專利名稱：石墨層狀燃料電池板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由壓縮石墨而制得的電化學(xué)燃料電池板，特別是關(guān)于將石墨模壓成一種壓層結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
燃料電池板在電化學(xué)燃料電池中表現(xiàn)出許多功能，如作為電流收集器，鄰近燃料電池間的串連，結(jié)構(gòu)支撐，流體流量分配器，滲透阻擋層，以及用于輸送燃料和氧化劑反應(yīng)物及水反應(yīng)產(chǎn)物的導(dǎo)管。這種電池板必須與操作環(huán)境在物理和化學(xué)上是相容的，包括在反應(yīng)物流體存在下對高溫和酸性的容限。由于燃料電池通常含有大量的(例如100或更多)板，因此這些板應(yīng)當(dāng)薄、輕而且廉價(jià)。
作為雙極性電池板，這樣一些電池板能支持鄰近電池間的反應(yīng)。雙極板的一側(cè)支持一個(gè)電池的陽極反應(yīng)，另一側(cè)則支撐一個(gè)鄰近電池的陰極反應(yīng)。兩側(cè)都是有導(dǎo)電性的并支撐其間的一系列的電連接。然而也要求雙極板能提供一個(gè)鄰近電池間的滲透阻擋層以避免電解交換。
金屬如鈦已經(jīng)用于燃料電池板，特別是在不考慮成本的地方。通過切割或蝕刻使金屬板具有處理流體流動(dòng)所需要的特性。除材料成本外，形成反應(yīng)物流動(dòng)槽所必須的的蝕刻工藝也增加了相當(dāng)大的生產(chǎn)成本而且費(fèi)時(shí)。
注射成型被認(rèn)為是一種有效降低大批量生產(chǎn)燃料電池板的生產(chǎn)成本的方法。但是，對于注射成型工藝來講，擁有包括高電導(dǎo)性在內(nèi)必備性質(zhì)的材料通常都不具有足夠的流動(dòng)性。
用石墨或其他含碳化合物填充的模壓熱塑性板也成功地加工成燃料電池板。熱塑性樹脂提供滲透阻擋層，含碳填充物提供導(dǎo)電性。然而，為達(dá)到結(jié)構(gòu)支撐的要求，模壓板容易變得相對厚而重。
在模壓板中，板是由用熱塑性樹脂浸漬的膨脹石墨薄片制得的。將膨脹石墨碾成薄片，用樹脂浸漬，再?zèng)_壓或模壓以形成所需的表面特性。浸漬和晾干樹脂所必需的步驟增加了成本，所得到的膨脹石墨板仍舊相對厚而重。
發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中所提到的燃料電池板是由兩層膨脹石墨材料和一片狀金屬中間層模壓而成的。在層壓燃料電池板的對應(yīng)面上，膨脹石墨優(yōu)選被壓制以形成溝槽、密封結(jié)構(gòu)或定位部件。片狀金屬層形成滲透阻擋層并提供結(jié)構(gòu)支撐以降低板的總體厚度。另外，依賴于片狀金屬層提供的結(jié)構(gòu)支撐和滲透阻擋層，膨脹石墨層的導(dǎo)電性得以優(yōu)化。
層壓板的表面部件優(yōu)選由模壓而形成。在模壓操作的制備過程中，膨脹石墨可以排列成片狀并與中間的片狀金屬層疊放在一起，或者膨脹石墨可以在含有片狀金屬層的模壓模具中排列成微粒形態(tài)。優(yōu)選通過模壓操作在膨脹的石墨層中形成溝槽、密封結(jié)構(gòu)或定位部件。形成的石墨層的厚度和密度可調(diào)以提高密封結(jié)構(gòu)或其他部件的性能。
在最高點(diǎn)上所設(shè)計(jì)的部件是壓縮度最低的，這有助于維持定位和密封功能。在燃料電池內(nèi)部擠壓安裝時(shí)，部件越易彎曲越能通過適應(yīng)不可避免的變化來更好地適應(yīng)密封條件?？梢酝ㄟ^降低突出的密封結(jié)構(gòu)的寬度來實(shí)現(xiàn)額外的密封性能，特別是對于密封流動(dòng)槽。例如，窄的突起可建在形成板內(nèi)流動(dòng)槽的墻體結(jié)構(gòu)的上方。
