本发明涉及一种通道流路公用化式燃料电池分离板、燃料电池分离板组装体及燃料电池堆，尤其，涉及由应用通道流路(flowfield)的公用化设计的燃料电池分离板和在由于叠层的压紧状态下也不降低通道流路的性能的双重垫片式燃料电池分离板组装体构成的燃料电池堆。
背景技术：
通常，燃料电池堆安装在燃料电池车辆上，并且所述燃料电池堆使氢气和氧气产生电化学反应来产生水以发电，从而产生车辆的动力。
为此，所述燃料电池堆包括由电极膜连接体(membrane-electrodeassembly)、气体扩散层(gasdiffusionlayer)及分离板构成的单元电池作为主要部件。
具体而言，所述电极膜连接体位于燃料电池堆的最中心部分，且具有在聚合物电解质膜的两侧涂布催化剂层而成的形式。所述气体扩散层位于电极膜连接体的外侧部分。所述分离板堆叠在气体扩散层的外侧部分，并且形成用于空气极/氢气极的气体通道和用于冷却水的水通道的双重通道流路(flowfield)，以便供应空气极/氢气极分离板和冷却水，从而，供应燃料并排出由反应产生的水。所述垫片以位于分离板和气体扩散层之间的方式连接到分离板。所述单元电池由一张电极膜连接体、两张气体扩散层及两张分离板构成，并且通过层叠几十到几百个单元电池来能够确保燃料电池堆所需的规模的输出功率。
尤其，在层叠几十到几百个单元电池的过程中，所述垫片对于分离板形成气密，从而，通过对于分离板的气密性能可以防止流过分离板的通道流路的氢气、空气及冷却水的泄漏。
并且，所述分隔板由空气极/氢气极分离板和用于供应冷却水的分隔板组成，且通过形成对于用于空气极/氢气极的气体通道和用于冷却水的水通道的双重通道流路(flowfield)来供应燃料并排出由反应产生的水。
发明的内容
发明要解决的问题
然而，所述分离板被分为用于气体/水通道的空气极/氢气极分离板和冷却水分离板，从而增加模具的设计和数量。
作为一例，为了开发具有一个规格的燃料电池堆，不可避免地需要开发一套空气极/氢气极分离板和一套用于冷却水的分离板即共有两套或更多的分离板模具，而这些分离板模具开发数量增加带来成本增加。
鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种通道流路公用化式燃料电池分离板和燃料电池堆，其反映了在歧管供应气体和冷却水，使得通过通道流路各个流体不会彼此干涉的结构，从而，在一个分离板上以公用化的模具和形状实现通道流路设计，从而金属分离板被制成通过公用化的通道流路具有相同的形状的一套模具，由此，与双重通道流路相比，降低成本。
而且，所述垫片通过在层叠几十到几百个单元电池的单元电池连接过程中由于分离板和电极膜连接体的压紧现象和在连接电池之后由于分离板和气体扩散层的结合的压紧现状被压缩，从而不可避免使通道流路变窄。
结果，分离板的通道流路变窄，因此，在确保气密性能的反面，引起氢气、空气及冷却水的流动性能降低。
通常，由于垫片的过渡压紧引起的通道流路缩小可以通过将额外的支撑构件位于分离板和气体扩散层之间来解决，但在这种方式由于支撑构件的插入而需要以在气体扩散层上通过支撑线的方式构成，因此，通道流路变得复杂，尤其，不可避免地造成通道流路的压力损失。
因此，需要制造没有使通道流路变窄或引起压力损失的通道流路复杂化的分离板。
因此，鉴于上述情况，本发明提供一种双重垫片式燃料电池分离板组装体，其通过包括双重垫片来使得，即使在单元电池连接过程中和在连接之后产生的压紧现象下，通道流路也不会变窄，尤其，不采用额外的支撑构件也能够确保通道流路的气密性能，由此，可以防止由于流路形状的复杂化引起的通道流路的压力损失。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明的燃料电池分离板包括通道流路，所述通道流路与歧管连接，所述歧管形成各个氢气、空气及冷却水的出入口，所述通道流路使所述氢气、所述空气及所述冷却水的各个流动相互不干涉，从而以通道流路公用化形式构成。
作为一优选实施例，所述通道流路被分为氢气通道、空气通道及冷却水通道，所述氢气通道通过连接所述氢气的出入口来形成所述氢气的流动，所述空气通道通过连接所述空气的出入口来形成所述空气的流动，所述冷却水通道通过连接所述冷却水的出入口来形成所述冷却水的流动，各个所述氢气通道、所述空气通道及所述冷却水通道互不连接。
作为一优选实施例，所述氢气的入口、所述空气的出口及所述冷却水的入口布置在一起，所述冷却水的入口将所述氢气的出口和所述空气的入口分为上方和下方，且所述氢气的出口、所述空气的入口及所述冷却水的出口布置在一起，所述冷却水的出口将所述氢气的入口和所述空气的出口分为上方和下方，所述歧管被分为左歧管和右歧管，所述氢气的出口、所述空气的入口及所述冷却水的出口位于所述左歧管，且所述氢气的入口、所述空气的出口及所述冷却水的入口位于右歧管，所述氢气通道、所述空气通道及所述冷却水通道分别连接在所述左歧管与所述右歧管之间。
