用于燃料電池的包括夾層結構嵌體的端板制造技術

本發明專利技術提供了一種包括夾層結構嵌體的用于燃料電池的端板，其中金屬嵌體具有包括多個堆疊的板的夾層結構嵌體，因此確保了強度并獲得了輕重量的結構。該夾層結構嵌體通過堆疊每塊板具有特定的形狀的兩塊或多塊板制造，隨后注射成型該夾層結構嵌體而成為注塑成型體，因此與常規的整體金屬嵌體相比，可確保強度并還獲得輕重量結構。

【技術實現步驟摘要】
用于燃料電池的包括夾層結構嵌體的端板
本專利技術涉及一種用于包括夾層結構嵌體(sandwichinsert)的用于燃料電池的端板。更特別地，涉及一種用于包括夾層結構嵌體的燃料電池的端板，其中金屬嵌體具有包括多個堆疊式承載板的夾層結構嵌體結構，從而確保了強度并使得重量減少。
技術介紹
參照圖7，在安裝在燃料電池汽車上的燃料電池組中的單元電池中，膜電極組件(MEA)位于該燃料電池組中的單元電池的最內側。該MEA包括可穿過質子的固態聚合物電解質膜10和涂布在固態聚合物電解質膜10的相反的表面上以使得氫能與氧反應的催化電極層，即陰極12和陽極14。氣體擴散層(GDL)16和墊片18順序地堆疊在陰極12該陽極14的外側。包括用于供應燃料和排出由反應產生的水的流場的隔板20位于GDL16的外側。燃料電池組中的幾百個單元電池被堆疊之后，用于供給并緊固每個單元電池的的端板30被裝配在該燃料電池組的最外側。在這種情況下，用于收集在燃料電池組中產生的電力并發送該收集的電力到外部的電流收集板被安裝在該端板30的內側。相應的，氫的氧化反應在燃料電池組的陽極14發生，且產生質子和電子。此時，產生的質子和電子首先通過固態聚合物電解質膜10流向陰極12，進而到達隔板20。結果，通過來自陽極14的質子和電子與空氣中的氧的電化學反應，在陰極12產生水。電能進而通過電子的流動而產生并通過端板30的電流收集板被供給需要電能的負載。燃料電池組的端板30，被設置在燃料電池組的相反側上，用來緊固多個堆疊的隔板、MEA和GDL，并為每個單元電池提供均勻的表面壓力。正如圖6中所示，端板30由金屬嵌體31、注塑成型體(plasticinjectionmoldedbody)32和電流收集板33形成，其整體地形成以減少重量并電絕緣。特別地，金屬嵌體31被設置在注模內，進而注塑成型材料被填充進該注模，使得包括由注塑成型體32包圍的金屬嵌體31的端板30由此形成。電流收集板33也可以與金屬嵌體31一起被設置在注模的內部，并且一起被注射成型為注塑成型體32。可替換地，電流收集板33可在稍后的時間被獨立地地組裝到注塑成型體32的內部。端板的金屬嵌體31必須具有高的強度以抵抗內表面壓力。因此，金屬嵌體31通常通過金屬材料的機械加工制造，并且典型地還以復雜形狀制造，該復雜形狀可提高其性能以收集燃料電池組產生的電力并緊固燃料電池組。然而，根據常規的方法，端板的金屬嵌體以一體形狀的制造，其導致若干不足。第一，在機械加工金屬嵌體的輕重量的材料減少結構(materialreducingstructure)中，難以注射成型金屬嵌體。特別地，在端板的注射成型之后，凹進或不平坦的部分不應在樹脂表面產生以便防止當用墊片保證接觸時燃料的泄漏。然而，在給金屬嵌體應用材料減少結構時，如果注塑成型體的樹脂材料的厚度不均勻，由于樹脂的收縮，凹進或不平坦部分就會在樹脂的表面不利地產生。特別地，如果進行小型加工以便于對整體的金屬嵌體應用材料減少結構以減少重量，則難于均勻地維持注射成型材料的厚度。第二，該整體的金屬嵌體通過機加工切割金屬板或非金屬板制造，因此花費長時間制造單個整體的金屬嵌體。這不僅使得大規模生產困難，并且使得降低成本面臨更多挑戰。第三，該整體的金屬嵌體應當由單一材料組成，因此難以使用不同的材料以減少重量和提高強度。
技術實現思路
