板(300)被提供在阴极板和燃料电池组件的堆的任一端。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料电池堆组件的热管理端板
本公开属于燃料电池堆组件的端板的领域。特别地，本公开涉及用于向燃料电池堆组件提供热绝缘的装置和方法。
技术介绍
常规的电化学燃料电池将燃料和氧化剂转化为电能和反应产物。典型的燃料电池包括多个层，其包括被夹在阳极和阴极中间的离子转移膜以形成膜电极组件或MEA。将膜和电极层夹在中间的是用于将流体燃料输送至阳极的阳极流体流场板，以及用于将氧化剂输送至阴极并去除反应副产物的阴极流体流场板。流体流场板常规地被制造为具有在板的表面上形成的流体流道(如在呈现给多孔电极的表面中的凹槽或通道)。在正常运行条件下，质子交换膜燃料电池的典型单电池将提供0.5至1.0伏之间的输出电压。为了有效运行，许多应用和电气装置需要高压。这些升高的电压常规地通过串联连接多个单个电池以形成燃料电池堆而获得。为了减小堆的整体体积和重量，采用双极板布置以给一个电池提供阳极流体流场板，并给相邻电池提供阴极流体流场板。在板的每一侧提供合适的流场，在一侧承载燃料(例如氢气、或富氢气体)，并在另一侧承载氧化剂(例如空气)。双极板既不透气又导电的，且从而确保反应气体的有效分离，同时在电池之间提供导电的互联。流体常规地通过公共歧管的方式递送到每个流体流场板，歧管沿堆的高度向下行进，歧管由每个连续的板中的对齐孔形成。单燃料电池的面积可以从几平方厘米到几百平方厘米不等。堆可以由使用双极板串联的几个电池到几百个电池组成。两个集电器板(在整个燃料电池堆的每一端各一个)用于提供与外部电路的连接。组装燃料电池堆有许多重要的考虑因素。首先，必须正确定位单个层或板，以确保气流通道和歧管处于正确对齐。其次，相邻板之间的接触压力用于在歧管和气体流动通道中的各个元件之间形成气密密封。常规地，气密性密封包括位于板的预定面的表面上的可压缩垫圈。因此，为了确保适当的气密密封，必须对堆中的所有板施加适当的压缩力，其正交于堆中的板的表面平面，以确保所有垫圈和密封表面均被适当压缩。第三，压缩力对于确保相邻层之间的良好电气连通性至关重要。在堆的外端，通常部署基本上刚性的端板，用于合适压缩力的施加，以将堆保持在其组装状态。为了燃料电池堆的最佳性能，横跨每个燃料电池的MEA的压缩必须足够高，以避免由于欧姆损耗而产生的较高的接触电阻和较低的效率。还期望横跨每个燃料电池的表面提供每个MEA的均匀压缩，以避免形成施加在MEA上的剪切应力，该剪切应力将由于MEA的针刺穿孔(pin-holing)而导致电池故障。贯穿燃料电池堆的压缩的均匀性对于电池堆的电气性能很重要，这受到贯穿电池堆的电气变化的限制，其中在一对端板之间承受数吨的压缩力时，堆中可以包含数十个或数百个燃料电池。重要的是无论在横向上跨过每个板的宽度还是纵向上沿着每个板的每个流动通道的长度都避免在制造和组装工艺期间引入任何变化或避免形成非均匀部件厚度，因为这些变化可在具有数十或数百个重复的部件层的贯穿燃料电池堆中导致均匀性问题。此外，为了燃料电池堆的最佳性能，必须使堆内的燃料电池之间的温度变化最小化，并且对于商业应用而言，与运行环境和气候的宽范围温度兼容性是必要的。因此，需要用于燃料电池堆的改进的端板，其可以提供用于商业应用的必要功能。本公开针对这些和其它重要需求。
技术实现思路
本公开提供了用于燃料电池堆组件的端板的方面，端板包括具有顶面和底面的中心结构元件、覆盖顶面的端板盖以及覆盖底面的端板歧管。端板可具有由铝形成的中心结构元件。端板可具有由对位芳族聚酰胺合成纤维或碳纤维复合材料形成的中心结构元件。端板可具有由电绝缘材料形成的端板盖、端板歧管、或两者。电绝缘材料是PC-ABS共混物、PET、玻璃填充的PET、PA6、玻璃填充的PA6、PBT、PEI、或它们的混合物。端板盖和端板歧管可经由多个卡扣夹(snapclip)通过中心结构元件的部分可释放地彼此接合。中心结构元件可以形成有肋芯结构(rib-and-core)或蜂窝状结构，肋芯结构或蜂窝状结构具有从顶面延伸到底面形成的空隙。端板歧管可提供有肋状结构，以提供从第一侧边缘到相对侧边缘的气流通道。在一些实施方案中，端板可以是具有正极端板歧管的正极端板，正极端板歧管具有形成为笔直的气流通道的气流通道。在其它实施方案中，端板可以是具有负极端板歧管的负极端板，负极端板歧管具有形成为正弦波状气流通道的气流通道。本公开提供了燃料电池堆组件的方面，燃料电池堆组件包括如本文所述的正极端板、如本文所述的负极端板、被排列在具有阴极板和燃料电池组件的交替模式的堆中的多个阴极板和多个燃料电池组件。正极端板和负极端板可以被提供在阴极板和燃料电池组件的堆的任一端上。堆中的最终阴极板可以与正极端板相邻。负极端板可以与第一燃料电池组件相邻。燃料电池堆组件可以在正极端板和负极板之间处于压缩力作用下。燃料电池堆组件可具有提供有气流通道的正极端板和负极端板。正极端板的气流通道可形成为具有从第一侧边缘到相对侧边缘的直壁的气流通道，且负极端板的气流通道可形成为从第一侧边缘到相对侧边缘的正弦波状气流通道。可以直接从每个端电池或经由被布置在每个端电池和相邻端板之间的集电器板实现集电。如所附权利要求书中所定义，一般描述和以下详细描述仅是示例性和说明性的，并且不限制本公开。鉴于如本文所提供的本公开的详细描述，本公开的其它方面对于本领域技术人员将是显而易见的。附图说明当结合附图阅读时，将进一步理解本
技术实现思路
以及以下详细描述。为了示例本公开，在附图中示出本公开的示例性实施方案；然而，本公开不限于所公开的具体方法、成分和装置。在附图中，相同的附图标记在所有不同的视图中指示相应的部分。所有标注和注释通过引用并入本文，就如同在本文中进行充分阐述一样。另外，附图不一定按比例绘制。在附图中：图1示例了本公开的燃料电池组件的部件的分解侧视图的方面；图2示例了本公开的正极端板的部件的分解侧视图的方面；和图3示例了本公开的负极端板的部件的分解侧视图的方面。具体实施方式通过参考以下结合附图和实例的详细描述，可以更容易地理解本公开，并且附图和示例构成本公开的一部分。应当理解，本公开不限于本文描述和/或示出的具体装置、方法、应用、条件或参数，并且本文所使用的术语仅出于通过实例描述特定示例的目的，并非意图在限制要求保护的公开。而且，如在包括所附权利要求书的说明书中所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数，并且除非上下文明确指出，否则对特定数值的引用至少包括该特定值。如本文所用，术语“多个”是指多于一个。当表达值的范围时，另一示例包括来自一个特定值和/或至另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解的是，特定值形成另一示例。所有范围都是包含性的和可组合的。应当理解，为清楚起见，本文在单独的示例的上下文中描述的本公开的某些特征也可以以单个示例性实施方案来组合提供。相反，为简洁起见，在单个示例性实施方案的上下文中描述的本公开的各种特征也可以单独地或以任何子组合方式提供。此外，在范围内陈述的值的引用包括该范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.负极端板(300)，所述负极端板(300)包括：/n中心结构元件(320)，所述中心结构元件(320)具有顶面(322)和底面(321)；/n负极端板盖(310)，所述负极端板盖(310)覆盖所述顶面(322)；以及/n负极端板歧管(330)，所述负极端板歧管(330)覆盖所述底面(321)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180418 GB 1806344.61.负极端板(300)，所述负极端板(300)包括：
中心结构元件(320)，所述中心结构元件(320)具有顶面(322)和底面(321)；
负极端板盖(310)，所述负极端板盖(310)覆盖所述顶面(322)；以及
负极端板歧管(330)，所述负极端板歧管(330)覆盖所述底面(321)。