作为一优选实施例，所述氢气的出口在所述冷却水的出口上方与所述氢气通道的一侧连接，而所述氢气的入口在所述冷却水的入口下方与所述氢气通道的另一侧连接，所述空气的出口在所述冷却水的入口上方与所述空气通道的一侧连接，而所述空气的入口在所述冷却水的出口下方与所述空气通道的另一侧连接，所述冷却水的入口和所述冷却水的出口在相同的位置与所述冷却水通道连接。
作为一优选实施例，所述氢气的入口在所述歧管包括氢气重返通道部和氢气重返路径部，所述氢气进入所述氢气重返通道部中，且从所述氢气通道出来的所述氢气通过所述氢气重返路径部，所述氢气的出口在所述歧管包括氢气排出通道部和氢气排出路径部，所述氢气从所述氢气排出通道部出来，且所述氢气通过所述氢气通道进入所述氢气排出路径部中。
作为一优选实施例，所述氢气排出路径部和所述氢气重返路径部分别由相互隔开的前方裂缝和后方裂缝构成，所述氢气在所述歧管进入所述前方裂缝，而所述氢气在所述歧管从所述后方裂缝出来。所述空气的入口在所述歧管包括空气重返通道部和空气重返路径部，所述空气进入所述空气重返通道部，且从所述空气通道出来的所述空气通过所述空气重返路径部。所述空气的出口在所述歧管包括空气排出通道部和空气排出路径部，所述空气从所述空气排出通道部出来，而进入所述空气通道的所述空气通过空气排出路径部。
作为一优选实施例，所述空气排出路径部和所述空气重返路径部分别由相互隔开的前方裂缝和后方裂缝构成，所述空气在所述歧管进入所述前方裂缝，而所述空气通过所述歧管从所述后方裂缝出来。
作为一优选实施例，所述冷却水的入口在所述歧管包括冷却水重返通道部和冷却水路径部，所述冷却水进入所述却水重返通道部中，且从所述冷却水通道出来的所述冷却水在冷却水路径部流动，所述冷却水的出口在所述歧管包括冷却水排出通道部和冷却水排出路径部，所述冷却水从冷却水排出通道部出来，且进入所述冷却水通道的所述冷却水在冷却水排出路径部流动。
作为一优选实施例，所述歧管和所述通道流路由垫片法兰包围。
并且，为了达到如上所述的目的，本发明的燃料电池分离板包括：左歧管，形成氢气通过氢气排出通道部和氢气排出路径部出来的流动，还形成空气进入空气重返通道部和空气重返路径部的流动，还形成冷却水通过冷却水排出通道部和冷却水路径部出来的流动；右歧管，形成氢气进入氢气重返通道部和氢气重返路径部的流动，还形成空气通过空气排出通道部和空气排出路径部出来的流动，还形成冷却水进入冷却水重返通道部和冷却水路径部的流动；通道流路，位于所述左歧管与所述右歧管的中间，使所述左歧管和所述右歧管连接，且使所述氢气、所述空气及所述冷却水的各个流动相互不干涉；及垫片法兰，包围所述左歧管、所述通道流路及所述右歧管来形成轮廓。
作为一优选实施例，所述冷却水排出通道部和所述冷却水路径部将所述氢气排出通道部和所述氢气排出路径部以及所述空气重返通道部和所述空气重返路径部分为上方和下方，且所述冷却水重返通道部和所述冷却水路径部将所述氢气重返通道部和所述氢气重返路径部以及所述空气排出通道部和所述空气排出路径部分为上方和下方。
作为一优选实施例，所述氢气排出通道部和所述氢气排出路径部连接到使所述氢气重返通道部和所述氢气重返路径部连接的氢气通道，所述空气排出通道部和所述空气排出路径部连接到使所述空气重返通道部和所述空气重返路径部连接的空气通道，所述冷却水排出通道部和所述冷却水路径部连接到使所述冷却水重返通道部和所述冷却水路径部连接的冷却水通道，而且，各个所述氢气通道、所述空气通道及所述冷却水通道在互不连接的状态下形成为所述通道流路。
作为一优选实施例，所述氢气排出路径部和所述氢气重返路径部以及所述空气排出路径部和所述空气重返路径部分别由相互隔开的前方裂缝和后方裂缝构成，所述氢气进入所述前方裂缝，而所述氢气从所述后方裂缝出来。
而且，为了如上所述的目的，本发明的燃料电池堆包括：燃料电池分离板，所述燃料电池分离板包括通道流路，所述通道流路位于形成各个氢气、空气及冷却水的出入口的左歧管与右歧管之间，且所述通道流路使从所述左歧管连接到所述右歧管的所述氢气的流动、从所述右歧管连接到所述左歧管的所述空气的流动及从所述左歧管连接到所述右歧管的所述冷却水的流动相互不干涉；及单位电池，采用所述燃料电池分离板、电极膜连接体和气体扩散层来生成输出。
