燃料电池的制作方法

1.实施例涉及一种燃料电池。


背景技术：

2.通常，燃料电池包括电池堆和外壳(enclosure)。为了保护电池堆，外壳与设置在电池堆的各个侧端的端板(end plate)结合。如果为了保护电池堆免受外部环境影响而设置在外壳与端板之间的垫片不能充分发挥其作用，则外部空气可能从外部进入电池堆，从而导致燃料电池的性能和耐用性下降。


技术实现要素：

3.因此，实施例涉及一种燃料电池，该燃料电池基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
4.实施例提供一种具有改善的性能的燃料电池。
5.根据实施例的燃料电池可以包括：电池堆，包括在第一方向上堆叠的多个单元电池；端板，设置在电池堆的两端中的每一端，端板包括金属部和树脂部；外壳，与端板结合以围绕电池堆；以及外垫片，设置在端板的树脂部与外壳之间。树脂部可以包括彼此间隔开的多个切断部。多个切断部中的每一个可以在与第一方向相交的第二方向或与第一方向和第二方向中的每一个相交的第三方向上延伸以暴露金属部。
6.例如，燃料电池可以进一步包括：端电池加热器，设置在位于电池堆的两端中的每一端的电池与端板之间；以及内垫片，在端板的树脂部与端电池加热器之间设置在歧管周围。
7.例如，在多个切断部中，在第二方向上延伸的切断部可以在第三方向上与歧管重叠。在多个切断部中，在第三方向上延伸的切断部可以在第二方向上与歧管重叠。
8.例如，多个切断部可以具有在第二方向和第三方向中的至少一个方向上对称的形状。
9.例如，歧管可以包括：氢入口和氧入口，以在第二方向上彼此间隔开的状态彼此相对设置；氧出口，以在第三方向上与氢入口间隔开的状态设置在氢入口下方；以及氢出口，以在第三方向上与氧入口间隔开的状态设置在氧入口下方。
10.例如，设置在电池堆的两端中的一端的端板中包括的多个切断部可以包括：第一切断部，在第二方向上与氢入口和氧入口中在第三方向上具有更大长度的一个重叠；第二切断部，在第二方向上与氢出口和氧出口中在第三方向上具有更大长度的一个重叠；第三切断部，在第三方向上与氢入口和氧出口中在第二方向上具有更大长度的一个重叠；以及第四切断部，在第三方向上与氧入口和氢出口中在第二方向上具有更大长度的一个重叠。
11.例如，多个切断部可以进一步包括：第五切断部，设置在第一切断部与第三切断部之间；第六切断部，设置在第一切断部与第四切断部之间；第七切断部，设置在第二切断部与第三切断部之间；以及第八切断部，设置在第二切断部与第四切断部之间。
12.例如，多个切断部可以进一步包括：第九切断部，设置在第一切断部与第二切断部之间。
13.例如，歧管可以进一步包括：冷却剂入口和冷却剂出口，设置为在第二方向上彼此间隔开。
14.例如，设置在电池堆的两端中的另一端的端板中包括的多个切断部可以包括：第十切断部，在第三方向上与冷却剂入口重叠；第十一切断部，在第三方向上与冷却剂出口重叠；以及第十二切断部，在第二方向上与冷却剂入口和冷却剂出口中在第三方向上具有更大长度的一个重叠。
15.例如，第十二切断部可以具有在第二方向上与冷却剂入口和冷却剂出口重叠的形状。
16.例如，多个切断部可以进一步包括：第十三切断部，设置在第十切断部与第十二切断部之间；以及第十四切断部，设置在第十一切断部与第十二切断部之间。
17.例如，金属部可以包括：第一内表面，在第一方向上面向外壳；以及第二内表面，位于第一内表面下方并在第一方向上面向端电池加热器。第二内表面可以具有在第一方向上比第一内表面更突出的截面形状。
18.例如，树脂部可以包括：外树脂部，嵌入金属部的第一内表面内部，并且外垫片设置在外树脂部；以及内树脂部，设置在金属部的第二内表面，并且内垫片设置在内树脂部。多个切断部可以位于外树脂部与内树脂部之间。
19.例如，燃料电池可以进一步包括：外凹槽，容纳从外垫片朝向外壳突出的外突起；以及内凹槽，容纳朝向端电池加热器突出的内垫片。
20.例如，外突起在第一方向上从金属部的第一内表面突出的长度可以小于或等于预定长度，并且外凹槽可以形成在外树脂部中。
21.例如，外突起在第一方向上从金属部的第一内表面突出的长度可以大于预定长度，并且外凹槽可以形成在外壳中。
22.例如，内凹槽可以形成在端电池加热器中。
23.例如，外垫片可以包括：第一外表面，在第一方向上面向外壳；第一内表面，面向外树脂部并与第一外表面相对设置；以及第一固定部，具有从第一内表面朝向外树脂部突出的突起形状。
24.例如，内垫片可以包括：第二外表面，在第一方向上面向端电池加热器；第二内表面，面向内树脂部并与第二外表面相对设置；以及第二固定部，具有从第二内表面朝向内树脂部突出的突起形状。
25.例如，树脂部、外垫片和内垫片可以彼此一体形成。
附图说明
26.可以参照以下附图详细描述布置和实施例，在附图中，相似的附图标记指代相似的元件，并且其中：
27.图1是示出根据实施例的燃料电池的外观的立体图；
28.图2是示出燃料电池中包括的电池堆的一个示例的截面图；
29.图3是示出根据实施例的燃料电池的一部分的视图；
30.图4是沿图3所示的燃料电池中的线a-a
′
截取的截面图；
31.图5是沿图3所示的燃料电池中的线b-b
′
截取的截面图；
32.图6是示出图4所示的燃料电池的一部分的平面图；
33.图7是示出根据另一实施例的燃料电池的一部分的视图；
34.图8是示出根据又一实施例的燃料电池的一部分的视图；
35.图9是示出根据又一实施例的燃料电池的一部分的视图；
36.图10是沿图9所示的燃料电池中的线c-c
′
截取的截面图；
37.图11是示出根据又一实施例的燃料电池的一部分的视图；
38.图12是示出根据又一实施例的燃料电池的一部分的视图；
39.图13是示出根据实施例的燃料电池的一部分以说明外凹槽的截面图；
40.图14是示出根据另一实施例的燃料电池的一部分以说明外凹槽的截面图；
41.图15是示出根据实施例的燃料电池的一部分以说明内凹槽的截面图；
42.图16是示出根据实施例的燃料电池的第一固定部的截面图；
43.图17是示出根据实施例的燃料电池的第二固定部的截面图；
44.图18a和图18b是示出图3和图4所示的第一端板的制造方法的截面图；以及
