燃料电池双极板的制作方法

本实用新型涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池双极板。更具体地，本实用新型涉及一种可帮助装配燃料电池双极板的装配组件。

背景技术：

燃料电池是一种通过电化学反应将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。由于燃料电池在使用过程中具有清洁环保、低噪音、高能量密度、高效能等优异性能，受到学界和工业界的广泛关注。

燃料电池或燃料电池系统一般包括至少一个燃料电池堆、外部电路和燃料供应装置等元件或部件。燃料电池堆是燃料电池系统的核心部件，其用于实现电化学反应和能够将化学能转化为电能。绝大多数燃料电池堆，例如氢燃料电池堆，包括多个燃料电池单体和支撑结构等部件或元件。因此，燃料电池(或燃料电池堆)的装配和组装的核心是燃料电池双极板(或与膜电极组件共同形成的燃料电池单体)的装配。此外，由于燃料电池双极板或其与膜电极组件共同形成的燃料电池单体为燃料电池电化学反应的核心部件，因此，燃料电池单体的组装非常重要。为了确保燃料电池单体的电化学反应性能，需要将燃料电池单体的双极板和膜电极组的精准对齐，现有燃料电池制造工艺通常通过装配时的外定位和内定位实现。现有燃料电池制造工艺大多通过外部的定位机构，如可围绕燃料电池双极板并将其限位在一个预设位置或预设空间的外部定位机构实现外定位。同时，为了确保每个燃料电池单体的双极板的正确安装，还通过设置在端板的定位杆和燃料电池双极板的定位孔实现燃料电池双极板的内定位。然而，现有这种通过固定杆将燃料电池双极板组装在燃料电池堆的方式，难以确保燃料电池单体的两个双极板的精准对齐。且在燃料电池安装完毕并抽出固定杆时，抽出时的里的微小偏向和燃料电池双极板板的细微错位均可能导致燃料电池双极板的局部变形，如产生卷边。严重时，甚至可能导致整个双极板结构的变形。这很容易导致燃料电池堆的双极板板间密封形被破坏、板间串气、漏气等后果和影响整个燃料电池的运行。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种燃料电池双极板，其中本实用新型燃料电池双极板的装配组件使燃料电池双极板组装至燃料电池堆的难度明显降低。进一步地，本实用新型燃料电池双极板的装配组件可使燃料电池单体(或燃料电池堆)的装配不再使用可导致极板卷边的定位杆。

本实用新型的另一个目的是提供一种燃料电池双极板，其中本实用新型燃料电池双极板的装配组件包括至少一个定位销和至少一个定位孔，其中该装配组件的该定位销被设置在该燃料电池双极板的阴极板的一侧，该装配组件的该定位孔被设置在该燃料电池双极板的阳极板的相应位置。可选地，该装配组件的该定位销被设置在该燃料电池双极板的阳极板的一侧，该装配组件的该定位孔被设置在该燃料电池双极板的阴极板的相应位置。优选地，该燃料电池双极板的装配组件的定位销为凸台。更优选地，该凸台为圆台。因此，本实用新型提供一种使燃料电池双极板在燃料电池堆装配或组装过程中，很容易实现定位的装配组件。

本实用新型的另一个目的是提供一种燃料电池双极板，其中本实用新型燃料电池双极板的装配组件的该定位销的延伸方向优选与燃料电池双极板的装配方向相同，从而进一步降低燃料电池双极板的装配难度。相应地，本实用新型燃料电池双极板的装配组件的该定位销自上而下地延伸。可选地，本实用新型燃料电池双极板的装配组件的该定位销自下而上地延伸。

本实用新型的另一个目的是提供一种燃料电池双极板，其中本实用新型燃料电池双极板的装配组件还能进一步降低甚至消除燃料电池双极板表面在冲压工艺中产生的褶皱。

本实用新型的另一个目的是提供一种燃料电池双极板，其中本实用新型燃料电池双极板的装配组件的该定位销优选为圆台形，以使燃料电池双极板在装配过程中可自调整自身位置，从而避免燃料电池双极板在装配过程中由于板间未能对齐导致的燃料电池双极板的错位。