并且，为了达到如上所述的目的，本发明的燃料电池分离板组装体包括子垫片和主垫片，所述子垫片通过包围形成在燃料电池分离板的氢气、空气及冷却水的流动路径周围来形成密封区域；及主垫片，通过包围各个氢气流动路径、空气流动路径及冷却水流动路径来形成轮廓，使得所述流动路径被分为所述氢气流动路径、所述空气流动路径及所述冷却水流动路径。
作为一优选实施例，所述子垫片由橡胶或硅酮材料形成，以与所述燃料电池分离板的所述轮廓的宽度相同的形状叠加在所述燃料电池分离板的整个轮廓上来包围所述主垫片。
作为一优选实施例，所述主垫片通过相对于中心区域形成在左右两侧的左歧管线和右歧管线形成所述流动路径的轮廓，且通过连接所述左歧管线和所述右歧管线的轮廓线形成环(loop)，且通过内侧连接线在所述轮廓线的内侧位置使所述左歧管线和所述右歧管线分别与所述轮廓线连接。
作为一优选实施例，所述主垫片通过相对于中心区域形成在左右两侧的左歧管线和右歧管线形成所述流动路径的轮廓，且通过连接所述左歧管线和所述右歧管线的轮廓线形成内侧环(insideloop)，而通过包围所述轮廓线的子轮廓线形成外侧环(outsideloop)，且通过外侧连接线(32-2)使所述轮廓线和所述子轮廓线相连接。
并且，为了达到上述目的，本发明的燃料电池分离板组装体包括：燃料电池分离板，形成氢气、空气及冷却水的流动路径，一侧面形成为反应面而另一侧面形成为冷却面；反应面垫片，位于所述反应面，且由反应面主垫片和反应面子垫片构成，所述反应面主垫片通过包围所述流动路径的轮廓形成对于所述流动路径的气密，所述反应面子垫片包围所述反应面主垫片来形成对于所述反应面的气密；以及冷却面垫片，位于所述冷却面，且由冷却面主垫片和冷却面子垫片形成，所述冷却面主垫片通过包围所述流动路径的轮廓形成对于所述流动路径的气密，所述冷却面子垫片通过包围所述冷却面主垫片来形成对于所述冷却面的气密。
作为一优选实施例，所述反应面子垫片和所述冷却面子垫片分别由橡胶或硅酮材料形成，且具有与所述燃料电池分离板的轮廓的宽度相同的宽度。
作为一优选实施例，所述反应面主垫片通过相对于中心区域形成在左右两侧的左歧管线和右歧管线形成所述流动路径的轮廓，且通过连接所述左歧管线和所述右歧管线的轮廓线形成环(loop)，而通过呈
作为一优选实施例，所述冷却面主垫片通过相对于中心区域形成在左右两侧的左歧管线和右歧管线形成所述流动路径的轮廓，且通过连接所述左歧管线和所述右歧管线的轮廓线形成内侧环(insideloop)，而通过包围所述轮廓线的子轮廓线形成外侧环(outsideloop)，且还形成呈“-”状的外侧连接线，所述外侧连接线使所述轮廓线和所述子轮廓线相连接。
作为一优选实施例，所述燃料电池分离板包括：左歧管，形成氢气通过氢气排出通道部和氢气排出路径部出来的流动，还形成空气进入空气重返通道部和空气重返路径部的流动，还形成冷却水通过冷却水排出通道部和冷却水路径部出来的流动；右歧管，形成氢气进入氢气重返通道部和氢气重返路径部的流动，还形成空气通过空气排出通道部和空气排出路径部出来的流动，还形成冷却水进入冷却水重返通道部和冷却水路径部的流动；通道流路，位于所述左歧管与所述右歧管的中间，使所述左歧管和所述右歧管连接，且使所述氢气、所述空气及所述冷却水的各个流动相互不干涉；及垫片法兰，包围所述左歧管、所述通道流路及所述右歧管来形成轮廓。
发明的效果
以往由于分别制造空气极/氢气极分离板和用于供给冷却水的分离板，因此，为了开发一个规格的燃料电池堆需要开发空气极/氢气极分离板一套和用于冷却水的分离板一套，即共有两套或更多的分离板模具，然而，根据本发明，通过能够使一套的相同的形状对称来应用的歧管部和设计改善，无需额外的模具，可以仅通过开发共有一套的模具来制造分离板。
并且，本发明应用于燃料电池分离板中的金属分离板，从而可以大大降低制造金属分离板所需的费用。
并且，本发明的燃料电池堆被制成大大降低制造费用的金属分离板，从而，不仅可以降低成本，而且可以实现价格竞争力。
并且，本发明的燃料电池分离板对垫片附加设置子垫片来形成双层气密结构，从而，即使在堆叠从几十到几百个单元的单元电池的堆叠情况下，通道流路也不会变窄。
并且，本发明的燃料电池分离板使子垫片位于分离板的最外围部分，从而，能够解决在采用额外的支撑构件时引起通道流路的压力损失的通道形状的复杂化问题。
并且，本发明的燃料电池分离板通过使子衬垫由橡胶或硅酮材料的密封材料形成，从而，可以在紧固电池的过程中弥补并校正由于制造大面积分离板而导致的分离板的平坦度(由于回弹引起的翘曲)。
并且，本发明的燃料电池堆由双重气密结构的金属分离板或碳复合材料分离板制成，从而，可以持续保持气密性能和通道流路性能。
附图说明
图1为根据本发明的第一实施例的通道流路公用化式燃料电池分离板的结构图。