45.图19是根据比较例的燃料电池的分解立体图。
具体实施方式
46.现在将在下文中参照附图更全面地描述本公开，在附图中示出了各个实施例。然而，示例可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且将向本领域技术人员更充分地传达本公开的范围。
47.将理解的是，当元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件可以直接在另一元件上/下，或者也可以存在一个或多个中间元件。
48.当元件被称为“上”或“下”时，基于该元件可以包括“在元件下”以及“在元件上”。
49.此外，诸如“第一”、“第二”、“上/上部/上方”和“下/下部/下方”的关系术语仅用于区分一个对象或元件与另一对象或元件，而不必然要求或涉及对象或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。
50.在下文中，将参照附图描述根据实施例的燃料电池100(100a至100f)。为了便于描述，将使用笛卡尔坐标系(x轴、y轴、z轴)来描述燃料电池100(100a至100f)，但是也可以使用其它坐标系来描述燃料电池100(100a至100f)。在笛卡尔坐标系中，x轴、y轴和z轴彼此正交，但是实施例不限于此。即，x轴、y轴和z轴可以彼此倾斜地相交。在下文中，为了便于描述，将+x轴方向或-x轴方向称为“第一方向”，将+y轴方向或-y轴方向称为“第二方向”，并且将+z轴方向或-z轴方向称为“第三方向”。
51.图1是示出根据实施例的燃料电池100的外观的立体图，并且图2是示出燃料电池100中包括的电池堆122的一个示例的截面图。在图2中未示出图1所示的外壳300以及稍后将进行描述的外垫片和内垫片。
52.燃料电池100可以是例如聚合物电解质膜燃料电池(或质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell))(pemfc)，pemfc作为用于驱动车辆的动力源已
经被最广泛地研究。然而，实施例不限于燃料电池的任何特定形式。
53.燃料电池100可以包括端板(或压板或压缩板)110a和110b、电池堆122和外壳300。
54.图1所示的外壳300可以与端板110a和110b结合，并且可以被设置成围绕设置在端板110a和110b之间的电池堆122的侧部中的至少一部分。例如，外壳300可以围绕电池堆122的所有侧部。可选地，外壳300可以围绕电池堆122的侧部中的一些侧部，并且其它构件可以围绕电池堆122的其余侧部。外壳300可以用于与端板110a和110b一起在第一方向上夹紧多个单元电池。换言之，电池堆122的夹紧压力可以由具有刚性结构的外壳300以及端板110a和110b保持。
55.端板110a和110b中的每一个可以设置在电池堆122的两个侧端中的相应一个侧端，并且可以支撑和固定单元电池。即，第一端板110a可以设置在电池堆122的一侧端，第二端板110b可以设置在电池堆122的相对侧端。
56.燃料电池100可以包括多个歧管mf。歧管可以包括第一流入连通部(或第一入口歧管)in1、第二流入连通部(或第二入口歧管)in2、第三流入连通部(或第三入口歧管)in3、第一流出连通部(或第一出口歧管)out1、第二流出连通部(或第二出口歧管)out2和第三流出连通部(或第三出口歧管)out3。
57.第一流入连通部in1和第二流入连通部in2中的一个可以对应于氢入口，并且第一流入连通部in1和第二流入连通部in2中的另一个可以对应于氧入口，作为反应气体的氢从外部通过氢入口被引入到电池堆122中，作为反应气体的氧从外部通过氧入口被引入到电池堆122中。另外，第一流出连通部out1和第二流出连通部out2中的一个可以对应于氧出口，并且第一流出连通部out1和第二流出连通部out2中的另一个可以对应于氢出口，作为反应气体的氧和冷凝水通过氧出口被排出到电池堆122的外部，作为反应气体的氢和冷凝水通过氢出口被排出到电池堆122的外部。另外，第三流入连通部in3可以对应于冷却剂入口，并且第三流出连通部out3可以对应于冷却剂出口，冷却介质(例如，冷却剂)从外部通过冷却剂入口被引入，冷却介质通过冷却剂出口被排出到外部。
58.第一流出连通部out1和第二流出连通部out2可以设置在第一流入连通部in1和第二流入连通部in2下方，第一流入连通部in1和第一流出连通部out1可以设置在在对角线方向上彼此分开的位置，第二流入连通部in2和第二流出连通部out2可以设置在在对角线方向上彼此分开的位置。在如上所述设置第一流入连通部in1和第二流入连通部in2以及第一流出连通部out1和第二流出连通部out2的情况下，冷凝水由于重力而可以从电池堆122中包括的单元电池的下部排出或者可以残留在单元电池的下部。
59.根据一个实施例，第一流入连通部in1和第二流入连通部in2以及第一流出连通部out1和第二流出连通部out2可以包括在第一端板110a和第二端板110b中的任何一个(例如，如图1所示的第一端板110a)中，并且第三流入连通部in3和第三流出连通部out3可以包括在第一端板110a和第二端板110b中的另一个(例如，如图1所示的第二端板110b)中。
60.根据另一实施例，第一至第三流入连通部in1至in3和第一至第三流出连通部out1至out3全部可以包括在第一端板110a和第二端板110b中的任何一个中。
61.参照图2，电池堆122可以包括在第一方向上堆叠的多个单元电池122-1至122-n。在此，“n”是1以上的正整数，并且“n”的范围可以从几十到几百。可以根据待从燃料电池100供应到负载的电力的强度来确定“n”。在此，“负载”可以指使用燃料电池的车辆中需要电力
的部件。
62.每个单元电池122-n可以包括膜电极组件(mea)210，气体扩散层(gdl)222和224，垫片232、234和236以及隔板(或双极板(bipolar plate))242和244。在此，1≤n≤n。