本实用新型的另一个目的是提供一种燃料电池双极板，其中本实用新型燃料电池双极板的装配组件的特殊结构可提高燃料电池双极板的装配成功率，和避免传统装配工艺的额外定位机构导致的燃料电池双极板发生卷边。

本实用新型的另一个目的是提供一种燃料电池双极板，其中本实用新型燃料电池双极板的装配组件可被视为燃料电池双极板自身一部分结构。换句话说，本实用新型燃料电池双极板的装配组件在该燃料电池双极板完成装配后，无需去除。

本实用新型的另一目的是提供一种燃料电池双极板，其中本实用新型燃料电池双极板不需要精密的部件和复杂的结构，其制造工艺简单、成本低廉、易于使用。

本实用新型的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。

依本实用新型的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本实用新型燃料电池双极板包括：

一个阴极板；

一个阳极板；和

一个装配组件，其中该阴极板具有一个通道侧，该阳极板具有一个通道侧，该装配组件具有至少一个定位销和至少一个定位孔，其中该定位销被设置在该阴极板的该通道侧，该定位孔被设置在该阳极板的该通道侧，其中该定位销的形状和大小依该定位孔被设置，以使该定位销能够穿过该定位孔。

进一步地，该定位销所在该阴极板的位置和该定位孔所在该阳极板的位置被设置相对应。

进一步地，该装配组件具有多个定位销和多个定位孔，且该装配组件的至少一对定位销被分别设置在该阴极板的一个对角线，和至少一对定位孔被分别设置在该阳极板的一个相应对角线。

进一步地，该装配组件的该定位销为自该阴极板的该通道侧向外凸出的凸台。优选地，该凸台为圆台，且该圆台的下底面被设置在该阴极板的该通道侧。

进一步地，该燃料电池双极板的该阴极板由金属材料制成，且该定位销的表面涂敷有一层绝缘层。

进一步地，该装配组件的该定位销被设置在该阴极板的阴极板边缘，该定位孔被设置在该阳极板的阳极板边缘。进一步地，该装配组件的至少一对定位销呈中心对称地设置在该阴极板，和至少一对定位孔呈中心对称地设置在该阳极板。

依本实用新型的另一实施例，本实用新型燃料电池双极板的装配组件的该定位孔与该定位销被设置分别相一一对应，以使该定位销能够精准地自相应的该定位孔插入，从而实现燃料电池双极板的定位和装配。

依本实用新型的一个方面，本实用新型进一步提供另一种燃料电池双极板，其包括：

一个阳极板；

一个阴极板；和

一个装配组件，其中该阳极板具有一个通道侧，该阴极板具有一个通道侧，该装配组件具有至少一个定位销和至少一个定位孔，其中该定位销被设置在该阳极板的该通道侧，该定位孔被设置在该阴极板的该通道侧，其中该定位销的形状和大小依该定位孔被设置，以使该定位销能够穿过该定位孔。

进一步地，该定位销所在该阳极板的位置和该定位孔所在该阴极板的位置被设置相对应。

进一步地，该装配组件具有多个定位销和多个定位孔，且该装配组件的至少一对定位销被分别设置在该阳极板的一个对角线，和至少一对定位孔被分别设置在该阴极板的一个相应对角线。

进一步地，该装配组件的该定位销为自该阳极板的该通道侧向外凸出的凸台。优选地，该凸台为圆台，且该圆台的下底面被设置在该阳极板的该通道侧。

进一步地，该燃料电池双极板的该阳极板由金属材料制成，且该定位销的表面涂敷有一层绝缘层。

进一步地，该阴极板包括一个阴极板体和一个自该阴极板体向外延伸的阴极板边缘，其中该装配组件的该定位销被设置在该阳极板的阳极板边缘，该定位孔被设置在该阴极板的阴极板边缘。

通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1显示的是依本实用新型优选实施例的燃料电池双极板形成的燃料电池单体。