图2为根据本发明的第一实施例的通道流路公用化式燃料电池分离板的氢气流动状态。
图3为根据本发明的第一实施例的通道流路公用化式燃料电池分离板的空气流动状态。
图4为根据本发明的第一实施例的通道流路公用化式燃料电池分离板的冷却水流动状态。
图5为采用根据本发明的第一实施例的通道流路公用化式燃料电池分离板的燃料电池堆的结构图。
图6为根据本发明的第二实施例的双重垫片式燃料电池分离板组装体的结构图。
图7为根据本发明的第二实施例的燃料电池分离板的反应面侧垫片结构图。
图8为根据本发明的第二实施例的燃料电池分离板的冷却面侧垫片结构图。
图9为根据本发明的第二实施例的燃料电池分离板的结构图。
标号说明
10：燃料电池分离板
10-1：反应面
10-2：冷却面
10-3：上部燃料电池分离板
10-4：下部燃料电池分离板
2-1：左歧管
2-2：右歧管
3-1：氢气排出通道部
3-2：氢气重返通道部
4-1：氢气排出路径部
4-2：氢气重返路径部
4a、6a：前方裂缝
4b、6b：后方裂缝
5-1：空气排出通道部
5-2:空气重返通道部
6-1：空气排出路径部
6-2:空气重返路径部
7-1：冷却水排出通道部
7-2:冷却水重返通道部
7a：冷却水路径部
8：通道流路
8-1：氢气通道
8-2：空气通道
8-3：冷却水通道
9：垫片法兰
20-1：反应面垫片
20-2：冷却面垫片
30：反应面主垫片
30-1、50-1：左歧管线
30-2、50-2：右歧管线
31-1：轮廓线
31-2：子轮廓线
32-1：内侧连接线
32-2：外侧连接线
33-1：氢气排出通道部线
33-2：氢气重返通道部线
34：歧管连接线
35-1：空气排出通道部线
35-2：空气重返通道部线
36：外缘连接线
40：反应面子垫片
50：冷却面主垫片
60：冷却面子垫片
70：电极膜连接体
80：气体扩散层
80-1：上部气体扩散层
80-2：下部气体扩散层
90：垫片
100：密封件
200：燃料电池分离板组装体
1000：燃料电池堆
具体实施方式
在下文中，参考附图，会对本发明的实施例进行详细描述，上述实施例由本发明所属领域的技术人员可以多种其它方式实施，因此，本发明并不限于上述实施例。
参照图1，燃料电池分离板10在预定形状的左右侧部分形成左歧管2-1且在右侧形成形成右歧管2-2，而在其中间部分形成连接左歧管2-1和右歧管2-2的通道流路8，且以包围左歧管2-1、右歧管2-2及通道流路8的垫片法兰9形成轮廓。
尤其，所述左歧管2-1和所述右歧管2-2分别呈相同的形状，所述通道流路8以使氢气、空气及冷却水的各个流动相互不干涉的方式从左歧管2-1连接到右歧管2-2或从右歧管2-2连接到左歧管2-1。结果，燃料电池分离板10使用左歧管2-1和右歧管2-2来具有通道流路公用化形式，从而大大降低模具设计费用和分离板制造费用。
具体而言，所述左歧管2-1包括氢气排出通道部3-1、氢气排出路径部4-1、空气重返通道部5-2、空气重返路径部6-2、冷却水排出通道部7-1及冷却水路径部7a。其中，“排出”是指排出来的出口，而“重返”是指重新进入的入口。
作为一个例子，所述氢气排出通道部3-1和所述氢气排出路径部4-1通过在左歧管2-1的主体表面中钻出而形成，而所述氢气排出路径部4-1由相互间隔的前方裂缝4a和后方裂缝4b构成。在布局方面，通过将氢气排出通道部3-1和氢气排出路径部4-1连续排列在一条直线上，从而以间隔的方式位于氢气排出通道部3-1的前方裂缝4a和后方裂缝4b靠近通道流路8侧。尤其，所述氢气排出通道部3-1中朝向冷却水排出通道部7-1的部分就像被削一样大致呈
作为一个例子，所述空气重返通道部5-2和所述空气重返路径部6-2通过在左歧管2-1的主体表面中钻出而形成，而所述空气重返路径部6-2由相互间隔的前方裂缝6a和后方裂缝6b构成。在布局方面，通过将空气重返通道部5-2和空气重返路径部6-2连续排列在一条直线上，从而以间隔的方式位于空气重返通道部5-2的前方裂缝6a和后方裂缝6b靠近通道流路8侧。尤其，所述空气重返通道部5-2中朝向冷却水排出通道部7-1的部分就像被削一样大致呈
作为一个例子，所述冷却水排出通道部7-1划分氢气排出通道部3-1和空气重返通道部5-2，而所述冷却水路径部7a划分氢气排出路径部4-1和空气重返路径部6-2。尤其，所述冷却水排出通道部7-1以在左歧管2-1的主体表面中钻出而成的孔的形式形成，反而，所述冷却水路径部7a在左歧管2-1的主体表面上形成为凹槽。
因此，所述左歧管2-1将冷却水排出通道部7-1作为中间区域使氢气排出通道部3-1和空气重返通道部5-2成对称，从而大致呈“ε”状。
