[发明专利]用于燃料电池的集电器部件

说明书

本公开涉及用于燃料电池的集电器部件的领域。

常规的电化学燃料电池将通常均以气态流的形式的燃料和氧化剂转化成电能和反应产物。用于使氢和氧反应的常见类型的电化学燃料电池包括聚合物离子(质子)转移膜，其中燃料和空气通过膜的各个侧。质子(即氢离子)被引导通过膜、由电子平衡，所述电子被引导通过连接燃料电池的阳极和阴极的电路。为了提高可用电压，可形成包括许多这种膜的堆叠，所述膜被设置为具有分开的阳极流体流动路径和阴极流体流动路径。这种堆叠通常以块的形式，所述块包括许多单个燃料电池板，所述单个燃料电池板通过堆叠的任一端处的端板保持在一起。

根据本发明的第一方面，提供一种用于燃料电池的集电器部件，所述集电器部件包括：

第一导电板，其被构造来形成燃料电池的流体限制容积的壁；

第二导电板，其与所述第一导电板电接触，其中所述第二导电板包括外部电连接；

其中所述第二导电板具有相较于所述第一导电板的较高导电性，并且所述第一导电板具有相较于所述第二导电板的较高耐腐蚀性。

这种集电器部件可受益于第一导电板的高导电性，而没有使材料的选择限制于一种具有充分的耐腐蚀性的材料，所述耐腐蚀性由第二导电板提供。以此方式，集电器部件的热滞后和集电器部件的重量在与现有技术相比时可减少。

第一导电板的平面和第二导电板的平面可为平行并且相邻的。集电器部件可被提供为单一结构。

集电器部件可进一步包括整合型加热器板，所述整合型加热器板被构造来加热第二导电板。加热器板可与第二导电板直接热接触。加热器板可使堆叠中的第一燃料电池和最后燃料电池能够被加热，从而在燃料电池堆中的单个燃料电池上提供更一致的热分布。

集电器部件可进一步包括位于加热器板上的热屏障层。热屏障可被构造来将加热器板与燃料电池堆的端板总成热隔离。因此，热屏障可减少任何外部部件(包括端板总成)影响第一电池和最后电池的温度(性能)和瞬态响应的可能性，如果允许所述外部部件承担双极板温度，则将会影响第一电池和最后电池的温度(性能)和瞬态响应。

热屏障可为包覆成型物，所述包覆成型物可密封加热器板和第二导电板，而第二导电板的外部电连接和用于加热器板的电连接处除外。

第二导电板和加热器板的一个或两个外部电连接可例如在集电器部件的边缘或面处暴露，以用于电连接。第二导电板和加热器板的外部电连接中的一个或两个可延伸至集电器部件/燃料电池堆的外部面/边缘，或可从集电器部件/燃料电池堆的外部面/边缘延伸。以此方式，可方便地提供至第二导电板和/或加热器板的必要电连接。

第一导电板可被构造来充当燃料电池的电极板。第一导电板可被构造成与燃料电池堆中的燃料电池膜/流体扩散层相邻。第一导电板可被构造来紧靠流体扩散层。

第二导电板可与流体限制容积隔离。因此，第二导电板的关于耐腐蚀性要求不像第一导电板的要求那样重要。

第一导电板可包括一个或多个流体流动通道。

可由第一导电板、垫圈和膜电极总成限定/界定流体限制容积。

可提供用于燃料电池的集电器部件，所述集电器部件包括：

导电板，其被构造来形成燃料电池的流体限制容积的壁；

加热器板，其被构造来加热所述导电板；以及

热屏障，其位于所述加热器板上；

其中所述集电器部件为单一结构。

将加热器板整合至这种单一结构中是有利的，因为其提供了单个部件，所述单个部件可在其可并入的燃料电池堆中的燃料电池上维持适当均匀的温度分布，而不会不适当地加热燃料电池堆的外部面。另外，单一结构可为加热器板提供环境保护，例如免受水飞溅和/或一般潮湿的保护。加热器板可包括单个电阻丝或加热器网/阵列。可维持导电板(其可被称为集电器板)的平行性和平坦性准确度，因为可通过将加热器板封装在导电板和热屏障之间来适应加热器板的形状的任何不规则性。也就是说，加热器板的不规则形状以集电器部件的外部表面呈现。因此，可使用具有不平整表面的加热器板(例如由编织材料制作的加热器板)。此外，提供加热器板在热屏障的隔离性能内的完全围堵/封装可减少寄生损失。

可提供一种包括多个如本文中所公开的任何燃料电池板总成的燃料电池。可提供一种包括如本文中所公开的集电器部件的燃料电池。

可提供一种包括多个如本文中所公开的任何燃料电池板总成的燃料电池堆。可提供一种包括如本文中所公开的集电器部件的燃料电池堆。

燃料电池堆可包括：

阳极集电器板，其包括本文中所公开的任何集电器部件；以及