图2是上述依本实用新型优选实施例的燃料电池双极板形成的燃料电池单体的装配示意图。

图3A是上述依本实用新型优选实施例的燃料电池双极板的阴极板的正视图。

图3B是上述依本实用新型优选实施例的燃料电池双极板的阴极板的另一正视图。

图4A是上述依本实用新型优选实施例的燃料电池双极板的阳极板的正视图。

图4B是上述依本实用新型优选实施例的燃料电池双极板的阳极板的另一正视图。

图5A是上述依本实用新型优选实施例的燃料电池双极板形成的燃料电池单体的剖视图。

图5B是上述依本实用新型优选实施例的燃料电池双极板形成的燃料电池单体的局部放大图。

图6A显示的是上述依本实用新型优选实施例的燃料电池双极板的阳极板的一种可选实施。

图6B显示的是上述依本实用新型优选实施例的燃料电池双极板的阴极板的一种可选实施。

图7A显示的是上述依本实用新型优选实施例的用于装配燃料电池单体的方法的流程图。

图7B显示的是上述依本实用新型优选实施例的另一种用于装配燃料电池单体的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参考附图之图1至图5B，依本实用新型较佳实施例的燃料电池双极板被阐明，其中本实用新型燃料电池双极板可被用于制造或组装燃料电池的燃料电池堆。可以理解，燃料电池堆是整个燃料电池的核心结构。

如附图之图1至图5B所示，依本实用新型较佳实施例的燃料电池双极板10包括一个阴极板11、一个阳极板12和一个装配组件13，其中该阴极板11具有一个通道侧1101和一个与该通道侧1101相对的背侧1102，该阳极板12具有一个通道侧1201和一个与该通道侧1201相对的背侧1202，该装配组件13具有至少一个定位销1301和至少一个定位孔1302，其中该定位销1301被设置在该阴极板11的该通道侧1101，该定位孔1302被设置在该阳极板12的该通道侧1201，其中该定位销1301的形状和大小根据该定位孔1302被设置，以使该定位销1301能够穿过该定位孔1302。换句话说，该定位销1301和该定位孔1302被设置相互匹配，以使该燃料电池双极板10的该阳极板12和该阴极板11能够在该装配组件13的该定位销1301所在该阴极板11的位置和该定位孔1302所在该阳极板12的位置被设置相对应时，通过该定位销1301和该定位孔1302被定位和被正确堆叠在一起，从而被组装形成该燃料电池堆，如附图之图1所示。因此，当本实用新型燃料电池双极板10与一个膜电极组件20形成一个燃料电池单体1时，该燃料电池双极板10的该阴极板11和该阳极板12可通过该装配组件13的该定位销1301和该定位孔1301被定位和被对齐，以形成该燃料电池单体1，如附图之图2所示。可以理解，该膜电极组件20被设置在该阴极板11和该阳极板12之间。相应地，本实用新型提供一种用于协助或帮助组装或装配燃料电池堆的燃料电池双极板10，其中本实用新型提供的燃料电池双极板无需复杂和精密的部件或元件，即可帮助组装或装配燃料电池堆，且本实用新型燃料电池双极板能够改善现有燃料电电池堆装配中出现的燃料电池双极板的错位或偏移，导致燃料电池双极板难以精确对齐的问题。此外，由于本实用新型燃料电池双极板10的该装配组件13的该定位销1301和该定位孔1302在该燃料电池单体1完成装配后，无需移除。因此，本实用新型燃料电池双极板10的该装配组件13在协助该燃料电池双极板10的该阳极板12和该阴极板11完成装配的同时，不会影响到燃料电池单体1完成组装后形成的结构。本领域技术人员可知，该阴极板11的燃料通道1103形成在该阴极板11的该通道侧1101，该阳极板12的氧化剂通道1203形成在该阳极板12的该通道侧1201。

如附图之图1之图5B所示，依本实用新型较佳实施例的燃料电池双极板10的该装配组件13的该定位销1301优选与该阴极板11相一体成形。因此，本实用新型燃料电池双极板10的该装配组件13的该定位销1301和该定位孔1302在燃料电池堆完成安装后，仍保持原样。这就避免了现有燃料电池堆组装结束后，移除定位杆导致的燃料电池双极板出现卷边，从而提高燃料电池单体1的密封性能。