片狀金屬層在膨脹石墨層間提供滲透阻擋層并作為膨脹石墨層的彈性支撐。片狀金屬層所體現(xiàn)出的兩種功能減輕了對膨脹石墨層的要求，因此膨脹石墨層可在導(dǎo)電性等其他功能方面得到充分利用。片狀金屬層優(yōu)選由不銹鋼或其他耐腐蝕金屬，如鈦、鈦合金及金屬氮化物制成，以增強(qiáng)導(dǎo)電性，并避免與燃料電池流體間的不利反應(yīng)。然而，在膨脹石墨層可有效密封片狀金屬層的范圍內(nèi)，各種各樣的其他導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)材料也可考慮作為中間層。穿過層壓燃料電池板的開口周圍的片狀金屬邊緣可由連接開口的膨脹石墨一膨脹石墨結(jié)合得到密封。相似的密封技術(shù)可用于層壓燃料電池板的外部邊緣，以提供連接石墨和金屬層的更強(qiáng)的結(jié)合。
聚硅氧烷或其他密封材料或絕緣體，如特氟隆(TEFLON，聚四氟乙烯)和玻璃纖維，可施用(如噴，涂或注模)在層壓燃料電池板的外部邊緣或?qū)訝畎宓囊幻婊螂p面上，來使獨(dú)自的層壓板與周圍環(huán)境電隔離，或用來封閉在內(nèi)部，外部或介于層狀板之間的流體。在層壓燃料電池板間的定位部件中也可以施用相似的密封劑以限制穿過單獨(dú)的燃料電池板表面的流體運(yùn)動(dòng)或限制沿板間管道的流體流動(dòng)。
我們的新的層壓燃料電池板是為低厚度和在某些情況下厚度小于所要求的層壓板對應(yīng)面槽深的總和的制造而設(shè)計(jì)的。這樣，層壓板一側(cè)的溝槽與限制層狀板另一側(cè)的溝槽的墻體結(jié)構(gòu)對齊，并且片狀金屬層發(fā)生變形以適應(yīng)形成的形狀。盡管溝槽的底部和由模壓形成的其他結(jié)構(gòu)優(yōu)選盡可能與片狀金屬層緊密結(jié)合以降低總體厚度，但高度壓縮的底部的高密度會(huì)減少片狀金屬層對燃料電池腐蝕環(huán)境的暴露機(jī)會(huì)。
圖1是我們的層壓燃料電池板的平面圖，為了簡易，圖中省略了穿過板表面的流體流動(dòng)溝槽。
圖2是一部件立體分解圖，描述了層壓板的三個(gè)內(nèi)模層。
圖3是一沿圖1中3-3線得到的放大的截面圖，展示了介于兩板內(nèi)導(dǎo)管間的中間層的密封情況。
圖4是一沿圖1中4-4線得到的相似的放大截面圖，展示了沿層壓板外部邊緣的中間層的密封情況。
圖5是一斷裂的截面圖，分別展示了一對雙極板和一個(gè)燃料電池膜。
圖6是一相似的截而圖，顯示了一個(gè)在操作位置的雙極板和燃料電池膜的組件。
圖7是一附著有聚硅氧烷作為密封及電絕緣體的定位部件的嚙合面的斷裂截面圖。
圖8是一具有交替雙極板的雙頜型模的斷裂截面圖，在所述交替雙極板中模中的壓縮過程引起中間層的局部變形用以降低厚度。
圖9是一展示單極板的一部分的斷裂截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和2給出的一個(gè)典型的層壓雙極燃料電池板10是由兩層膨脹的石墨材料12和16與一個(gè)片狀金屬中間層14組成的。兩個(gè)膨脹石墨層12和16與片狀金屬層14被模壓在一起，形成一個(gè)單獨(dú)的層壓體。
膨脹石墨，也可歸為一種剝落石墨，可通過用一種添加到天然石墨薄片的晶體結(jié)構(gòu)中來擴(kuò)大嵌入的粒子的試劑來處理天然的石墨薄片而形成。該材料可以是由各種原材料構(gòu)成的薄片或軋光片，所述原材料的來源包括俄亥俄州克利夫蘭市的UCAR碳技術(shù)公司。在該實(shí)施例中，膨脹石墨層12和16的最終厚度優(yōu)選稍大于流體流動(dòng)槽18所需的深度，所述流動(dòng)槽是在層壓雙極板10的正面20和背面22上形成的。例如，當(dāng)槽深約0.020英寸(0.5mm)時(shí)，模壓膨脹石墨層12和16至約為0.024英寸到0.028英寸(0.6～0.7mm)。
