专利名称：燃料电池的单极端板及包括一所述板的燃料电池的制作方法
燃料电池的单极端板及包括一所述板的燃料电池技术领域
本发明的目的在于弥补所述缺点，而提出质子交换膜燃料电池用 的单极端板，其包括由冲压获得的双极半板装配体构成的双极板，且能以 比已知单极端板的制造方法更经济的方法被制造。[11为此，本发明的目的在于提出质子交换膜型燃料电池的单极端板， 所述单极端板包括连接至封闭板的阴极的或阳极的单极半板，所述单极半 板在其中央部分包括阴极的或阳极的活性区，并且如果所述单极半板为阴 极，则该单极半板在其周边部分包括至少两助燃剂盒，或者如果所述单极 半板为阳极，则该单极半板在其周边部分包括至少两燃料盒，各助燃剂盒 或燃料盒包括至少一通路，所述通路通向所述活性区的外部，以允许助燃 剂或燃料在所述单极半板侧于所述单极板的外部循环，所述助燃剂盒或燃 料盒不具有通向所述封闭板中央区的开口，从而所述封闭板的中央区既不 会被燃料也不会被助燃剂触及。[12优选地，至少所述单极半板在其周边包括至少两载热流体盒；并 且，所述单极半板的中央部分和所述封闭板的中央部分在它们之间界定出 载热流体的循环空间，该空间通过连接通路与所述载热流体盒相连通。[13所述封闭板的中央部分与阴极或阳极的单极半板的中央部分相 同，这取决于它所连接的单极半板相应地为阳极还是阴极。 [14所述封闭板可以是集流板。[15优选地，至少一装配端体包括按照本发明的一单极端板、及电流 的集流部件。[16所述集流部件例如是与所述单极端板的封闭板相接触的集流板。 [171此外，所述装配端体另外包括周边间的垫圏、与端板，其中所述 垫圏保证所述单极端板和所述电流的集流部件之间的密封性。
[18]本发明现将在以下根据附图、以非局限性方式被更明确地描述， 其中[19]—图1是质子交换膜燃料电池的一装配端体的后四分之三的透视 分解图；且[20]-图2是与图1所示相同的燃料电池的装配端体的前四分之三的 透视分解图。
具体实施方式
[21]图l和图2所示的燃料电池的装配端体由包括端板1、集流板2、 周边垫圏3及单极端板4叠合而构成，所述单极端板4包括用来与反应膜 电极组件相配合的活性表面41、以及用来与集流板2相接触的关闭后表面 42。[22]单极端板4由两半板410和420的装配体构成。根据装配端体是 用于设置在燃料电池的阴极端还是相应地阳极端的装配体，对应于活性表 面41的半板410为阴极或阳极的单极半板。该阴极或阳极的单极半板与燃 料电池双极板的阴极或阳极的单极半板相同。[23]阴极或阳极的单极半板410包括中央活性区411，所述中央活性区 由被边框412围绕的冲压而成的通路构成，其包括用于接收活性流体的开 口 413，如果单极半板为阴极半板，则所述活性流体为助燃剂，而如果单 极半板为阳极半板，则所述活性流体为燃料。[241用于使活性流体沿燃料电池纵向地循环的所述开口 413,通过通路 414被连接至通向单极半板外部的开口 415,从而允许通过集流开口 413 到达的活性流体进行循环，所述集流开口 413构成单极半板的中央活性区 411表面上的流体盒。[25]单极半板还包括周边开口 416,所述周边开口被用于形成经流体盒 413供给的活性流体的补充活性流体盒。当单极半板410为阴极时，流体 盒416被用来为电池提供燃料，而相反地，当单极半板为阳极时，流体盒 416被用来输送助燃剂。这些流体盒416不通向单极半板的表面，因而在 这种设置下，当供给电池流体时，单极半板410的活性表面411仅被供给 与相关单极端板的半板性质相对应的流体。[26单极端板4的第二表面42包括与位于活性表面上的单极板410互 补的单极板420，所述单极板420包括与双极板的中央活性区相同的中央 区421，如果单极半板410的中央活性区411为阳极，则所述中央活性区 421呈阴极类型，而相反地，如果半板410为阴极，则中央活性区421呈 阳极类型。半板420包括围绕中央区421的周边422。所述周边422如单 极半板410那样，包括相应的开口 423和426,这些开口用于与单极半板 410的开口 413和416相配合，以形成活性流体盒。构成封闭板的所述半 板420区别于单极半板之处仅在于任何构成流体盒的开口 423和426都 不通向中央区421的外部。[27]因此，由开口 423和426形成的流体盒所输送的活性流体不能够 触及所述封闭板的中央区421的外表面。