燃料电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃料电池，更具体涉及下面这种燃料电池，其能够通过改变燃料电池隔板的通路结构，来提高反应气体的扩散性，并使反应面的表面压力更均匀。
【背景技术】
[0002]通常，将金属隔板应用到燃料电池，金属隔板具有用于反应物和冷却水的通道，用于促进反应物扩散的一对气体扩散层(GDL) 12，和膜电极组件(MEA) 11，其中化学反应发生在膜电极组件(MEA)Il中，并且该组件位于一对气体扩散层(⑶L) 12之间。如图1所示，在金属隔板中，通道部41和与⑶L 12接触的平坦(land)部42反复地形成，其中在通道部41中，反应气体沿着与反应气体的流动方向相同的方向流动，并且阳极隔板30和阴极隔板20的通路彼此对称，使得阳极隔板30与阴极隔板20之间的空间被用作冷却通路。
[0003]另外，为了使燃料电池的性能达到最佳，可以要求隔板20和隔板30的通道间距密集，以提高GDL 12和MEA 11的表面压力，然后，GDL 12在整个反应表面上能够具有恒定的渗透率。然而，由于在制造过程中发生诸如裂缝或回弹等缺陷，因此减小隔板20和隔板30的通道间距会受到限制，并且由于存在这些缺陷还会使其它性能劣化。
[0004]例如，反应气体的扩散性以及生成水的排放特性可能会劣化。当通道间距较大时，应力可能集中在隔板和GDL 12彼此接触的平坦部42上，因此不能十分均匀地施加表面压力。因此，⑶L 12的多孔结构可能会受到破坏，因而使⑶L 12的渗透率劣化，并且反应气体的扩散性和生成水的排放性能也可能劣化。此外，当通道部41中的应力减小时，GDL 12可渗透到通道部41中，从而使反应流体的流动性劣化。
[0005]另外，当平坦部42中的⑶L 12的结构损坏时，碳化纤维可渗透到膜中，从而使膜损坏。此外，可能发生导电率不均匀。通道部41在⑶L12露出的情况下，可顺畅地供给反应气体，因此化学反应活跃。但是，由于⑶L 12和MEA 11之间的表面压力不足，接触电阻增大，因此抑制由化学反应生成的电子的移动。
[0006]在【背景技术】部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此不应被视为本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0007]在一方面，本发明提供一种燃料电池，其中通道形成在垂直于反应气体流动方向的方向上；穿透每个通道的开口部，以预定间隔形成在通道的壁面上，以形成反应气体的流动路径；与阳极和阴极相对应的隔板，可在每个通道中彼此交叠(overlap)地形成。
[0008]根据本发明一个示例性实施例，提供一种燃料电池，其可包括:催化剂层，具有通过催化剂层的第一表面和第二表面导入的氢气或空气；第一隔板，布置在催化剂层的第一侦U，并且包括多个第一通道，使得氢气与空气中的第一反应物流动；以及第二隔板，布置在催化剂层的第二侧，并且包括多个第二通道，多个第二通道布置在与第一通道垂直的方向上。特别地，第二通道中的每个通道包括多个通气孔，使得氢气与空气中的第二反应物在垂直于第二通道的方向上流动。
[0009]第一隔板和第二隔板可被弯曲成Z字形，并且可分别形成在第一隔板和第二隔板的第一侧面上的第一端部和第二端部被弯曲以接触催化剂层，以便在第一隔板、第二隔板以及催化剂层之间形成闭合回路，从而形成第一通道和第二通道。通气孔可形成在连接彼此弯曲的第二隔板的第一端和第二端的第二隔板的斜面上，并且通气孔可以以预定间隔形成在第二通道的长度方向上。
[0010]形成在多个斜面中的任一斜面上的通气孔，与形成在与任一斜面相邻的斜面上的通气孔交错地排列。在多个斜面中的任一斜面上形成的每个通气孔，形成在与任一斜面相邻的斜面上所形成的两个通气孔之间的大致中央部相对应的位置上。
[0011]该燃料电池还包括气密板，该气密板覆盖第一隔板和第二隔板中的至少一个隔板的第二侧面。第一隔板的第一侧面与催化剂层之间的接触面积，大于第一隔板的第二侧面与气密板之间的接触面积。
【附图说明】
[0012]图1示出现有技术中的示例性燃料电池的结构；
[0013]图2示出根据本发明示例性实施例的示例性燃料电池的配置；
[0014]图3示出根据本发明示例性实施例的示例性燃料电池的流体流；
[0015]图4示出根据本发明示例性实施例的示例性燃料电池的剖视图；以及
[0016]图5示出根据本发明示例性实施例的燃料电池与现有技术中的燃料电池的空气当量比的输出电压。
【具体实施方式】
[0017]本文所用的术语仅用于描述特定实施例，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。还应该理解的是，在本说明书中使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其组合的存在或增加。如本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。
[0018]在下文中，将参考附图描述根据本发明示例性实施例的燃料电池。
[0019]图2示出根据本发明示例性实施例的示例性燃料电池。燃料电池可被配置成包括:催化剂层100，具有通过催化剂层100的两个表面导入的氢气或空气；第一隔板200，布置在催化剂层100的第一侧，并且包括多个第一通道210，使得在氢气和空气中的第一反应物可流动；以及第二隔板300，布置在催化剂层100的第二侧，并且包括多个第二通道310，其中多个第二通道310布置在垂直于第一通道210的方向上。具体地，每个第二通道310可包括多个通气孔320，使得在氢气和空气中的第二反应物可在垂直于第二通道310的方向上流动。第一反应物可以不同于第二反应物。
[0020]另外，第一隔板200和第二隔板300的横截面可被弯曲成Z字形，以便分别形成弯曲的第一端201与301和第二端203和303，第一隔板200和第二隔板300的第一侧面可接触催化剂层100，并且弯曲的第一端201和301可接触催化剂层100，以便在各个隔板200、300和催化剂层100之间形成闭合回路，从而形成第一通道210和第二通道310。
[0021]此外，如图2所示，催化剂层100可以是由燃料电池的膜电极组件(MEA) 110与粘结到膜电极组件的两个表面的一对气体扩散层(GDL)构成的组合体(assembly)。特别地，第一通道210和第二通道310可接触气体扩散层120的外表面。氢气可作为第一反应物在第一通道210中流动，并且氧气可作为第二反应物在第二通道310中流动。在未绑定到某些实施例的情况下，在第一通道210和第二通道310中流动的物质或反应物，可根据发明的各个实施方式进行变化。
[0022]第一通道210和第二通道310可被布置成彼此交叠(overlap)，以便可以向催化剂层100施加均匀的表面压力，并且可以分散接触表面上的应力以防止应力集中，从而可防止催化剂层100损坏以及使反应性劣化。通气孔320可形成在连接彼此弯曲的第二隔板300的第一端301和第二端303的第二隔板300的斜面上。通气孔可以沿着第二通道310的长度方向，以预定间隔形成。形成在多个斜面302中任一斜面上的通气孔320，可以与形成在与该任一斜面相邻的斜面302上的通气孔320交错地