2.权利要求1所述的负极端板，其中：
所述中心结构元件(320)由铝形成。


3.权利要求1所述的负极端板，其中：
所述中心结构元件(320)由对位芳族聚酰胺合成纤维或碳纤维复合材料形成。


4.权利要求1所述的负极端板，其中：
所述负极端板盖(310)、负极端板歧管(330)、或两者均由电绝缘材料形成。


5.权利要求4所述的负极端板，其中：
所述电绝缘材料是PC-ABS共混物、PET、玻璃填充PET、PA6、玻璃填充PA6、PBT、PEI、或它们的混合物。


6.权利要求4所述的负极端板，其中：
所述电绝缘材料是玻璃填充的PET。


7.前述权利要求中任一项所述的负极端板，其中：
所述负极端板盖(310)和负极端板歧管(330)经由多个卡扣夹通过所述中心结构元件(320)的部分可释放地彼此接合。


8.前述权利要求中任一项所述的负极端板，其中：
所述中心结构元件(320)形成有肋芯结构或蜂窝结构，所述肋芯结构或蜂窝结构具有从所述顶面(321)延伸到所述底面(322)形成的空隙。


9.前述权利要求中任一项所述的负极端板，其中：
所述负极端板歧管(330)提供有肋状结构，以提供从第一侧边缘(331)到相对侧边缘(332)的气流通道。


10.权利要求9所述的负极端板，其中所述气流通道形成为正弦波状的气流通道。


11.正极端板(200)，所述正极端板(200)包括：
中心结构元件(220)，所述中心结构元件(220)具有顶面(221)和底面(222)；
正极端板盖(210)，所述正极端板盖(210)覆盖所述顶面(221)；以及
正极端板歧管(230)，所述正极端板歧管(230)覆盖所述底面(222)。


12.权利要求11所述的正极端板(200)，其中：
所述中心结构元件(220)由铝形成。


13.权利要求11所述的正极端板(200)，其中：
所述中心结构元件(220)由对位芳族聚酰胺合成纤维或碳纤维复合材料形成。


14.权利要求11所述的正极端板(200)，其中：
所述正极端板...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·朗利，J·科尔，
申请(专利权)人：智能能源有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB