[发明专利]用于燃料分配器组件的制造/组装的设计

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池组，以及特别地，涉及使用燃料分配器向这种组中的燃料电池提供燃料的燃料电池组。

背景技术

燃料电池在很多应用中被用作电功率源。特别地，人们提出在汽车中使用燃料电池以取代内燃发动机。一种常用的燃料电池设计采用固体聚合物电解质(“SPE”)膜或质子交换膜(“PEM”)以提供阳极和阴极之间的离子传输。

在质子交换膜型燃料电池中，向阳极提供氢作为燃料，并向阴极提供氧气作为氧化剂。氧气可以是纯氧形式(O₂)或是空气(O₂和N₂的混合物)。PEM燃料电池通常具有膜电极组件(“MEA”)，其中固体聚合物膜具有在一个表面上的阳极催化剂和在相对的表面上的阴极催化剂。典型的PEM燃料电池的阳极和阴极层由多孔传导材料制成，例如编织石墨、石墨化板片、或者碳纸，从而允许燃料和氧化剂分别分散跨过面向燃料和氧化剂供应电极的膜的表面。每个电极都具有承载在碳颗粒上的细微分割的催化剂粒子(例如铂颗粒)，用于促进阳极处氢的氧化，以及阴极处氧的还原。质子从阳极穿过离子传导性聚合物膜流动到阴极，并在此与氧结合形成水，所述水从电池中排出。MEA夹在一对多孔的气体扩散层(“GDL”)之间，继而，夹在一对非多孔的导电元件或板之间。这些板用作阳极和阴极的集流体，并包含适合的形成于其中的通道和开口，以便将燃料电池的气态反应物分配跨过阳极和阴极催化剂的各自的表面。为了有效地产生电力，PEM燃料电池的聚合物电解质膜必须是薄的、化学稳定的、可传导质子的、不导电的和不可透过气体的。在典型应用中，燃料电池以多个单独燃料电池组的阵列的形式被提供以提供高水平电功率。

因此，需要一种改善的向燃料电池组中的每个燃料电池分配燃料的系统。

发明内容

本发明通过在至少一个实施例中提供用于包括多个燃料电池的燃料电池组的燃料分配器组件，解决了现有技术中的一个或多个问题。燃料分配器包括具有板片的外壳、以及位于外壳中的内壳。板片被弯曲以限定出中心纵向腔室、第一纵向边缘和第二纵向边缘。外壳还具有内壁表面和外壁表面。第一纵向边缘和第二纵向边缘组合地限定出纵向槽。第一纵向边缘朝向纵向腔室向内弯折以形成纵向唇。内壳位于外壳的内部。内壳包括多个向外延伸并与外壳的内壁表面接触的肋。内壳、外壳、唇和肋限定了多个流道。内壳具有长度，多个孔沿所述长度以局部螺旋图案的形式定位。内壳接收被提供到该多个孔的燃料，以使燃料在流道中流动并从槽排出以被引入到燃料电池中。

在另一实施例中，提供用于包括多个燃料电池的燃料电池组的燃料分配器组件。燃料分配器包括外壳以及位于外壳中的内壳。外壳包括板片，其被弯曲以限定出中心纵向腔室、第一纵向边缘和第二纵向边缘。外壳具有内壁表面和外壁表面。第一纵向边缘和第二纵向边缘限定出纵向槽，其朝向纵向腔室向内弯折以形成纵向唇。内壳包括多个肋、第一壳部分和第二壳部分。肋向外延伸并与外壳的内壁表面接触。第一壳部分附连到第二壳部分以形成内壳。每个肋围绕内壳而部分地延伸并具有第一肋端部和第二肋端部，以使唇邻近第一肋端部定位。内壳、外壳、唇和肋组合地限定了多个流道。内壳具有长度，多个孔沿所述长度以局部螺旋图案的形式定位。内壳接收被提供到该多个孔的燃料，以使燃料在流道流动并从槽中排出。

在另一实施例中，提供了一种形成上述燃料分配器的方法。方法包括挤压模塑第一塑料成分以形成外壳的步骤。外壳包括板片以限定出中心纵向腔室、第一纵向边缘和第二纵向边缘。外壳具有内壁表面和外壁表面。第一纵向边缘和第二纵向边缘限定出纵向槽，其朝向纵向腔室向内弯折以形成纵向唇。注射模塑第二塑料成分以形成第一壳部分，其包括从第一壳部分的外表面向外延伸的多个第一肋部分。注射模塑第三塑料成分以形成第二壳部分，其包括从第二壳部分的外表面向外延伸的多个第二肋部分。将第一壳部分附连到第二壳部分以形成内壳，其中多个第一肋部分与多个第二肋部分相互匹配以形成多个肋。每个肋围绕内壳而部分地延伸并具有第一肋端部和第二肋端部以使唇临近第一肋端部定位。通过在跨过内壳滑动外壳而将内壳放置在外壳内。内壳、外壳、唇和肋结合地限定出多个流道。内壳具有长度，多个孔沿所述长度以局部螺旋图案的方式设置。内壳接收被提供到多个孔的燃料，以使燃料在流道中流动并从槽排出。

本发明包括以下方案：

方案1.一种用于燃料电池组的燃料分配器组件，该燃料电池组包括多个燃料电池，该燃料分配器包括：