具体而言，所述右歧管2-2包括氢气重返通道部3-2、氢气重返路径部4-2、空气排出通道部5-1、空气排出路径部6-1、冷却水重返通道部7-2及冷却水路径部7a。其中，“排出”是指排出来的出口，而“重返”是指重新进入的入口。
作为一个例子，所述氢气重返通道部3-2和所述氢气重返路径部4-2通过在右歧管2-2的主体表面中钻出而形成，而所述氢气重返路径部4-2由相互间隔的前方裂缝4a和后方裂缝4b构成。在布局方面，通过将氢气重返通道部3-2和氢气重返路径部4-2连续排列在一条直线上，从而以间隔的方式位于氢气重返通道部3-2的前方裂缝4a和后方裂缝4b靠近通道流路8侧。尤其，所述氢气重返通道部3-2中朝向冷却水重返通道部7-2的部分就像被削一样大致呈
作为一个例子，所述空气排出通道部5-1和所述空气排出路径部6-1通过在右歧管2-2的主体表面中钻出而形成，而所述空气排出路径部6-1由相互间隔的前方裂缝6a和后方裂缝6b构成。在布局方面，通过将空气排出通道部5-1和空气排出路径部6-1连续排列在一条直线上，从而以间隔的方式位于空气排出通道部5-1的前方裂缝6a和后方裂缝6b靠近通道流路8侧。尤其，所述空气排出通道部5-1中朝向冷却水重返通道部7-2的部分就像被削一样大致呈
作为一个例子，所述冷却水重返通道部7-2划分氢气重返通道部3-2和空气排出通道部5-1，而所述冷却水路径部7a划分氢气重返路径部4-2和空气排出路径部6-1。尤其，所述冷却水重返通道部7-2以在右歧管2-2的主体表面中钻出而成的孔的形式形成，反而，所述冷却水路径部7a在右歧管2-2的主体表面上形成为凹槽。其中，“排出”是指排出来的出口，而“重返”是指重新进入的入口。
因此，所述右歧管2-2将冷却水重返通道部7-2作为中间区域使氢气重返通道部3-2和空气排出通道部5-1成对称，从而大致呈“反转ε”状。
具体而言，所述通道流路8被分为形成氢气极的氢气流动的氢气通道8-1、形成空气极的空气流动的空气通道8-2及形成冷却水流动的冷却水通道8-3。因此，所述通道流路8供应燃料并排出由反应产生的水。在此，虽然氢气通道8-1、空气通道8-2及冷却水通道8-3仅用一条线简单表示，但实际上以多个通道具有复杂的结构。
具体而言，所述垫片法兰9通过包围左歧管2-1、通道流路8及右歧管2-2来形成燃料电池分离板10的轮廓，且在燃料电池分离板10与电极膜连接体和气体扩散层形成单位电池时，所述垫片法兰9提供放置用于气密的垫片的空间。
另一方面，图2至图4分别示意性示出燃料电池分离板10的氢气、空气及冷却水的流动状态。其中，以将燃料电池分离板10的两面分为上面(暴露部分)和背面(非暴露部分)的方式进行描述。并且，①、②、③、④、⑤、⑥、⑦分别表示流动顺序。
参照图2，氢气通道8-1通过将左歧管2-1的氢气排出通道部3-1和氢气排出路径部4-1连接到右歧管2-2的氢气重返路径部4-2和氢气重返通道部3-2来使氢气从左歧管2-1流向右歧管2-2，从而作为燃料供应氢气。作为一个例子，氢气从氢气排出通道部3-1排出到上面，然后通过氢气排出路径部4-1的前方裂缝4a进入背面，然后通过后方裂缝4b排出到上面来从左歧管2-1侧脱离，接着，通过氢气通道8-1流向右歧管2-2侧，之后，从右歧管2-2侧通过后方裂缝4b进入背面，然后通过前方裂缝4a排出到上面，再通过氢气重返通道部3-2进入背面，从而形成作为燃料供应的流动路径。
参照图3，空气通道8-2通过将右歧管2-2的空气排出通道部5-1和空气排出路径部6-1连接到左歧管2-1的空气重返路径部6-2和空气重返通道部5-2来使空气从右歧管2-2流向左歧管2-1，从而作为燃料供应空气。作为一个例子，空气从空气排出通道部5-1排出到上面，然后通过空气排出路径部6-1的前方裂缝6a进入背面，然后通过后方裂缝6b排出到上面来从右歧管2-2侧脱离，接着，通过空气通道8-2流向左歧管2-1侧，之后，从左歧管2-1侧通过后方裂缝6b进入背面，然后通过前方裂缝6a排出到上面，再通过空气重返通道部5-2进入背面，从而形成作为燃料供应的流动路径。
参照图4，冷却水通道8-3通过将左歧管2-1的冷却水排出通道部7-1和冷却水路径部7a连接到右歧管2-2的冷却水路径部7a和冷却水重返通道部7-2来使由反应产生的水变成冷却水并从左歧管2-1流向右歧管2-2起冷却作用，之后，向外部排出冷却水。作为一个例子，冷却水从冷却水排出通道部7-1排出到上面，沿着冷却水路径部7a从左歧管2-1侧脱离，接着，通过冷却水通道8-3流向右歧管2-2侧，然后从右歧管2-2侧沿着冷却水路径部7a流向冷却水重返通道部7-2，从冷却水重返通道部7-2进入背面，从而形成排出到外部的流动路径。
