[发明专利]用于燃料电池组件的点胶成形紧固件

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于燃料电池元件的紧固配置，更具体的，涉及用于燃料电池元件和组件的原位可固化的弹性紧固配置。

背景技术

一种典型的燃料电池系统包括电源部分，在该部分中一个或多个燃料电池产生电功率。燃料电池是能量转换设备，其将氢和氧转换为水，并在该过程中产生电力和热量。每个燃料电池单元包括位于中心的质子交换部件，且在质子交换部件的任一侧上具有气体扩散层。阳极和阴极催化剂层分别位于气体扩散层的内部。该单元称为膜电极组件(MEA)。分隔板或流场板分别放置在膜电极组件的气体扩散层的外部上。这种燃料电池经常被称为PEM燃料电池。

单个燃料电池中的反应典型地产生小于一伏的电压。多个燃料电池可以层叠并串联地电气连接以实现理想的电压。从燃料电池堆收集电流并用于驱动负载。燃料电池可以用于为从电动汽车到膝上型计算机的多种立用提供电源。

燃料电池电源系统的功效很大一部分取决于燃料电池组的各个燃料电池内的各种接触和密封界面的完整性。这样的接触和密封界面包括与所述电池组的燃料电池内和之间的燃料、冷却液和排放物的传输相关的那些界面。燃料电池组内的燃料电池元件和组件的恰当的位置对准对于保证燃料电池系统的有效运行至关重要。例如在燃料电池子组件的组装期间，由于操作而产生的燃料电池元件的失配会导致各个燃料电池故障以及燃料电池系统的性能下降。

发明内容

本发明的目标是用于燃料电池元件的紧固配置以及利用该紧固配置组装燃料电池元件的方法。本发明的实施例包括在燃料电池子组件组装期间原位形成的弹性紧固配置。

根据一个实施例，燃料电池子组件包括第一流场板，其中第一流场板包括在多个紧固位置处限定的多个紧固件孔径。第二流场板包括在多个紧固位置处限定的多个紧固件孔径。膜电极组件位于第一和第二流场板之间，并包括在多个紧固位置处限定的多个紧固件孔径。膜电极组件和第一以及第二流场板的各个紧固件孔径限定了紧固孔。由弹性材料形成的点胶成形的紧固件放置在每个紧固孔中。响应于将燃料电池子组件压缩放置，该弹性材料有助于点胶成形的紧固件的体积位移。

根据另一实施例，一种管理燃料电池子组件内的压缩的方法包括提供第一和第二流场板，每个都包括在许多紧固位置处限定的多个紧固件孔径。在第一和第二流场板之间提供膜电极组件，该膜电极组件包括在多个紧固位置处限定的多个紧固件孔径，各个紧固件孔径限定了紧固孔。该方法也包括在每个紧固孔中放置的由弹性材料形成的点胶成形的紧固件。该方法进一步包括将燃料电池子组件压缩放置，并响应于将燃料电池子组件压缩放置，来利用点胶成形的紧固件容纳压缩应变。

根据另一实施例，组装燃料电池子组件的方法包括提供第一和第二流场板以及位于两者之间的膜电极组件，每个都包括在多个紧固位置处限定的多个紧固件孔径。该方法进一步包括将膜电极组件、第一和第二流场板的紧固件孔径对准，以限定紧固孔，以及将预弹性材料流入紧固孔中，从而在其中形成点胶成形的紧固件。

本发明的上述内容不意图描述本发明的每个实施例或每个实现方式。本发明的优势、成就以及更全面的理解结合附图并参照下面的详细描述和权利要求将变得显而易见。

附图说明

图1a是燃料电池和其组分层的说明；

图1b示出了根据本发明实施例的具有单极流场板的组合电池组件；

图1c示出了根据本发明实施例的具有单极/双极板的组合电池组件；

图2是根据本发明实施例的多电池组件的截面图，该多电池组件使用了点胶成形的紧固件配置；

图3是图2中所示的单极板的顶视图；

图4表示多电池组件的一部分，该多电池组件包括紧固孔，其中在该紧固孔内放置原位形成的弹性紧固件，该紧固孔构造为包括一个或多个孔穴，用于容纳由燃料电池层叠压缩导致的紧固件体积位移；

图5表示多电池组件的一部分，该多电池组件包括紧固孔而无需图4中所示的孔穴，形成紧固件的弹性材料包括气体或其他可压缩的成分，其在燃料电池层叠压缩期间容纳大量紧固件材料的体积位移；以及

图6示出了一种配置，以在MCA中原位形成弹性紧固件期间便利MCA的元件精确对准。

虽然本发明能经受各种修改和替换形式，但是已经借助附图中的示例表示出细节，该细节也将详细描述。但是可以理解，目的不是为了将本发明限制为所述的特殊的实施例。相反，本发明涵盖如后附权利要求所限定的本发明保护范围内的所有修改、等效和替换。

具体实施方式