值得注意的是，为了确保燃料电池堆装配过程中，本实用新型燃料电池双极板10的该阴极板11和该阳极板12的定位和相互对齐，该燃料电池双极板10的该装配组件13具有多个定位销1301和多个定位孔1302，且该装配组件13的至少一对定位销1301被分别设置在该阴极板11的一个对角线。相应地，该装配组件13的至少一对定位孔1302被分别设置在该阳极板12的一个相应对角线，以使该燃料电池双极板10的该阴极板11和该阳极板12能够被精确对齐和被正确堆叠。优选地，该装配组件13的至少一对定位销1301呈中心对称地设置在该阴极板11，和该装配组件13的至少一对定位孔1302呈中心对称地设置在该阳极板12。

如附图之图5A和图5B所示，依本实用新型较佳实施例的燃料电池双极板10的该装配组件13的该定位销1301为自该阴极板11的该通道侧1101向外凸出的凸台。进一步地，该装配组件13的该定位销1301为自该阴极板11的该通道侧1101向外凸出的圆台，且该圆台的下底面被设置在该阴极板11的该通道侧1101。相应地，在装配燃料电池堆和使被设置在该阴极板11的该定位销1301自被设置在该阳极板12的该定位孔1302穿过时，该定位销1301能够起到一个引导作用。且在燃料电池堆装配过程中，如果该燃料电池双极板10的阴极板11和阳极板12发生微小错位时，该装配组件13的该定位销1301和该定位孔1302可在装配过程中自我调整和自动对齐，以避免后续燃料电池双极板10的阴极板11和阳极板12的进一步错位。优选地，当该燃料电池双极板10的该阴极板11由金属材料制成时，则该定位销1301的表面涂敷有一层绝缘层1303，以防止燃料电池堆发生短路。更优选地，当该燃料电池双极板10的该阴极板11由金属材料制成时，该定位销1301为冲压圆台。换句话说，该定位销1301通过冲压该阴极板11形成。该定位销1301的冲压形成，可消除阴极板11加工过程中，形成在该阴极板11表面的褶皱，使该燃料电池双极板10的该阴极板11和该阳极板12之间的密封性更好。同时，通过冲压工艺形成的定位销结构也更加稳定和不易变形。

如附图之图3A和图3B所示，依本实用新型较佳实施例的燃料电池双极板10的该阴极板11包括一个阴极板体111和一个自该阴极板体111向外延伸的阴极板边缘112，其中该阴极板11的燃料通道1103被设置在该阴极板体111，该装配组件13的该定位销1301被设置在该阴极板11的该阴极板边缘112。优选地，该定位销1301自该阴极板11的该阴极板边缘112向上延伸。如附图之图4A和图4B所示，依本实用新型较佳实施例的燃料电池双极板10的该阳极板12包括一个阳极板体121和一个自该阳极板体121向外延伸的阳极板边缘122，其中该阳极板12的氧化剂通道1203被设置在该阳极板体121，该装配组件13的该定位孔1302被设置在该阳极板12的该阳极板边缘122。

值得一提的是，本实用新型燃料电池双极板10的该装配组件13的该定位销1301被设置在该阴极板11的位置和该装配组件13的该定位孔1302被设置在该阳极板12的位置被设置相一一对应，且该定位销1301和该定位孔1302的形状和大小相互匹配。

如附图之图5A和图5B所示，依本实用新型较佳实施例的燃料电池双极板10的该阴极板11的厚度为t1，该阳极板12的厚度为t2，该装配组件13的该定位销1301的高度为h1，其中该定位销1301的高度h1不小于该阴极板11的厚度t1和该阳极板12的厚度t2的和。