因此，氢气从左歧管2-1流向右歧管2-2，空气从右歧管2-2流向左歧管2-1，冷却水从左歧管2-1流向右歧管2-2。
另一方面，参照图5，燃料电池堆1000将燃料电池分离板10、电极膜连接体70、气体扩散层80、垫片90及密封件100用作一个单位电池。堆叠数十到数百个所述单元电池，以便能够确保燃料电池堆1000所需的规模的输出。其中，所述燃料电池分离板10与通过图1至图4描述的燃料电池分离板10相同。
具体而言，所述单位电池由一张电极膜连接体70、两张气体扩散层80及两张燃料电池分离板10构成。其中，所述燃料电池分离板10被分为上部燃料电池分离板10-3和下部燃料电池分离板10-4并层叠在气体扩散层80的外侧部分。所述电极膜连接体70位于燃料电池堆1000的最中心部分，且具有在聚合物电解质膜的两侧涂布催化剂层而成的形式。所述气体扩散层80被分为上部气体扩散层80-1和下部气体扩散层80-2并位于电极膜连接体70的外侧部分。所述垫片90位于上部燃料电池分离板10-3和下部燃料电池分离板10-4的垫片法兰9并被压缩变形，以形成气密。所述密封件100位于上部燃料电池分离板10-3与下部气体扩散层80-2之间并被压缩变形，以形成气密。
如上所述，根据本实施例的燃料电池堆采用燃料电池分离板，所述燃料电池分离板10位于形成各个氢气、空气及冷却水的出入口的左歧管2-1与右歧管2-2之间，且包括使从所述左歧管2-1连接到所述右歧管2-2的所述氢气的流动、从所述右歧管2-2连接到所述左歧管2-1的所述空气的流动及从所述左歧管2-1连接到所述右歧管2-2的所述冷却水的流动相互不干涉的通道流路8，从而，由于仅使用相同的形状的一套模具而易于设计，降低成本。
另一方面，参照图6，燃料电池分离板组装体200由燃料电池分离板10、反应面垫片20-1及冷却面垫片20-2构成。
具体而言，所述燃料电池分离板10在上下两面中将一面形成为反应面10-1且将另一面形成为冷却面10-2，所述反应面垫片20-1由主垫片和子垫片构成且位于反应面10-1侧，所述冷却面垫片20-2由主垫片和子垫片构成且位于冷却面10-2侧。其中，尤其，所述子垫片具有大于主垫片的尺寸，且由橡胶或硅酮材料形成。
作为一个例子，所述反应面垫片20-1的主垫片被区分为反应面主垫片30，所述反应面垫片20-1的子垫片被区分为反应面子垫片40，所述冷却面垫片20-2的主垫片被区分为冷却面主垫片50，所述冷却面垫片20-2的子垫片被区分为冷却面子垫片60。所述反应面主垫片30、所述反应面子垫片40、所述冷却面主垫片50及所述冷却面子垫片60分别由橡胶或硅酮材料形成，且用作密封材料。
参照图7的反应面垫片20-1，反应面子垫片40布置在反应面10-1侧的垫片法兰9且具有包围燃料电池分离板10的外轮廓的大小，而反应面主垫片30在反应面子垫片40的内侧且具有包围反应面子垫片40的大小。
因此，所述反应面子垫片40具有与燃料电池分离板10的整体形状相同的形状且具有包围垫片法兰9的宽度的大小。与此相反，所述反应面主垫片30具有与左歧管2-1、通道流路8及右歧管2-2相对应的形状和宽度。其中，所述反应面子垫片40和所述反应面主垫片30的大小被限制使得，在层叠单位电池时，在压缩变形下，所述反应面子垫片40和所述反应面主垫片30不侵犯左歧管2-1、右歧管2-2及通道流路8侧。所述反应面子垫片40和所述反应面主垫片30的厚度被设定为能够在压缩应变下保持弹性力。
作为一个例子，所述反应面主垫片30被分为形成环(loop)的轮廓线31-1、形成在轮廓线31-1的内侧中的一侧的左歧管线30-1及形成在轮廓线31-1的内侧中的另一侧的右歧管线30-2。因此，所述反应面主垫片30呈单一环(loop)形状。
所述轮廓线31-1以预定宽度包围左歧管2-1、通道流路8及右歧管2-2的外围，在左歧管2-1侧形成左歧管线30-1，而在右歧管2-2侧形成右歧管线30-2。此外，所述轮廓线31-1在左歧管线30-1和右歧管线30-2还分别形成内侧连接线32-1，所述内侧连接线32-1呈
所述左歧管线30-1以预定宽度包围左歧管2-1侧，被分为氢气排出通道部线33-1、空气重返通道部线35-2及歧管连接线34，且包围氢气排出通道部3-1、空气重返通道部5-2及冷却水排出通道部7-1的外轮廓。尤其，所述氢气排出通道部线33-1在连接到氢气排出通道部3-1的氢气排出路径部4-1的中间部分连接到轮廓线31-1，使得所述歧管连接线34连接氢气排出通道部线33-1和轮廓线31-1。与此相反，所述空气重返通道部线35-2包围连接到空气重返通道部5-2的空气重返路径部6-2并与轮廓线31-1连接。此外，所述氢气排出通道部线33-1和所述空气重返通道部线35-2在内侧连接线32-1与歧管连接线34之间形成另一个连接部分。