片狀金屬層14優(yōu)選由耐腐蝕導(dǎo)電性金屬制成，如不銹鋼、鈦、鈦合金、或金屬氮化物(如CR-N，Nb-N，Ti-N和V-N)，其具有支撐兩個(gè)膨脹石墨層12和16的伸縮性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。片狀金屬層14的抗腐蝕性能能承受燃料電池苛刻的化學(xué)環(huán)境。片狀金屬層14的導(dǎo)電性能能支持鄰近燃料電池板間的電連接(如串連接)。片狀金屬層14的彈性提高了斷裂韌度，并在最小整體厚度下保持了層壓雙極板10的平面整體形狀。例如，當(dāng)形成的片狀金屬層14的厚度大約是0.007英寸(小于0.2mm)時(shí)，具有槽深為0.020英寸的溝槽的層狀雙極性板10的整合厚度可以小到0.055英寸(1.4mm)。然而，根據(jù)層的結(jié)構(gòu)要求不同片狀金屬層14的厚度可以在很寬的范圍內(nèi)變化，如從0.001英寸(.025mm)到0.010英寸(.254mm)。
在適宜的耐腐蝕導(dǎo)電形式下，片狀金屬層14還在層壓雙極性板10的對應(yīng)面20和22間提供滲透阻擋層。片狀金屬層14的滲透阻擋層阻止鄰近燃料電池間電解質(zhì)材料或其他反應(yīng)/副產(chǎn)物材料的交換。防滲透功能要求片狀金屬層14具有不含有未密封的可使反應(yīng)物/副產(chǎn)物在鄰近電池的操作區(qū)域內(nèi)流動(dòng)的缺口的連續(xù)的結(jié)構(gòu)。在依賴片狀金屬層14提供滲透阻擋層的程度上，膨脹石墨層12和16的導(dǎo)電性能得以充分利用。例如，片狀金屬層14的阻隔滲透功能可以避免使用能降低導(dǎo)電性的樹脂或其他材料對石墨層的浸漬或涂漬。根據(jù)兩膨脹石墨層12和16間的片狀金屬層14的有效密封程度不同，可使用其他一些具有耐腐蝕性更強(qiáng)或稍弱的導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)片狀金屬材料。
圖3和4顯示了形成于膨脹石墨層12和16間的密封結(jié)構(gòu)和其他部件的詳細(xì)資料。在圖3和圖4中片狀金屬中間層14完全密封于膨脹的石墨層12和16中，其中圖3顯示了穿過層壓雙極板10的開口34間的截面部分，圖4給出在開口34和層壓雙極板10的邊緣36間的相似的截面部分。片狀金屬層14的相應(yīng)開口35優(yōu)選采用沖切或其他傳統(tǒng)方法制備，其尺寸應(yīng)略大于兩膨脹石墨層12和16形成的模塑開口34，因此兩石墨層12和16與開口34連接。相似的，片狀金屬層14的外部邊緣37是在兩膨脹石墨層12和16形成的邊緣36內(nèi)部完全形成的，以進(jìn)一步連接兩膨脹石墨層12和16。兩膨脹石墨層12和16間的整體連接限制了片狀金屬層14的邊緣在燃料電池腐蝕性環(huán)境中的暴露，阻止了脫層現(xiàn)象的發(fā)生。
從制造角度考慮，兩膨脹石墨層12和16中的開口34和片狀金屬層14中相應(yīng)的開口35可一起通過沖切形成。盡管12，14和16三層一起沖切會(huì)暴露金屬層14的邊緣(未標(biāo)出)，但由于兩石墨層12和16起到潤滑劑的作用沖切工藝本身易于操作。如果需要，金屬層14暴露的邊緣可用聚硅氧烷、特氟隆(聚四氟乙烯)或玻璃纖維等保護(hù)層進(jìn)行涂漬或襯墊。
沖壓在膨脹石墨層12和16上的部件包括嚙合的陽模和陰模定位部件24和26，所述陽模和陰模定位部件是在模壓過程中分別在層壓雙極板10的正面和背面20和22上形成的。這兩個(gè)定位部件24和26可用來對齊和密封鄰近電池板或俘獲燃料電池中的其他成分。這兩個(gè)定位部件24和26延伸到層壓雙極板10的邊緣36附近并穿過層壓板10的開口34的周圍。陽模定位部件24是由一對平行的、跨坐于用以包含密封結(jié)構(gòu)32的槽(trough)30上的突起28形成。陽模和陰模定位部件24和26的密度和厚度是可以變化的以增強(qiáng)密封和定位功能。例如，陽模部件24的低密度可以通過增大與陰模部件26的接觸面積來增強(qiáng)其密封性能。
密封結(jié)構(gòu)32可沿槽30注入，采用的方法包括擠壓、涂漬或注模密封劑/絕緣材料如聚硅氧烷、特氟隆(聚四氟乙烯)或玻璃纖維。另一密封/絕緣體38示于一用于密封板邊緣36U型結(jié)構(gòu)中。該密封/絕緣體38以類似于密封結(jié)構(gòu)32的注入方式注入到凹槽40以限制層壓板10的堆積厚度。相似的密封/絕緣體可只置于正面20、背面22或邊緣36上。
對片狀金屬層14進(jìn)行切割、沖壓、壓印、沖切、或其他操作可制得除開口35外的部件。例如，圖1所示的電子孔觸點(diǎn)42穿過層壓雙極板10的邊緣36并從片狀金屬板14的邊緣突出。片狀金屬板14的切除或成型可與膨脹石墨層的模塑進(jìn)一步匹配以形成其他處理電或流體流或進(jìn)行密封、定位、或組裝功能的部件。
為進(jìn)行所需的模壓操作，膨脹石墨以粒子形式或以部分壓縮砑壓片的形式與片狀金屬板14堆疊放入模具中。層壓雙極板10的兩側(cè)20和22優(yōu)選一起成型，以便連接開口34和邊緣36的膨脹石墨形成堅(jiān)固的膨脹石墨層12和16連在一起的連合。但是，層狀雙極板10的對應(yīng)面20和22也可以分別成型，如在第二步成型過程中使用穿梭模具。
圖5和6顯示了燃料電池50的局部組成，所述燃料電池50由兩對層狀雙極板52和54夾雜一個(gè)燃料電池膜56而形成。雙極板52和54的任何一個(gè)都包括由模壓石墨和一個(gè)由片狀金屬層制得的中間分離器層62組成的一個(gè)陽極電流收集器58和一個(gè)陰極電流收集器60。流體槽64是在介于壓縮度較低的墻體結(jié)構(gòu)66間的電流收集器58和60內(nèi)壓縮成型的。
墻體結(jié)構(gòu)66上面是一些窄突起68，用于為燃料電池膜56的對應(yīng)側(cè)提供接合和密封。窄突起68的壓縮度低于周圍的墻體結(jié)構(gòu)66，為增強(qiáng)密封性和更好的限制氣體沿流體槽64流動(dòng)提供了彈性變量。
陽模和陰模定位部件70和72起一種附加的密封作用。圖7所示的陽模定位部件70有一聚硅氧烷涂層74用以增強(qiáng)密封性，同時(shí)在鄰近雙極板52和54間起電絕緣作用。聚硅氧烷涂層74優(yōu)選噴涂于陽模定位部件70上，也可采用其他方法如擠壓到陽模定位部件70、陰模定位部件72、或全部二者?？蛇x擇的涂層材料包括特氟隆(聚四氟乙烯)和玻璃纖維。
圖8是一可選擇的介于壓縮模86的兩頜82和84之間的雙極板80。在模86中，雙極板80由一片狀金屬層94和兩石墨層92和96精加工而成，所述兩石墨層92和96是通過在片狀金屬層94的兩側(cè)壓縮膨脹石墨而成。
石墨層92中的溝槽98與石墨層96中的墻體結(jié)構(gòu)104相對齊，石墨層96中的溝槽102與石墨層92中的墻體結(jié)構(gòu)100相對齊。墻體結(jié)構(gòu)100和104比溝槽98和102稍寬，因此溝槽98和102可向墻體結(jié)構(gòu)或在墻體結(jié)構(gòu)100和104中壓縮，以減少雙極板80的總體厚度。這種壓縮方式會(huì)使片狀金屬層94發(fā)生局部變形以節(jié)省空間。
當(dāng)交替地碰到片狀金屬層94的原平面時(shí)，片狀金屬層94中的局部變形106隨槽98和102的底部輪廓而變化。但局部變形106并不破壞片狀金屬層94所預(yù)期的功能，包括作為滲透阻擋層、電池間導(dǎo)電路徑以及柔韌性支撐等。實(shí)際上，局部變形106把片狀金屬層94轉(zhuǎn)變成支持石墨層92和94形成更強(qiáng)的結(jié)合的波紋式結(jié)構(gòu)。
我們優(yōu)選的實(shí)施例把我們新型的燃料電池板塑造成如附圖中所示的雙極板，但是根據(jù)我們的發(fā)明可以把一個(gè)相似的層壓結(jié)構(gòu)也塑造成如圖9所示的單極板110。這種單極板110可支持燃料電池一側(cè)的電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)阻止不必要的與鄰近電池間的反應(yīng)物/副產(chǎn)物的交換。