如附图之图1至图5B、图7A和图7B所示，当本实用新型燃料电池双极板10被用于装配燃料电池单体1(或燃料电池堆)时，可先将该阴极板11放置到一个预设位置，其中该阴极板11的通道侧1101被设置朝向上方，然后将膜电极组件20放置到该阴极板11的通道侧1101。一般地，该阴极板11被放置的预设位置由外定位机构形成。例如，该外定位机构可能是装配作业线或工作台上的多个定位杆围绕形成。该预设位置一般依该阴极板11的形状和大小被设置。在燃料电池单体1(或燃料电池堆)的装配过程中，该膜电极组件20可通过设置与该燃料电池双极板10的该装配组件10的该定位销1301相匹配的贯穿孔，从而使该膜电极组件20被穿设在该阴极板11的通道侧1101。可选地，该膜电极组件20也可仅仅被附着设置在该阴极板11的通道侧1101。当该膜电极组件20被设置在该阴极板11的通道侧1101后，可通过销孔连接的方式，进一步将该阳极板12设置在该阴极板11，以使该膜电极组件20被夹在该阳极板12和该阴极板11之间。在将该阳极板12设置在该阴极板11时，可先将被设置在该阳极板12的该定位孔1302正对被设置在该阴极板11的该定位销1301，然后使被设置在该阴极板11的该定位销1301进入被设置在该阳极板12的该定位孔1302，从而使该燃料电池双极板10的该阳极板12和该阴极板11均被组装和形成一个燃料电池单体1。进一步地，在将该燃料电池双极板10的该阳极板12和该阴极板11组装和形成一个燃料电池单体1之前，先对该阴极板11和该阳极板12进行冲压，以分别形成被设置在该阴极板11的该定位销1301和被设置在该阳极板12的该定位孔1302。优选地，还可进一步通过冲压工艺，去除该阴极板11和/或该阳极板12的两侧在加工过程中形成的褶皱，以改善燃料电池单体1的密封性。

附图之图6A和图6B所示的是依本实用新型较佳实施例的燃料电池双极板10的一种可选实施，其中该燃料电池双极板10A包括一个阴极板11、一个阳极板12和一个装配组件13A，其中该阴极板11具有一个通道侧1101和一个与该通道侧1101相对的背侧1102，该阳极板12具有一个通道侧1201和一个与该通道侧1201相对的背侧1202，该装配组件13A具有至少一个定位销1301A和至少一个定位孔1302A，其中该定位销1301A被设置在该阳极板12的该通道侧1201，该定位孔1302A被设置在该阴极板11的该通道侧1101，其中该定位销1301A的形状和大小根据该定位孔1302A被设置，以使该定位销1301A能够穿过该定位孔1302A。换句话说，该定位销1301A和该定位孔1302A被设置相互匹配，以使该燃料电池双极板10的该阳极板12和该阴极板11能够在该装配组件13A的该定位销1301A所在该阳极板12的位置和该定位孔1302A所在该阴极板11的位置被设置相对应时，通过该定位销1301A和该定位孔1302A被定位和被正确堆叠在一起，从而被组装形成该燃料电池堆，如附图之图6A和图6B所示。因此，该燃料电池双极板10A的该装配组件13A的该定位销1301A和定位孔1302A与该燃料电池双极板10的该装配组件13的该定位销1301和该定位孔1302的结构相同，但其安装位置不同。相应地，在将本实用新型燃料电池双极板10A用于装配形成该燃料电池单体1时，可先将该阳极板12放置到该预设位置，其中该阳极板12的通道侧1201被设置朝向上方，然后将膜电极组件20放置到该阳极板12的通道侧1201。当该膜电极组件20被设置在该阳极板12的通道侧1201后，再通过销孔连接的方式，进一步将该阴极板11设置在该阳极板12，以使该膜电极组件20被夹在该阳极板12和该阴极板11之间。在将该阴极板11设置在该阳极板12时，可先将被设置在该阴极板11的该定位孔1302正对被设置在该阳极板12的该定位销1301，然后使被设置在该阳极板12的该定位销1301进入被设置在该阴极板11的该定位孔1302，从而使该燃料电池双极板10的该阳极板12和该阴极板11均被组装和形成一个燃料电池单体1。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。

本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。