所述右歧管线30-2以预定宽度包围右歧管2-2侧，被分为氢气重返通道部线33-2、空气排出通道部线35-1及歧管连接线34，包围氢气重返通道部3-2、空气排出通道部5-1及冷却水重返通道部7-2的外轮廓。尤其，所述氢气重返通道部线33-2在连接到氢气重返通道部3-2的氢气重返路径部4-2的中间部分与轮廓线31-1连接，使得所述歧管连接线34连接氢气重返通道部线33-2和轮廓线31-1。与此相反，所述空气排出通道部线35-1包围连接到空气排出通道部5-1的空气排出路径部6-1并与轮廓线31-1连接。此外，所述氢气重返通道部线33-2和所述空气排出通道部线35-1在内侧连接线32-1与歧管连接线34之间形成另一个连接部分。
因此，所述左歧管线30-1的氢气排出通道部线33-1和空气重返通道部线35-2形成为具有与所述右歧管线30-2的氢气重返通道部线33-2和空气排出通道部线35-1的形状相同的形状，且歧管连接线34阻挡冷却水排出通道部7-1和冷却水重返通道部7-2的外轮廓并与轮廓线31-1连接。
参照图8的冷却面垫片20-2，冷却面子垫片60布置在冷却面10-2侧的垫片法兰9且形成为具有包围燃料电池分离板10的外轮廓的大小，与此相反，冷却面主垫片50在冷却面子垫片60的内侧形成为具有包围冷却面子垫片60的大小。其中，所述冷却面子垫片60和所述冷却面主垫片50的大小被限制使得，在层叠单位电池时，在压缩变形下，所述冷却面子垫片60和所述冷却面主垫片50不侵犯左歧管2-1、右歧管2-2及通道流路8侧。所述冷却面子垫片60和所述冷却面主垫片50的厚度被设定为能够在压缩应变下保持弹性力。
因此，所述冷却面子垫片60具有与燃料电池分离板10的整体形状相同的形状且具有包围垫片法兰9的宽度的大小。与此相反，所述冷却面主垫片50具有与右歧管2-2、通道流路8及左歧管2-1相对应的形状和宽度。其中，所述冷却面子垫片60和所述冷却面主垫片50的大小被限制使得，在层叠单位电池时，在压缩变形下，所述冷却面子垫片60和所述冷却面主垫片50不侵犯左歧管2-1、右歧管2-2及通道流路8侧。所述反应面子垫片40和所述反应面主垫片30的厚度被设定为能够在压缩应变下保持弹性力。
作为一个例子，所述冷却面主垫片50被分为形成环(loop)的轮廓线31-1、形成在轮廓线31-1的内侧中的一侧的左歧管线30-1、形成在轮廓线31-1的内侧中的另一侧的右歧管线30-2及从轮廓线31-1的外侧围绕轮廓线31-1来形成封闭端面的子轮廓线31-2。因此，所述冷却面主垫片50通过轮廓线31-1的内侧环(insideloop)和子轮廓线31-2的外侧环(outsideloop)呈双重环(loop)形状。
所述轮廓线31-1以预定宽度包围右歧管2-2、通道流路8及左歧管2-1的外围，在右歧管2-2侧形成右歧管线30-2，而在左歧管2-1侧形成左歧管线30-1。与此相反，所述子轮廓线31-2还形成与轮廓线31-1连接的外侧连接线32-2，所述外侧连接线32-2呈“-”形状，以在左歧管线30-1和右歧管线30-2侧连接轮廓线31-1和子轮廓线31-2。
所述左歧管线30-1以预定宽度包围左歧管2-1侧，被分为氢气排出通道部线33-1、空气重返通道部线35-2及外缘连接线36，形成氢气排出通道部3-1、空气重返通道部5-2及冷却水排出通道部7-1的外轮廓。尤其，所述氢气排出通道部线33-1包围连接到氢气排出通道部3-1的氢气排出路径部4-1并连接到轮廓线31-1，以进一步形成与氢气排出路径部4-1间隔的外缘连接线36，从而与轮廓线31-1双重连接。与此相反，所述空气重返通道部线35-2在连接到空气重返通道部5-2的空气重返路径部6-2的中间部分连接到轮廓线31-1。因此，所述氢气排出通道部线33-1和所述空气重返通道部线35-2不包围冷却水排出通道部7-1的外轮廓。
所述左歧管线30-2以预定宽度包围右歧管2-2侧，被分为氢气重返通道部线33-2、空气排出通道部线35-1及外缘连接线36，形成氢气重返通道部3-2、空气排出通道部5-1及冷却水重返通道部7-2的外轮廓。尤其，所述氢气重返通道部线33-2包围连接到氢气重返通道部3-2的氢气重返路径部4-2并连接到轮廓线31-1，以进一步形成与氢气重返路径部4-2间隔的外缘连接线36，从而与轮廓线31-1双重连接。与此相反，所述空气排出通道部线35-1在连接到空气排出通道部5-1的空气排出路径部6-1的中间部分连接到轮廓线31-1。因此，所述氢气重返通道部线33-2和所述空气排出通道部线35-1不包围冷却水重返通道部7-2的外轮廓。
