[发明专利]焊接燃料电池的金属分隔板的上部板和下部板的设备

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求2007年7月13日在韩国知识产权局申请的 韩国专利申请No.10-2007-0070744的优先权，其公开内容全部包括在 此以供参考。

技术领域

本发明涉及焊接燃料电池的金属分隔板的上部板和下部 板的设备，并且更具体讲，涉及焊接燃料电池金属分隔板的上部板和 下部板的设备，其可简化分隔板的上部板和下部板的焊接，并可改善 焊接性能和水密性能，还可防止分隔板的热变形。

背景技术

一般而言，燃料电池是将氢和氧的化学能转化为电能的 电化学装置。通过给阴极和阳极供应氢和氧，燃料电池可连续产生电。 按照燃料电池的工作温度和其所用的电解质类型，燃料电池被分成碱 性燃料电池(AFC)，磷酸燃料电池(PAFC)，熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)，固体氧化物燃料电池(SOFC)和聚合物电解质膜燃料电 池(PEMFC)。使用聚合物电解质和铂催化剂的PEMFC被广泛用作汽 车制造中。

图1示出典型燃料电池的层叠模块的制造，图2示出图 1中所示的燃料电池的层叠模块的结构，图3示出焊接分隔板的上部 板和下部板的各种传统方法。

下面参考图1详细说明典型燃料电池的层叠模块的制造。 参考图1(a)，多个分隔板2和多个膜4是独立制造的。分隔板2可 由金属或石墨形成。因为金属分隔板的制造成本低于石墨分隔板的制 造成本，且金属分隔板可通过压模(press molding)制造，所以金属 分隔板被广泛使用。参考图2(b)，分隔板2与膜4交替层叠，从而 完成层叠6的形成。参考图2(c)和2(d)，多个层叠6组合到一起， 因而完成层叠模块8的制造。

参考图2，层叠6具有三明治结构，其包括插置在每对 邻近的金属分隔板2之间的膜4。多个金属分隔板2通过氢(H)与氧 (O)反应而产生电能，并用冷水(W)调节反应温度。每个金属分 隔板2包括上部板2a和下部板2b以及在上部板2a和下部板2b之间 形成并盛装冷水W的多个冷水容器3。膜4是聚合物电解质膜。膜4 是绝缘体。然而，膜4容易传送氢离子通过它，并因此可用作良好的 氢离子导体。简而言之，膜4通过仅传送氢离子通过它同时阻挡从氢 获得的电子而产生能量，这些电子与氢离子一起供应到膜中。

参考图3，金属分隔板2的上部板2a和下部板2b可以 多种方式粘接到一起。图3(a)示出用激光束10将上部板2a和下部 板2b焊接到一起的方法，图3(b)示出用胶12粘接上部板2a和下 部板2b的方法，图3(c)示出用衬垫(gasket)14连接上部板2a和 下部板2b的方法。

然而，图3(a)的方法要求生成激光束10的设备并因 此导致设施投资的增加。此外，图3(a)的方法极可能引起金属分隔 板2由于焊接操作产生的热而热变形。而且，图3(a)的方法极可能 在金属分隔板2的过热部分中引起焊接缺陷。

图3(b)的方法包括复杂的过程，如涂抹，压缩和热塑 胶12。此外，如果所用胶太多，胶12可从金属分隔板2漏出。另一 方面，如果所用的胶太少，上部板2a和下部板2b可能无法适当的粘 接到一起。而且，图3(b)的方法难于实现自动化。而且，如果胶12 在高温时快速塑化，金属分隔板极可能热变形。另一方面，如果胶12 在室温缓慢塑化，则胶12的形状可能需要维持直到胶12的塑化完成 为止。

图3(c)的方法是用连接件，即用衬垫14机械地连接 上部板2a和下部板2b的方法。因此，由于机械连接技术的限制，图 3(c)的方法要求手动操作，并可能引起水密性能的恶化。

发明内容

本发明提供焊接燃料电池的金属分隔板的上部板和下部 板的设备。该设备具有简单的结构并可简化金属分隔板的上部板和下 部板的焊接，改进焊接性能和水密性能并防止分隔板的热变形。