63.膜电极组件210具有发生电化学反应的催化剂电极层附着于氢离子移动通过的电解质膜的两侧的结构。具体地，膜电极组件210可以包括聚合物电解质膜(或质子交换膜)212、燃料电极(或氢电极或阳极(anode))214和空气电极(或氧电极或阴极(cathode))216。另外，膜电极组件210可以进一步包括子垫片238。
64.聚合物电解质膜212设置在燃料电极214与空气电极216之间。
65.作为燃料电池100中的燃料的氢可以通过第一隔板242被供应到燃料电极214，并且包含作为氧化剂的氧的空气可以通过第二隔板244被供应到空气电极216。
66.供应到燃料电极214的氢被催化剂分解成氢离子(质子)(h+)和电子(e-)。仅氢离子可以通过聚合物电解质膜212选择性地传递到空气电极216，同时，电子可以通过作为导体的隔板242和244以及气体扩散层222和224传递到空气电极216。为了实现上述操作，可以将催化剂层涂覆到燃料电极214和空气电极216中的每一个上。上述电子的运动使电子流过外部电线，从而产生电流。即，由于作为燃料的氢与空气中包含的氧之间的电化学反应，燃料电池100可以产生电力。
67.在空气电极216中，通过聚合物电解质膜212供应的氢离子以及通过隔板242和244传递的电子与供应到空气电极216的空气中的氧相遇，从而引起生成水(在下文中称为“冷凝水”或“产物水”)的反应。在空气电极216中生成的冷凝水可以穿透聚合物电解质膜212并且可以被传递到燃料电极214。
68.在某些情况下，燃料电极214可以被称为阳极，空气电极216可以被称为阴极。可选地，燃料电极214可以被称为阴极，空气电极216可以被称为阳极。
69.气体扩散层222和224用于均匀地分布作为反应气体的氢和氧，并传递产生的电能。为此，气体扩散层222和224可以设置在膜电极组件210的相应侧面上。即，第一气体扩散层222可以设置在燃料电极214的左侧面上，第二气体扩散层224可以设置在空气电极216的右侧面上。
70.第一气体扩散层222可以用于扩散和均匀地分布通过第一隔板242供应的作为反应气体的氢，并且可以是导电的。
71.第二气体扩散层224可以用于扩散和均匀地分布通过第二隔板244供应的作为反应气体的空气，并且可以是导电的。
72.第一气体扩散层222和第二气体扩散层224中的每一个可以是结合有细碳纤维(carbon fiber)的微孔层。然而，实施例不限于第一气体扩散层222和第二气体扩散层224的任何特定形式。
73.垫片232、234和236可以用于保持反应气体和冷却剂的气密性和电池堆的适当水平的夹紧压力，在隔板242和244堆叠时分散应力，并且独立地密封流路。这样，由于通过垫片232、234和236保持气密性和水密性，所以可以确保与产生电力的电池堆122相邻的表面的平坦度，从而可以在电池堆122的反应表面上均匀地分布表面压力。
74.隔板242和244可以用于移动反应气体和冷却介质，并使每个单元电池与其它单元电池分开。另外，隔板242和244可以用于在结构上支撑膜电极组件210以及气体扩散层222
和224，并且收集所产生的电流并将所收集的电流传递到集流板(未示出)。
75.隔板242和244可以分别设置在气体扩散层222和224的外侧。即，第一隔板242可以设置在第一气体扩散层222的左侧，第二隔板244可以设置在第二气体扩散层224的右侧。
76.第一隔板242用于通过第一气体扩散层222向燃料电极214供应作为反应气体的氢。为此，第一隔板242可以包括阳极板(anode plate，ap)，在该阳极板(ap)中形成有通道(即，通路或流路)，使得氢可以流过通道。
77.第二隔板244用于通过第二气体扩散层224向空气电极216供应作为反应气体的空气。为此，第二隔板244可以包括阴极板(cp)，在该阴极板(cathode plate，cp)中形成有通道，使得包含氧的空气可以流过通道。另外，第一隔板242和第二隔板244中的每一个可以形成有冷却介质可以流过的通道。
78.此外，隔板242和244可以由石墨基材料、复合石墨基材料或金属基材料形成。然而，实施例不限于隔板242和244的任何特定材料。
79.例如，第一隔板242和第二隔板244中的每一个可以包括第一至第三流入连通部in1、in2和in3以及第一至第三流出连通部out1、out2和out3。
80.即，膜电极组件210所需的反应气体可以通过第一流入连通部in1和第二流入连通部in2被引入到电池中，加湿后被供应到电池的反应气体与电池内部生成的冷凝水结合的气体或液体可以通过第一流出连通部out1和第二流出连通部out2被排出到燃料电池100的外部。
81.第一端板110a和第二端板110b中的每一个可以被构造成金属嵌件(在下文中称为“金属部”)被树脂产品(在下文中称为“树脂部”)围绕。在此，树脂部可以由合成树脂-橡胶基材料或塑料制成，但是实施例不限于树脂部的任何特定材料。第一端板110a和第二端板110b中的每一个的金属部可以具有高的刚性以承受内表面压力，并且可以通过机械加工金属材料而形成。例如，第一端板110a和第二端板110b可以通过组合多个板而形成，但是实施例不限于第一端板110a和第二端板110b的任何特定构造。
82.集流板可以设置在面向电池堆122的第一端板110a和第二端板110b与电池堆122之间。集流板用于收集由电池堆122中的电子流动产生的电能，并且将收集的电能供应到使用燃料电池100的车辆的负载。
83.第一端电池加热器112a可以设置在位于电池堆122的一端的电池122-1与第一端板110a的内表面110ai之间，第二端电池加热器112b可以设置在位于电池堆122的相对端的电池122-n与第二端板110b的内表面110bi之间。
84.另外，根据实施例的燃料电池100(100a至100f)可以进一步包括外垫片。
85.图3是示出根据实施例的燃料电池100a的一部分的视图，图4是沿图3所示的燃料电池100a中的线a-a
′
截取的截面图，图5是沿图3所示的燃料电池100a中的线b-b
′
截取的截面图。
86.为了便于描述，图3至图5仅示出了燃料电池100a的第一端板ep1、外垫片410a以及内垫片420a和420b。
87.图3至图5所示的第一端板ep1、氢入口in1、氧入口in2、氢出口out1和氧出口out2分别对应于图1和图2所示的第一端板110a、第一流入连通部in1、第二流入连通部in2、第一流出连通部out1和第二流出连通部out2。根据另一实施例，在图3中，“in1”可以对应于氧入
口，“in2”可以对应于氢入口，“out1”可以对应于氧出口，并且“out2”可以对应于氢出口。
88.氢入口in1和氧入口in2可以以在第二方向上彼此间隔开的状态彼此相对地设置。氢出口out1可以以在第三方向上与氧入口in2间隔开的状态设置在氧入口in2下方。氧出口out2可以以在第三方向上与氢入口in1间隔开的状态设置在氢入口in1下方。
89.参照图3和图4，第一端板ep1可以包括金属部m和树脂部r。
90.第一端板ep1的金属部m可以包括第一内表面mis1和第二内表面mis2。第一内表面mis1是在第一方向上面向外壳300的表面，第二内表面mis2是位于第一内表面mis1下方并且在第一方向上面向第一端电池加热器112a的表面。第二内表面mis2可以具有在第一方向上比第一内表面mis1更向电池堆122的单元电池122-1突出的截面形状。
91.树脂部r可以包括外树脂部or和内树脂部ir。外树脂部or可以嵌入金属部m的第一内表面mis1内部，并且内树脂部ir可以设置在金属部m的第二内表面mis2上。
92.外垫片410a可以插在第一端板110a与外壳300之间以执行防水和防尘功能，从而保护电池堆122免受外部影响。外垫片410a还可以防止电池堆122的内部环境暴露于外部。为此，外垫片410a可以设置在第一端板ep1的树脂部r即外树脂部or与外壳300之间。例如，如图4和图5所示，外垫片410a可以嵌入外树脂部or中。
93.内垫片420a和420b用于保持第一端板110a与第一端电池加热器112a之间的反应气体和冷却剂的流路的气密性。为此，内垫片420a和420b可以设置在第一端板ep1的内树脂部ir与第一端电池加热器112a之间。内垫片420a(422、424、426和428)和420b可以设置在歧管周围的内树脂部ir上。例如，第一内垫片420a可以设置在氢入口in1和氧出口out2周围，第二内垫片420b可以设置在氧入口in2和氢出口out1周围。
94.另外，根据实施例，第一端板ep1的树脂部r可以进一步包括彼此间隔开的多个切断部co(或切开部)。每个切断部co可以在第二方向或第三方向上延伸并且可以暴露金属部m。在此，第二方向可以是与第一方向相交的方向，并且第三方向可以是与第一方向和第二方向中的每一个相交的方向。
95.图5所示的树脂部r不包括切断部，而图4所示的树脂部r包括切断部co。切断部co可以通过切除树脂部r中的外树脂部or和内树脂部ir之间的部分而形成。
96.图6是示出图4所示的燃料电池100a的一部分的平面图。
97.如图6所示，燃料电池100a的第一端板ep1包括金属部m、内树脂部ir和切断部co。为了更好地理解切断部co，外垫片410a由虚线表示。
98.参照图6，可以看出，切断部co位于外树脂部or与内树脂部ir之间并且暴露金属部m。
99.根据实施例，如图3所示，切断部可以包括第一切断部co11和co12、第二切断部co21和co22、第三切断部co31和co32以及第四切断部co41和co42。
100.在图3以及稍后将描述的图7和图8中，切断部co不可见。然而，为了更好地理解，在每个附图中都示出了设置有切断部的区域。
101.第一切断部co11和co12可以具有在第二方向上与氢入口in1和氧入口in2中在第三方向上具有更大长度的一个重叠的形状。例如，第一切断部co11和co12在第三方向上的长度可以小于或等于氢入口in1和氧入口in2中在第三方向上具有更大长度的一个的长度。在图3中，示出了氢入口in1在第三方向上的长度和氧入口in2在第三方向上的长度相同。然
而，当氢入口in1在第三方向上的长度大于氧入口in2在第三方向上的长度时，第一切断部co11和co12可以具有在第二方向上与氢入口in1重叠的形状。第1-1切断部co11可以位于z1与z2之间，第1-2切断部co12可以位于z5与z6之间。
102.第二切断部co21和co22可以具有在第二方向上与氢出口out1和氧出口out2中在第三方向上具有更大长度的一个重叠的形状。
103.例如，第二切断部co21和co22在第三方向上的长度可以小于或等于氢出口out1和氧出口out2中在第三方向上具有更大长度的一个的长度。在图3中，示出了氢出口out1在第三方向上的长度和氧出口out2在第三方向上的长度相同。然而，当氧出口out2在第三方向上的长度大于氢出口out1在第三方向上的长度时，第二切断部co21和co22可以具有在第二方向上与氧出口out2重叠的形状。第2-1切断部co21可以位于z3与z4之间，第2-2切断部co22可以位于z7与z8之间。
104.第三切断部co31和co32可以具有在第三方向上与氢入口in1和氧出口out2中在第二方向上具有更大长度的一个重叠的形状。例如，第三切断部co31和co32在第二方向上的长度可以小于或等于氢入口in1和氧出口out2中在第二方向上具有更大长度的一个的长度。在图3中，示出了氢入口in1在第二方向上的长度和氧出口out2在第二方向上的长度相同。然而，当氢入口in1在第二方向上的长度大于氧出口out2在第二方向上的长度时，第三切断部co31和co32可以具有在第三方向上与氢入口in1重叠的形状。第3-1切断部co31可以位于y1与y2之间，第3-2切断部co32可以位于y5与y6之间。
105.第四切断部co41和co42可以具有在第三方向上与氧入口in2和氢出口out1中在第二方向上具有更大长度的一个重叠的形状。例如，第四切断部co41和co42在第二方向上的长度可以小于或等于氧入口in2和氢出口out1中在第二方向上具有更大长度的一个的长度。在图3中，示出了氧入口in2在第二方向上的长度和氢出口out1在第二方向上的长度相同。然而，当氧入口in2在第二方向上的长度大于氢出口out1在第二方向上的长度时，第四切断部co41和co42可以具有在第三方向上与氧入口in2重叠的形状。第4-1切断部co41可以位于y3与y4之间，第4-2切断部co42可以位于y7与y8之间。
106.图7是示出根据另一实施例的燃料电池100b的一部分的视图。
107.与图3所示不同，图7所示的第一端板ep1的树脂部r进一步包括第五至第八切断部。除此之外，图7所示的燃料电池100b与图3所示的燃料电池100a相同。相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略对相同的部分的重复描述。
108.第五切断部co5可以设置在第一切断部co11和co12中的一个第一切断部co12与第三切断部co31和co32中的一个第三切断部co31之间。即，第五切断部co5可以位于y1与z5之间。
109.第六切断部co6可以设置在第一切断部co11和co12中的另一个第一切断部co11与第四切断部co41和co42中的一个第四切断部co41之间。即，第六切断部co6可以位于y4与z1之间。
110.第七切断部co7可以设置在第二切断部co21和co22中的一个第二切断部co22与第三切断部co31和co32中的另一个第三切断部co32之间。即，第七切断部co7可以位于y5与z8之间。
111.第八切断部co8可以设置在第二切断部co21和co22中的另一个第二切断部co21与
第四切断部co41和co42中的另一个第四切断部co42之间。即，第八切断部co8可以位于y8与z4之间。
112.图8是示出根据又一实施例的燃料电池100c的一部分的视图。
113.与图7所示不同，图8所示的第一端板ep1的树脂部r进一步包括第九切断部。除此之外，图8所示的燃料电池100c与图7所示的燃料电池100b相同。相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略对相同的部分的重复描述。
114.第九切断部co91和co92可以设置在第一切断部co11和co12与第二切断部co21和co22之间。即，第9-1切断部co91可以设置在第1-1切断部co11与第2-1切断部co21之间，第9-2切断部co92可以设置在第1-2切断部co12与第2-2切断部co22之间。第9-1切断部co91可以设置在z2与z3之间，第9-2切断部co92可以设置在z6与z7之间。
115.图9是示出根据又一实施例的燃料电池100d的一部分的视图，图10是沿图9所示的燃料电池100d中的线c-c
′
截取的截面图。
116.由于沿图9所示的燃料电池100d中的线d-d
′
截取的截面图类似于图5，因此将省略对该截面图的重复描述。
117.为了便于描述，图9和图10仅示出了燃料电池100d的第二端板ep2、外垫片410b以及内垫片420c和420d。
118.图9和图10所示的第二端板ep2、冷却剂入口in3和冷却剂出口out3分别对应于上述第二端板110b、第三流入连通部in3和第三流出连通部out3。根据另一实施例，在图9中，“in3”可以对应于冷却剂出口，并且“out3”可以对应于冷却剂入口。
119.冷却剂入口in3和冷却剂出口out3可以在第二方向上彼此间隔开的同时彼此相对地设置。
120.参照图9和图10，第二端板ep2可以包括金属部m和树脂部r。
121.第二端板ep2的金属部m可以包括第一内表面mis1和第二内表面mis2。第一内表面mis1是在第一方向上面向外壳300的表面，第二内表面mis2是位于第一内表面mis1下方并且在第一方向上面向第二端电池加热器112b的表面。第二内表面mis2可以具有在第一方向上比第一内表面mis1更向电池堆122的单元电池122-n突出的截面形状。
122.树脂部r可以包括外树脂部or和内树脂部ir。外树脂部or可以嵌入金属部m的第一内表面mis1内部，并且内树脂部ir可以设置在金属部m的第二内表面mis2上。
123.外垫片410b可以插在第二端板110b与外壳300之间以执行防水和防尘功能，从而保护电池堆122免受外部影响。外垫片410b还可以防止电池堆122的内部环境暴露于外部。为此，外垫片410b可以设置在第二端板ep2的树脂部r即外树脂部or与外壳300之间。例如，如图10所示，外垫片410b可以嵌入外树脂部or中。
124.内垫片420c和420d用于保持第二端板110b与第二端电池加热器112b之间的反应气体和冷却剂的流路的气密性。为此，内垫片420c和420d可以设置在第二端板ep2的内树脂部ir与第二端电池加热器112b之间。内垫片420c(423和425)和420d可以设置在歧管周围的内树脂部ir上。例如，第三内垫片420c可以设置在与第一端板110a的氧入口in2和氢出口out1相对应的位置以及冷却剂入口in3周围，并且第四内垫片420d可以设置在与第一端板110a的氢入口in1和氧出口out2相对应的位置以及冷却剂出口out3周围。
125.另外，根据实施例，类似于第一端板ep1，第二端板ep2的树脂部r可以进一步包括
彼此间隔开的多个切断部co(或切开部)。每个切断部co可以在第二方向或第三方向上延伸并且可以暴露金属部m。
126.第二端板ep2的树脂部r中包括的每个切断部具有与图6所示的切断部相同的形状，并且可以位于外树脂部or与内树脂部ir之间以暴露金属部m。
127.根据实施例，如图9所示，第二端板ep2的树脂部r中包括的切断部可以包括第十切断部co101和co102、第十一切断部co111和co112以及第十二切断部co121和co122。
128.在图9以及稍后将描述的图11和图12中，切断部co不可见。然而，为了更好地理解，在每个附图中都示出了设置有切断部的区域。
129.第十切断部co101和co102可以具有在第三方向上与冷却剂入口in3重叠的形状。例如，第十切断部co101和co102在第二方向上的长度可以小于或等于冷却剂入口in3在第二方向上的长度。第10-1切断部co101可以位于y11与y12之间，第10-2切断部co102可以位于y15与y16之间。
130.第十一切断部co111和co112可以具有在第三方向上与冷却剂出口out3重叠的形状。例如，第十一切断部co111和co112在第二方向上的长度可以小于或等于冷却剂出口out3在第二方向上的长度。第11-1切断部co111可以位于y9与y10之间，第11-2切断部co112可以位于y13与y14之间。
131.第十二切断部co121和co122可以具有在第二方向上与冷却剂入口in3和冷却剂出口out3中在第三方向上具有更大长度的一个重叠的形状。例如，第十二切断部co121和co122在第三方向上的长度可以小于或等于冷却剂入口in3和冷却剂出口out3中在第三方向上具有更大长度的一个的长度。在图9中，示出了冷却剂入口in3在第三方向上的长度和冷却剂出口out3在第三方向上的长度相同。然而，当冷却剂入口in3在第三方向上的长度大于冷却剂出口out3在第三方向上的长度时，第十二切断部co121和co122可以具有在第二方向上与冷却剂入口in3重叠的形状。
132.在图9以及稍后将描述的图11和图12中，氧入口in2和氢出口out1分别位于冷却剂入口in3上方和下方，氢入口in1和氧出口out2分别位于冷却剂出口out3上方和下方。图9、图11和图12所示的氧入口in2、氢出口out1、氢入口in1和氧出口out2分别设置在与图3、图7和图8所示的氧入口in2、氢出口out1、氢入口in1和氧出口out2相同的位置，并具有与图3、图7和图8所示的氧入口in2、氢出口out1、氢入口in1和氧出口out2相同的形状。然而，为了帮助理解另一实施例，氧入口in2、氢出口out1、氢入口in1和氧出口out2的位置和形状被示为与图3、图7和图8所示的氢出口out1、氢入口in1和氧出口out2的位置和形状不同。
133.可选地，如图9所示，第十二切断部co121和co122可以具有在第二方向上不仅与冷却剂入口in3重叠而且与冷却剂出口out3重叠的形状。即，当冷却剂入口in3位于z9与z10之间并且冷却剂出口out3位于z11与z12之间时，第十二切断部co121和co122可以位于z9与z12之间。第12-1切断部co121和第12-2切断部co122中的每一个可以位于z9与z12之间。
134.图11是示出根据又一实施例的燃料电池100e的一部分的视图。
135.与图9所示不同，图11所示的第二端板ep2的树脂部r进一步包括第13-1切断部和第14-1切断部。除此之外，图11所示的燃料电池100e与图9所示的燃料电池100d相同。相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略对相同的部分的重复描述。
136.第13-1切断部co131可以设置在第十二切断部co121和co122中的一个第十二切断
部co121与第十切断部co101和co102中的一个第十切断部co102之间。即，第13-1切断部co131可以位于y16与z12之间。
137.第14-1切断部co141可以设置在第十一切断部co111和co112中的一个第十一切断部co111与第十二切断部co121和co122中的另一个第十二切断部co122之间。即，第14-1切断部co141可以位于y9与z9之间。
138.图12是示出根据又一实施例的燃料电池100f的一部分的视图。
139.与图11所示不同，图12所示的第二端板ep2的树脂部r进一步包括第13-2切断部和第14-2切断部。除此之外，图12所示的燃料电池100f与图11所示的燃料电池100e相同。相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略对相同的部分的重复描述。
140.第13-2切断部co132可以设置在第十二切断部co121和co122中的一个第十二切断部co121与第十切断部co101和co102中的另一个第十切断部co101之间。即，第13-2切断部co132可以位于y12与z9之间。
141.第14-2切断部co142可以设置在第十一切断部co111和co112中的另一个第十一切断部co112与第十二切断部co121和co122中的另一个第十二切断部co122之间。即，第14-2切断部co142可以位于y13与z12之间。
142.总之，在图3、图7、图8、图9、图11和图12所示的切断部中，在第二方向上延伸的切断部在第三方向上与歧管mf(in1、in2、in3、out1、out2和out3)重叠，并且在第三方向上延伸的切断部在第二方向上与歧管mf(in1、in2、in3、out1、out2和out3)重叠。
143.另外，根据实施例，上述切断部可以具有在第二方向和第三方向中的至少一个方向上对称的形状。可选地，上述切断部可以具有关于燃料电池100a至100f中的中心轴线cx对称的形状。
144.如上所述，当切断部对称时，可以以均匀的形式制造端板110a和110b中包括的树脂部r，即，外树脂部410a和410b以及内树脂部420a至420d。稍后将参照图18a和图18b在制造方法中对此进行详细描述。
145.例如，参照图3、图7和图8，第1-1切断部co11和第1-2切断部co12在第二方向上对称，第2-1切断部co21和第2-2切断部co22在第二方向上对称，第3-1切断部co31和第3-2切断部co32在第三方向上对称，第4-1切断部co41和第4-2切断部co42在第三方向上对称。
146.另外，参照图7，第五切断部co5和第六切断部co6在第二方向上对称，第五切断部co5和第七切断部co7在第三方向上对称。另外，第八切断部co8和第七切断部co7在第二方向上对称，第八切断部co8和第六切断部co6在第三方向上对称。
147.另外，参照图8，第9-1切断部co91和第9-2切断部co92在第二方向上对称。
148.另外，参照图9、图11和图12，第10-1切断部co101和第10-2切断部co102在第三方向上对称，第11-1切断部co111和第11-2切断部co112在第三方向上对称，第12-1切断部co121和第12-2切断部co122在第二方向上对称。
149.根据实施例的燃料电池100可以进一步包括外凹槽和内凹槽。