[28单极半板410和封闭板420的两中央活性区411和421在它们之 间界定出允许载热流体循环的空间。所述空间通过开口 417和427被供给 载热流体，所述开口 417和427设置在单极半板410和封闭板420的周边 中，且用于形成冷却流体盒，这些冷却流体盒借助连通通路与界定于单极 半板和封闭板的两中央区之间的空间相连通。[29所获得的板组件是以金属制成的板，其以切割和冲压而成以获得 所希望的形状，并且连接至封闭板的单极半板通过例如尤其实施在板周边 的激光焊接等焊接方式被装配至所述封闭板。[301还将注意到，以上描述的单极端板的周边被设置成能够容纳保证 组件密封性的垫圏3。[31集流板2是金属平板，被用来与封闭板420的后表面相接触，从 而收集由燃料电池产生的电流。所述集流板在其中央部分包括连接柱头 (plot de connexion) 22，所述连接柱头能使燃料电池与操作电路相连接。[32最后，端板1 U本起机械作用的板。端板在其周边包括多个用 来容纳例如拉杆的开口 10,所述拉杆用于保证构成燃料电池的堆叠体在阴 极侧的端板与阳极侧的端板之间的紧固性。所述端板还在其中央包括孔 11，该孔用于使电连接柱头22通过，从而能够保证燃料电池向外部的电连 接。[33]可以不同的变型实现上述描述的堆叠体，尤其是设置在单极板上的且不用于为该单极板提供活性流体的开口可以被封闭。[34]此外，例如，燃料电池的外连接柱头可以直接被固定在单极端板 的封闭板上。在这种情况下，封闭板本身构成集流板。
权利要求
1.质子交换膜型燃料电池的单极端板(4)，其特征在于，所述单极端板包括连接至封闭板(42)的阴极的或阳极的单极半板(41)，所述单极半板在其中央部分包括阴极的或阳极的活性区(411)，并且如果所述单极半板为阴极，则该单极半板在其周边部分包括至少两助燃剂盒(413)，或者如果所述单极半板为阳极，则该单极半板在其周边部分包括至少两燃料盒，各助燃剂盒或燃料盒包括至少一通路(414)，所述通路通向所述活性区(411)的外部，以允许助燃剂或燃料在所述单极半板侧于所述单极板的外部循环，所述助燃剂盒或燃料盒不具有通向所述封闭板中央区的开口，从而所述封闭板的中央区既不会被燃料也不会被助燃剂触及。
2. 按照权利要求1所述的单极端板，其特征在于，至少所述单极半 板(41)在其周边包括至少两载热流体盒(417);并且，所述单极半板(41) 的中央部分(411)和所述封闭板(42)的中央部分(421)在它们之间界 定出载热流体的循环空间，该空间通过连接通路与所述载热流体盒相连通。
3. 按照权利要求2所述的单极端板，其特征在于，所述封闭板(42) 的中央部分(411)与阴极或阳极的单极半板的中央部分相同，这取决于它 所连接的单极半板相应地为阳极还是阴极。
4. 按照权利要求1至3中任一项所述的单极端板，其特征在于，所 述封闭板是集流板。
5. 燃料电池，其包括膜电极与双极板的交替堆叠体，所述膜电极和 双极板被紧持在阴极的装配端体与阳极的装配端体之间，其特征在于，至 少一装配端体包括按照权利要求1至4中任一项所述的单极端板(4 )、及 电流的集流部件。
6. 按照权利要求5所述的燃料电池，其特征在于，所述集流部件是与 所述单极端板的封闭板(42)相接触的集流板(2)。
7. 按照权利要求5或6所述的燃料电池，其特征在于，所述装配端 体另外包括周边间的垫圏(3)、与端板(1),其中所述垫圏保证所述单 极端板(4)和所述电流的集流部件(2)之间的密封性。
全文摘要
质子交换膜型燃料电池的单极端板(4)包括连接至封闭板(42)的阴极的或阳极的单极半板(41)。所述单极半板在其中央部分包括阴极的或阳极的活性区(411)，并且如果所述单极半板为阴极，则该单极半板在其周边部分包括至少两助燃剂盒(413)，或者如果所述单极半板为阳极，则该单极半板在其周边部分包括至少两燃料盒。各助燃剂盒或燃料盒包括至少一通路(414)，所述通路通向所述活性区(411)的外部，以允许助燃剂或燃料在所述单极半板侧于所述单极板的外部循环，所述助燃剂盒或燃料盒不具有通向所述封闭板中央区的开口，从而所述封闭板的中央区既不会被燃料也不会被助燃剂触及。
文档编号H01M8/24GK101233647SQ200680027356
公开日2008年7月30日 申请日期2006年6月23日 优先权日2005年6月28日
发明者F·罗伊, J-P·普瓦罗-克鲁弗齐耶 申请人:标致雪铁龙汽车股份有限公司;原子能委员会