燃料電池堆結構制造技術

本發明專利技術公開了一種燃料電池堆結構，包括：具有彼此相對的冷卻表面的金屬雙極板，其中，膜移除部設置在所述冷卻表面的部分。該燃料電池堆結構的優點在于，可以通過兩個金屬雙極板的接觸部而不必將導電材料涂覆在所述金屬雙極板的冷卻表面的接觸部位來實現導電性，從而可以降低所述金屬雙極板的制造成本，由此降低燃料電池堆的制造成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種燃料電池堆結構，特別是涉及一種構成各燃料電池的金屬隔(“雙極的”)板結構。
技術介紹
圖I是示出堆疊有燃料電池的常規燃料電池堆結構的截面圖。如圖I所示，層疊體 500 包括膜電解質組件(membrane electrolyte assembly, MEA)和附著(attached)于膜電解質組件(MEA)的兩側的氣體擴散層(⑶L)。設置在層疊體500下方的金屬隔板502提供了燃料(氫)供給通道并構成陽極。設置在層疊體500上的金屬隔板502提供了空氣(氧化劑)供給通道并構成陰極。如圖所示，該結構形成單元燃料電池504。堆疊多個這樣的單元燃料電池以形成燃料電池堆。如圖I所示，單元燃料電池504被堆疊成，構成陽極的金屬隔板502與構成陰極的金屬隔板502產生接觸。這兩塊金屬隔板502 (也被稱為金屬雙極板，因此這些術語可以互換使用)被配置成，它們被彎曲以允許冷卻水流經在彎曲部之間形成的通道，并被配置成，所產生的電流流經彼此接觸的兩塊金屬隔板502的部分。作為參考，在金屬隔板502的兩側中，形成冷卻水通道和接觸部分的側面被定義為“冷卻表面506”。金屬隔板502典型地由不銹鋼制造的。然而，鈍化膜會自發地形成在該不銹鋼板的表面上。因此，如果不銹鋼金屬隔板502未經表面處理，則其接觸部的接觸電阻會增加，這將降低系統的效率。因此，如圖I所示，金屬隔板502的兩側涂覆有導電材料，例如貴金屬、碳等，從而降低由于當所產生的電流流動時出現電阻而導致的功率損耗，并可以降低發熱。然而，常規的燃料電池堆結構的問題在于，當金屬隔板502的表面涂覆有導電材料例如貴金屬等時，金屬隔板502的制造成本會增加，因而大大地增加了燃料電池堆的生產成本。
技術實現思路
因此，已經想出了本專利技術來解決上述問題，并且本專利技術的目的在于提供一種使制造成本降低的燃料電池堆結構。具體而言，提供了一種燃料電池堆結構，其通過兩塊金屬雙極板的接觸部而不是將導電材料涂覆在冷卻表面的接觸部位上來實現導電性，因而降低了金屬雙極板的制造成本。為了實現上述目的，本專利技術的一方面提供了一種燃料電池堆結構，其包括具有彼此相對的冷卻表面的金屬雙極板，其中，在冷卻表面處設置有膜移除(film-removed)部。本專利技術的另一方面提供了一種制造燃料電池堆的方法，其包括如下步驟從金屬雙極板的冷卻表面移除鈍化膜以形成具有導電性的膜移除部；將金屬雙極板堆疊成金屬雙極板的冷卻表面彼此相對；以及通過擠壓金屬雙極板來組裝金屬雙極板，以便使彼此相對的膜移除部彼此附著。 附圖說明從下面結合附圖的詳細說明將更加清楚地理解本專利技術的上述和其它目的、特征和優點，其中圖I是示出常規的燃料電池堆結構的截面圖；圖2是示出根據本專利技術的實施方式的燃料電池堆結構的截面圖；圖3是示出制造根據本專利技術的實施方式的燃料電池堆結構的方法的流程圖。具體實施例方式以下，將參考附圖更詳細地描述本專利技術的優選實施方式。參考圖2，根據本專利技術的實施方式的燃料電池堆結構，包括具有彼此相對的冷卻表面3的金屬雙極板1，其中，在冷卻表面處設置有膜移除部5。具體而言，與常規的導電鍍膜處理形成對比，通過砂磨(sanding)或化學蝕刻處理來移除在相鄰的金屬雙極板I的冷卻表面3上自然形成的不導電鈍化膜，以形成冷卻水通道。這些具有細微不平整和導電性的膜移除部5位于已經移除了不導電鈍化膜的部位。相鄰的金屬雙極板I的膜移除部5形成彼此產生接觸的接觸表面7。形成接觸表面7的膜移除部5的不平整彼此相對且彼此擠壓，以形成彼此結合的接觸部9。以這種方式形成的接觸部分9大大地降低了相鄰的金屬雙極板I之間的電阻，因而不必進行導電鍍膜處理而使電流能夠容易地在相鄰的金屬雙極板I之間流動。