150.图13是示出根据实施例的燃料电池100的一部分以说明外凹槽oh的截面图，图14是示出根据另一实施例的燃料电池100的一部分以说明外凹槽oh的截面图。
151.图13和图14所示的外壳510、外垫片520、外树脂部530以及金属部m可以分别对应于上述外壳300、外垫片410a和410b、外树脂部or以及金属部m。
152.外垫片520中的外突起520p可以朝向外壳510突出，并且可以容纳在外凹槽oh中。
153.如图13所示，当外突起520p在第一方向上从金属部m的第一内表面mis1突出的长度x1小于或等于预定长度时，可以在外树脂部530中形成外凹槽oh。
154.可选地，如图14所示，当外突起520p在第一方向上从金属部m的第一内表面mis1突出的长度x2大于预定长度时，可以在外壳510中形成外凹槽oh。
155.例如，预定长度可以是1mm，但是实施例不限于此。
156.图15是示出根据实施例的燃料电池100的一部分以说明内凹槽ih的截面图。图15所示的端电池加热器540、内垫片550以及内树脂部560可以分别对应于上述端电池加热器112a和112b、内垫片420a至420d以及内树脂部ir。
157.内凹槽ih用于容纳朝向端电池加热器112a和112b突出的内垫片420a至420d。为此，如图15所示，可以在端电池加热器540中形成内凹槽ih。
158.类似于在外树脂部or中形成外凹槽oh的构造，根据内垫片550在第一方向上突出的高度，可以在内树脂部560中形成内凹槽ih。
159.图16是示出根据实施例的燃料电池100的第一固定部的截面图。
160.图16所示的外垫片600以及外树脂部610可以分别对应于上述外垫片410a和410b以及外树脂部or。
161.外垫片600可以包括第一外表面s1、第一内表面s2和第一固定部pp1。
162.第一外表面s1可以被定义为在第一方向上面向外壳300的表面，第一内表面s2可以被定义为与第一外表面s1相对并且面向外树脂部610的表面。
163.第一固定部pp1可以具有从第一内表面s2朝向外树脂部610突出的突起形状。尽管图16中示出了第一固定部pp1在第一方向上从第一内表面s2突出，但是实施例不限于第一固定部pp1突出的特定方向。
164.当外垫片600和外树脂部610由彼此具有化学接合特性(或粘附性)的材料制成时，可以省略第一固定部pp1。然而，当外垫片600和外树脂部610不是由彼此具有接合特性的材料制成时，形成第一固定部pp1以增加外垫片600与外树脂部610之间的接触面积，从而增加外垫片600(410a和410b)与外树脂部610(or)之间的接合力。
165.图17是示出根据实施例的燃料电池100的第二固定部的截面图。
166.图17所示的内垫片700和内树脂部710分别对应于上述内垫片420a至420d和内树脂部ir。
167.内垫片700可以包括第二外表面s3、第二内表面s4和第二固定部pp2。
168.第二外表面s3可以被定义为在第一方向上面向端电池加热器112a和112b的表面，第二内表面s4可以被定义为与第二外表面s3相对并且面向内树脂部710的表面。
169.第二固定部pp2可以具有从第二内表面s4朝向内树脂部710突出的突起形状。
170.当内垫片700(420a至420d)和内树脂部710(ir)由彼此具有化学接合特性(或粘附性)的材料制成时，可以省略第二固定部pp2。然而，当内垫片700(420a至420d)和内树脂部710(ir)不是由彼此具有接合特性的材料制成时，形成第二固定部pp2以增加内垫片700(420a至420d)与内树脂部710(ir)之间的接触面积，从而增加内垫片700(420a至420d)与内树脂部710(ir)之间的接合力。
171.在下文中，将参照图18a、图18b和图4描述根据上述实施例的燃料电池100的制造
方法。
172.图18a和图18b是示出图3和图4所示的第一端板110a(ep1)的制造过程的截面图。
173.首先，制造具有图18a所示的截面形状的金属部m。
174.随后，如图18b所示，通过一次注射成型工艺，在金属部m上形成包括外树脂部or、内树脂部ir和切断部co的树脂部r。
175.随后，如图4所示，通过二次注射成型工艺，在外树脂部or上形成外垫片410a，并且在内树脂部ir上形成内垫片420a。在这种情况下，当形成内垫片420a时，也同时形成内垫片420b。即，可以看出，内树脂部ir、外树脂部or、外垫片410a以及内垫片420a和420b通过双重注射成型工艺形成。
176.另外，与外树脂部or、内树脂部ir、外垫片410a以及内垫片420a和420b一样，第二端板110b的外树脂部or、内树脂部ir、外垫片410b以及内垫片420c和420d也可以通过双重注射成型工艺形成。
177.如上所述，当通过双重注射成型工艺形成时，树脂部r(or和ir)、外垫片410a和410b以及内垫片420a至420d可以一体化。
178.另外，为了形成树脂部r，可以加热注射树脂，并且可以通过注射模具的浇口将注射树脂注射到六个点中以填充在模具中(浇口的位置和数量可以根据模具的设计而变化)。
179.在切断部不对称的情况下，在通过不同浇口注射的树脂相遇的点很可能产生缩痕(sink mark)等，这会增加设置注射成型条件所需的时间。另外，在注射树脂不顺畅地流动的情况下，在去除模具之后其中可能引入空气，或者注射成型的产品可能有缺陷。
180.但是，根据实施例，由于切断部对称，因此通过不同浇口注射的树脂在相同的填充时间内流动相同的距离，所以其流动性得到改善，从而能够实现注射成型的产品的高均匀性。
181.在下文中，将根据比较例的燃料电池和根据实施例的燃料电池进行比较。
182.图19是根据比较例的燃料电池10的分解立体图。
183.图19所示的根据比较例的燃料电池10包括外壳30、32和34以及发电机。外壳30、32和34包括上盖30、侧盖32和下盖34，并且用于保护发电机免受燃料电池10的外部影响。
184.发电机包括电池堆22、设置在电池堆22的两侧的端板ep以及夹紧杆42。如图19所示，电池堆22可以起到与图2所示的电池堆122相同的作用，端板ep可以起到与根据实施例的端板110a和110b相同的作用，并且可以包括歧管mf。