本專利技術提供了一種用于包括夾層結構嵌體的用于燃料電池的端板，其中該夾層結構嵌體通過堆疊兩塊或多塊板制造，每塊板具有特定的形狀。根據本專利技術的實施方式，該夾層結構嵌體是注射成型而成的注塑成型體，因此與常規的整體金屬嵌體相比，在確保強度的同時提供了輕重量的結構。在一方面，本專利技術提供了用于燃料電池的端板，包括：具有夾層結構的夾層結構嵌體，其中兩塊或多塊板通過連接手段結合，其中夾層結構嵌體的外部表面由注塑成型材料包圍。在一具體實施方式中，該夾層結構嵌體包括：在其中心部分具有第一電流收集板連接開口的第一板；在其中心部分具有兩個或多個第一材料減少空間的第二板；在其中心部分具有第三電流收集板連接開口的第三板；以及在其中心部分具有第二材料減少空間的第四板。在另一個具體實施方式中，具有第二電流收集板連接開口的抗彎板被嵌入到第二板的第一材料減少空間中以便于防止夾層結構嵌體彎曲。該連接手段可以是適合于用在燃料電池中的任何常規的連接手段。例如，在一具體實施方式中，該連接手段選自包括液體或薄膜型粘合劑的粘合手段和包括例如螺栓、鉚釘或定位銷的機械連接手段。在又一個具體實施方式中，夾層結構嵌體由選自鋼材料、非金屬材料、碳基材料和復合材料中的至少一種材料制成。相應的，本專利技術提供了下面的效果。根據本專利技術，端板的嵌體具有數塊板的堆疊結構，所以其能具有期望特性的不同的層以形成同時獲得期望的強度和提供輕重量嵌體的整體堆疊結構。根據某些實施方式，重量減少可以通過在一塊或多塊板中形成一個或多個材料減少空間進一步獲得。進一步地，該數塊板可以由不同材料(例如，輕碳基材料和具有優良的強度的材料，例如鋼鐵)制成并組合使用，因此進一步地使重量減少又改進了嵌體的強度。在某些實施方式中，分離的抗彎板進一步地嵌入到板的，優選在該數塊堆疊板之中的中央堆疊的板的一個或多個材料減少空間中。該抗彎板可進而提高嵌體的整體強度并可防止由應用在注射成型工藝中的樹脂壓力導致的該金屬嵌體的彎曲，并且同時通過增加夾層結構嵌體的慣量的次彎矩可以有效地提高彎曲強度。附圖說明本專利技術的上述和其它特征現參考示意在附圖中的某些具體實施方式而被詳細地描述，所述附圖在下面僅僅通過例示的方式給出而非用于限制本專利技術，其中：圖1是示出根據本專利技術的實施方式的用于燃料電池的端板的夾層結構嵌體的分解透視圖；圖2是說明根據本專利技術的實施方式的圖1的夾層結構嵌體的粘合方法的分解透視圖；圖3是說明根據本專利技術的實施方式的圖1的組裝的夾層結構嵌體的透視圖；圖4是說明根據本專利技術的實施方式的用于燃料電池的注射成型的端板的透視圖；圖5是說明根據本專利技術的另一個實施方式的用于燃料電池的端板的夾層結構嵌體的分解透視圖圖6是說明常規的端板的透視圖；以及圖7是示意性地說明燃料電池組的圖。具體實施方式下面將詳細參考本專利技術的各塊實施方式，其例子例示于附圖中，并在下面說明。雖然將結合例證實施方式說明本專利技術，不過顯然本說明并不意圖把本專利技術局限于這些例證實施方式。相反，本專利技術意圖不僅覆蓋例證實施方式，而且覆蓋包括在由附加的權利要求限定的本專利技術的精神和范圍內的各種替代物、修改、等同物和其它實施方式。顯然這里使用的術語“車輛”或“車輛的”或者其它類似術語包括通常的機動車輛，比如包括運動型多用途車(SUV)的客車，公共汽車，卡車，各種商用車輛，包括各種小舟和輪船的船只，飛機等，并且包括混合動力汽車，純電動汽車，插電式混合動力汽車，氫動力汽車和其它替代燃料汽車(例如，從除石油以外的資源得到的燃料)。這里使用的混合動力汽車是具有兩種以上動力源的車輛，比如汽油動力和電動汽車。本專利技術提供了用于燃料電池的兼顧輕重量和強度的端板。特別地，本專利技術提供了包括夾層結構嵌體100的端板，其中兩塊或多塊板被堆疊并通過連接手段(couplingmeans)500粘合，并且其中夾層結構嵌體100被注塑成型材料包圍以形成注塑成型體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于燃料電池的端板，包括：具有夾層結構的夾層結構嵌體，在所述夾層結構中兩塊或多塊板通過連接手段結合；其中所述夾層結構嵌體的外表面被注塑成型材料包圍。

【技術特征摘要】
2011.09.08 KR 10-2011-00911511.一種用于燃料電池的端板，包括：具有夾層結構的夾層結構嵌體，在所述夾層結構中，兩塊或更多塊板通過連接手段結合，其中所述夾層結構嵌體的外表面被注塑成型材料包圍，所述夾層結構嵌體包括：在其中心部分具有第一電流收集板連接開口的第一板；在其中心部分具有兩個或多個第一材料減少空間的第二板；在其中心部分具有第三電流收集板連接開口的第三板；以及在其中心部分具有第二材料減少空間的第四板，并且所述端板進一步包括嵌入到所述第二板中的一個或多個...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐正燾，金世勛，安炳琪，樸真用，金志勇，
申請(專利權)人：現代自動車株式會社，起亞自動車株式會社，大圓鋼業株式會社，
類型：發明
國別省市：