具體而言，當膜移除部5的不平整在通過使相鄰的金屬雙極板I的膜移除部5彼此產生接觸而形成的接觸表面7處彼此相對時，膜移除部5不與空氣產生接觸。這防止在接觸部分9的相鄰的金屬雙極板I的冷卻表面3上鈍化膜的自發形成，從而在隨著時間的推移通過與空氣接觸而在非接觸部分自發形成鈍化膜的同時，形成隨著時間的推移持續地保持導電性的接觸部分9。在各種實施方式中，膜移除部5可以僅形成在與相鄰的金屬雙極板I的冷卻表面3產生接觸的接觸表面7。換言之，不平整可以(通過膜移除部5)部分地形成在與相鄰的另一塊金屬雙極板I產生接觸的金屬雙極板I的部分。就此而論，不會在雙極板I上彼此接觸的那些部分形成不平整，并且不會在將形成冷卻水通道的非接觸部分中形成不平整。在各種其他實施方式中，膜移除部5也可以形成在各個金屬雙極板I的整個冷卻表面3的上方。在這種情況下，不形成鈍化膜的接觸部分9，形成在通過相鄰的金屬雙極板I之間施加的強大壓力而與另一相鄰的金屬雙極板I產生接觸的接觸表面7。在暴露部分，例如形成冷卻水通道的部分，隨著時間的推移會出現自發氧化，從而鈍化膜再次形成。當然，本領域的技術人員將理解到，膜移除部5也可以形成為，它們不覆蓋各個金屬雙極板I的整個冷卻表面3，而是取而代之覆蓋金屬雙極板I的整個接觸表面7和形成冷卻水通道的那些非接觸部分的僅僅一部分。因此，根據各種實施方式，優選地，金屬雙極板I由可以被氧化而形成鈍化膜的材料制成。例如，金屬雙極板I可以由不銹鋼制造。根據各種實施方式，金屬雙極板I通過砂磨或蝕刻而形成，以使其表面粗糙度(Ra)約為I 15μπι。這樣的表面粗糙度提供具有可以由相鄰的金屬雙極板I之間的鍵合力形成的導電性的穩定的接觸部9。一般來說，盡管金屬雙極板I的不平整可以通過砂磨或化學蝕刻來形成，但是，只要從金屬雙極板I移除不導電鈍化膜，其也可以通過表面處理來形成，并且同時通過表面處理將導電性賦給金屬雙極板I。 例如，根據常規技術，與其冷卻表面3相對的金屬雙極板I的反應表面可以用導電材料來進行表面處理。因此，如上所述，使用各個均是通過從其上移除鈍化膜來不平整地形成的金屬雙極板I來制造燃料電池堆的方法，包括如下步驟從構成燃料電池堆的各金屬雙極板I的冷卻表面的至少一部分移除鈍化膜，以形成具有導電性的膜移除部5 (SlO);將該金屬雙極板I堆疊成金屬雙極板I的冷卻表面3彼此相對(S20)；以及通過擠壓金屬雙極板I來組裝金屬雙極板1，從而彼此相對的膜移除部的至少一部分彼此附著(S30)。如上所述，在一些實施方式中膜移除部5可以同時設置在接觸部和非接觸部(即冷卻水通道)，因此，僅僅構成接觸部分的膜移除部5在步驟(S30)中被附著。另一方面，在其他實施方式中，膜移除部5僅僅在接觸部分上形成，因而整個膜移除部5將在步驟(S30)中被附著。當用該方法制造燃料電池堆時，與當金屬雙極板的兩側同時涂覆有導電材料例如貴金屬等時相比，降低了金屬雙極板的制造成本，從而降低了燃料電池堆的制造成本。如上所述，根據本專利技術，可以通過兩塊金屬雙極板而不是將導電材料涂覆在金屬雙極板的冷卻表面的接觸部件上來實現導電性，從而可以降低金屬雙極板的制造成本，由此降低燃料電池堆的制造成本。盡管為了示例的目的已經公開了本專利技術的優選實施方式，但是本領域的技術人員將理解到，在不偏離所附權利要求中所公開的本專利技術的范圍和實質的情況下，可以作出各種更改、增加和替代。權利要求1.一種燃料電池堆結構，包含 至少一對金屬雙極板,具有彼此相對的冷卻表面；以及 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃料電池堆結構，包含：至少一對金屬雙極板，具有彼此相對的冷卻表面；以及膜移除部，設置在所述冷卻表面的至少一部分上。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：白碩玟，金世勛，梁酉彰，陳相文，許誠日，李致承，
申請(專利權)人：現代自動車株式會社，起亞自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：