185.将其中堆叠有多个单元电池的电池堆22放置在端板ep之间。此后，将夹紧载荷施加到电池堆22以压紧电池堆22。在电池堆22的压紧状态下，将夹紧杆42装配到端板ep中，并且将螺栓紧固到端板ep中，从而保持将设置在端板ep之间的空间中的电池堆22夹紧的力并保持电池堆22的压紧状态。
186.此外，与图19所示不同，在根据比较例的燃料电池10包括在垂直于第一方向即电池堆叠方向的第三方向上堆叠的两个电池堆的情况下，燃料电池10可以进一步包括歧管块，歧管块用作流体供应通道并控制流体即反应气体和冷却剂向两个电池堆的流动。在根据比较例的燃料电池10中，反应气体和冷却剂流入/流出两个电池堆以及两个电池堆的绝缘、保护和水密性可以通过围绕两个电池堆的外壳30和歧管块实现。
187.在燃料电池10中，在歧管块与外壳30之间的接合界面处设置有密封垫片以实现防
水和防尘功能，从而保护电池堆22免受外部影响。为此，在歧管块中形成垫片容纳槽，并且将密封垫片插入到容纳槽中。在根据比较例的燃料电池的情况下，在制造垫片的工艺中，与电池堆的体积成比例地切去垫片的内侧部分，并且丢弃垫片的切去部分，而不是回收垫片的切去部分，从而材料成本增加。
188.相反，在实施例的情况下，外垫片410a和410b以及内垫片420a至420d不是通过切割工艺插入到端板110a和110b的树脂部r中，而是如图18a和图18b所示通过双重注射成型工艺与树脂部r一体形成。因此，与比较例不同，没有垫片的部分被切去和丢弃，从而材料成本降低。
189.此外，在比较例的情况下，与实施例的外垫片相对应的密封垫片和端板分开设置，当在压紧状态下将外壳30插到端板ep之间时，密封垫片可能被推动并与端板分离，从而导致错误组装。此外，由于将单独的密封垫片手动插入到端板中，因此可能延迟制造工艺，并且单独的密封垫片可能在运输过程中丢失并可能在组装过程中分离。
190.相反，在实施例中，外垫片410a和410b以及内垫片420a至420d通过双重注射成型工艺与树脂部r一体形成，而不依赖于手动组装工艺。因此，与比较例不同，垫片不会被推动并且不会与树脂部分离，不存在燃料电池的错误组装和垫片分离的可能性，并且省去了插入垫片的工艺。因此，根据实施例，简化了燃料电池的制造工艺，缩短了制造时间，并且防止了在运输和组装期间可能发生的上述问题。因此，保证了燃料电池100的质量。
191.此外，根据实施例，当由于缺陷或劣化而需要更换外垫片410a和410b以及内垫片420a至420d时，从树脂部r上刮除掉外垫片410a和410b以及内垫片420a至420d，使得树脂部r具有图18b所示的形状，此后，通过注射成型工艺形成新的外垫片410a和410b以及内垫片420a至420d。以这种方式，可以重复使用图18b所示的树脂部r。在这种情况下，外垫片410a和410b以及内垫片420a至420d可以分别制造并插入到树脂部r中。由于树脂部r的重复使用，可以减少维护和维修成本。
192.此外，根据比较例，由于歧管块通过绝缘塑料的注射成型工艺以各种形式实现，因此容易在歧管块中形成用于容纳垫片的容纳槽。然而，在以单层形式实现电池堆的情况下，外壳30与端板ep结合，而不是与歧管块结合。在这种情况下，由于用作歧管块的端板ep需要具有结构刚性，因此使用金属材料来制造端板ep。因此，通过对端板ep的金属部进行机械加工而形成用于容纳密封垫片的容纳槽。因此，增加了形成垫片容纳槽所花费的处理时间，从而降低了制造效率。即，会增加垫片容纳槽的加工时间(cycle time，ct)。此外，通常，由于与密封垫片的尺寸匹配的垫片容纳槽具有薄而深的截面，所以用于形成垫片容纳槽的工具在很短的时间内就会磨损，并且因此经常更换。
193.相反，根据实施例，外垫片410a和410b以及内垫片420a至420d通过双重注射成型工艺与端板110a和110b的树脂部r一体形成，而不是与端板110a和110b的金属部m一体形成。因此，与比较例相比，根据实施例，可以缩短制造燃料电池的工艺所需的周期，可以提高制造效率，并且可以防止诸如加工工具磨损的问题。
194.另外，如上所述，实施例的树脂部r包括多个切断部co。与不存在切断部时相比，当存在切断部co时，金属部m的面积可以增加。因此，可以增加端板110a和110b的刚性。另外，由于存在切断部，可以防止树脂部r即外树脂部or和内树脂部ir浮动。另外，由于存在切断部，在端板110a和110b的树脂部r的注射成型工艺中，可以增强金属部m与树脂部r之间的接
合(或结合)。其原因是，当存在切断部时，形成了要引入树脂的凹槽或台阶部，因此形状变得复杂。
195.从以上描述显而易见的是，根据实施例的燃料电池，外树脂部和内树脂部可以以均匀的形式制造。即使当外垫片和外树脂部不是由彼此具有接合特性的材料制成时，外垫片与外树脂部之间的接合力也可以增加，并且即使当内垫片和内树脂部不是由彼此具有接合特性的材料制成时，内垫片与内树脂部之间的接合力也可以增加。另外，可以降低制造成本，可以简化制造工艺，可以缩短制造周期，并且可以提高运输效率和组装效率，因此可以保证燃料电池的质量。另外，可以降低维护和维修成本，可以防止诸如加工工具磨损的问题，可以增加端板的刚性，可以防止外树脂部和内树脂部的浮动，并且可以增强金属部与树脂部之间的接合。
196.在不脱离本公开的目的的情况下，上述各个实施例可以彼此组合，除非彼此不兼容。另外，对于在各个实施例中的任何一个中未详细描述的任何元件，可以参考另一实施例中具有相同附图标记的元件的描述。
197.虽然已经参考本公开的示例性实施例具体示出和描述了本公开，但是这些实施例仅是出于说明目的而提出并不限制本公开，并且对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本文阐述的实施例的基本特征的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。例如，可以修改和应用在实施例中阐述的各个构造。此外，这种修改和应用中的差异应被解释为落入由所附权利要求书限定的本公开的范围内。