因此，所述左歧管线30-1的氢气排出通道部线33-1和空气重返通道部线35-2形成为具有与所述右歧管线30-2的氢气重返通道部线33-2和空气排出通道部线35-1的形状相同的形状，且轮廓连接线36不阻挡冷却水排出通道部7-1和冷却水重返通道部7-2的外轮廓并与轮廓线31-1连接。
另一方面，参照图9，燃料电池分离板10位于左歧管2-1、右歧管2-2及左歧管2-1与右歧管2-2之间并包围连接左歧管2-1和右歧管2-2的通道流路8、左歧管2-1和通道流路8及右歧管2-2来形成燃料电池分离板10的轮廓，从而，在燃料电池分离板10通过电极膜连接体和气体扩散层形成单位电池时，由提供放置用于气密的反应面垫片20-1和冷却面垫片20-2的空间的垫片法兰9构成。因此，所述左歧管2-1、所述右歧管2-2、所述通道流路8及所述垫片法兰9分别相同地形成在反应面10-1和冷却面10-2上。
具体而言，所述左歧管2-1包括氢气排出通道部3-1、氢气排出路径部4-1、空气重返通道部5-2、空气重返路径部6-2及冷却水排出通道部7-1。其中，“排出”是指排出来的出口，而“重返”是指重新进入的入口。
作为一个例子，所述氢气排出通道部3-1和所述氢气排出路径部4-1通过在左歧管2-1的主体表面中钻出而形成，在布局方面，通过将氢气排出通道部3-1和氢气排出路径部4-1连续排列在一条直线上，从而以间隔的方式位于氢气排出通道部3-1的氢气排出路径部4-1靠近通道流路8侧。所述空气重返通道部5-2和所述空气重返路径部6-2通过在左歧管2-1的主体表面中钻出而形成，在布局方面，通过将空气重返通道部5-2和空气重返路径部6-2连续排列在一条直线上，从而以间隔的方式位于空气重返通道部5-2的空气重返路径部6-2靠近通道流路8侧。所述冷却水排出通道部7-1划分氢气排出通道部3-1和空气重返通道部5-2，且形成为通过在左歧管2-1的主体表面中钻出而成的孔并连接到通道流路8侧。因此，所述左歧管2-1以冷却水排出通道部7-1为中间区域使氢气排出通道部3-1和空气重返通道部5-2成对称。
具体而言，所述右歧管2-2包括氢气重返通道部3-2、氢气重返路径部4-2、空气排出通道部5-1、空气排出路径部6-1及冷却水重返通道部7-2。其中，“排出”是指排出来的出口，而“重返”是指重新进入的入口。
作为一个例子，所述氢气重返通道部3-2和所述氢气重返路径部4-2通过在右歧管2-2的主体表面中钻出而形成，在布局方面，通过将氢气重返通道部3-2和氢气重返路径部4-2连续排列在一条直线上，从而以间隔的方式位于氢气重返通道部3-2的氢气重返路径部4-2靠近通道流路8侧。所述空气排出通道部5-1和所述空气排出路径部6-1通过在右歧管2-2的主体表面中钻出而形成，在布局方面，通过将空气排出通道部5-1和空气排出路径部6-1连续排列在一条直线上，从而以间隔的方式位于空气排出通道部5-1的空气排出路径部6-1靠近通道流路8侧。所述冷却水重返通道部7-2划分氢气重返通道部3-2和空气排出通道部5-1，且形成为通过在右歧管2-2的主体表面中钻出而成的孔并连接到通道流路8侧。因此，所述右歧管2-2以冷却水重返通道部7-2为中间区域使氢气重返通道部3-2和空气排出通道部5-1成对称。
具体而言，所述通道流路8被分为形成氢气极的氢气流动的氢气通道、形成空气极的空气流动的空气通道及形成冷却水流动的冷却水通道。因此，所述通道流路供应燃料并排出由反应产生的水。在此，虽然氢气通道、空气通道及冷却水通道仅用一条线简单表示，但实际上以多个通道具有复杂的结构。
具体而言，所述垫片法兰9通过包围左歧管2-1、通道流路8及右歧管2-2来形成燃料电池分离板10的轮廓，且在燃料电池分离板10通过电极膜连接体和气体扩散层形成单位电池时，所述垫片法兰9提供放置用于气密的反应面垫片20-1和冷却面垫片20-2的空间。
如上所述，根据本实施例的燃料电池分离板组装体200包括形成氢气、空气及冷却水的流动路径的燃料电池分离板10、由包围在燃料电池分离板10的反应面10-1形成针对流动路径的气密的反应面主垫片30来形成针对反应面10-1的气密的反应面子垫片40形成的反应面垫片20-1以及由包围在燃料电池分离板10的冷却面10-2形成针对流动路径的气密的冷却面主垫片50来形成针对冷却面10-2的气密的冷却面子垫片60构成的冷却面垫片20-2，从而，通过采用分为主垫片和子垫片的双重垫片来防止在组装单位电池时由于压下引起的通道流路缩小并防止由于流路形状的复杂化引起的通道流路的压力损失。