和前面的實(shí)施例相似，單極板110由兩石墨層112和116夾雜片狀金屬層114加工而成。在保留的墻體結(jié)構(gòu)120間形成的流體流動(dòng)槽118的排列是在石墨層112內(nèi)模壓而成的。墻體結(jié)構(gòu)120上方的石墨密封結(jié)構(gòu)122和匹配的定位部件124也是在石墨層112上模壓而成的，所述定位部件124用于連接單極板110和同一電池中的另一單極板。盡管未示出，但許多連接單極板110和鄰近的燃料電池的定位部件和密封結(jié)構(gòu)也可在石墨層116上形成。
石墨層112和116與片狀金屬層114一起行使電流收集器的功能，石墨層116為與鄰近燃料電池的串連提供了基礎(chǔ)。片狀金屬層114的作用與在我們的雙極板中的功能類似，其增強(qiáng)了單極板110的斷裂韌度，提供滲透阻擋層以阻止不必要的化學(xué)反應(yīng)物與副產(chǎn)物的進(jìn)出。
盡管我們的層壓燃料電池板優(yōu)選由兩層膨脹石墨和一層片狀金屬構(gòu)成，但可選擇的分離器板也可僅由一層膨脹石墨和一層片狀金屬構(gòu)成。在可選擇的設(shè)計(jì)中，片狀金屬的邊緣最好仍用成型的膨脹石墨覆蓋，以提供兩層間更可靠的連接。如果可能，最好將燃料電池板設(shè)計(jì)為對稱的以允許電池板倒置來補(bǔ)償在厚度上的偶爾的次序誤差。
權(quán)利要求
1.一種用于電化學(xué)燃料電池的層壓石墨板，其包括與一片狀金屬中間層模壓在一起的兩個(gè)石墨材料層；模壓在至少一個(gè)石墨層上以引導(dǎo)流過所述板的反應(yīng)物的流動(dòng)的引流部件；層壓于兩個(gè)石墨材料層之間、用于提供結(jié)構(gòu)支撐和為阻止石墨層之間反應(yīng)物的不必要流動(dòng)的滲透阻擋層的片狀金屬中間層。
2.如權(quán)利要求1所述的板，其中所述片狀金屬層由導(dǎo)電性金屬制成。
3.如權(quán)利要求2所述的板，其中所述導(dǎo)電性金屬對被阻止在石墨層之間流動(dòng)的反應(yīng)物具有耐腐蝕性。
4.如權(quán)利要求3所述的板，其中所述片狀金屬層由選自由不銹鋼、鈦、鈦合金、和金屬氮化物所組成的耐腐蝕導(dǎo)電性金屬的組中的材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的板，其中所述石墨材料層由膨脹石墨材料模壓而成。
6.如權(quán)利要求5所述的板，其中所述膨脹石墨材料不含有外加的可降低模壓石墨層的導(dǎo)電性的高分子材料。
7.如權(quán)利要求1所述的板，其進(jìn)一步包括被模壓到至少一個(gè)石墨層上、用于使所述板與燃料電池內(nèi)的鄰近的板對齊的定位部件。
8.如權(quán)利要求7所述的板，其中所述定位部件包括陽模和陰模定位部件之一。
9.如權(quán)利要求8所述的板，其中所述定位部件以低密度被模壓。
10.如權(quán)利要求7所述的板，其中在定位部件上施用密封劑以增強(qiáng)與鄰近板的密封。
11.如權(quán)利要求10所述的板，其中所述密封劑為電絕緣體，以阻止鄰近板之間的傳導(dǎo)。
12.如權(quán)利要求1所述的板，其中所述引流部件包括隔開溝槽的墻體結(jié)構(gòu)，有突起模壓在墻體結(jié)構(gòu)上方以提供改善的與燃料電池中其他部件的密封性。
13.如權(quán)利要求1所述的板，其中形成有穿過兩個(gè)石墨層和片狀金屬層的至少一個(gè)開口，以作為通過燃料電池的導(dǎo)管，和兩個(gè)膨脹石墨層在開口處是連在一起的，以避免開口處片狀金屬層的暴露。
14.如權(quán)利要求13所述的板，其中定位部件被模壓在每一石墨層上，以在燃料電池的鄰近板之間形成陽模和陰模嚙合。
15.如權(quán)利要求1所述的板，其中所述引流部件被模壓在每一石墨層上。
16.如權(quán)利要求15所述的板，其中所述片狀金屬層被變形以適應(yīng)形成在每一石墨層上的引流部件的輪廓。
17.如權(quán)利要求15所述的板，其中所述引流部件包括隔開溝槽的墻體結(jié)構(gòu)，在其中一個(gè)石墨層上形成的溝槽與另一石墨層的墻體結(jié)構(gòu)對齊，從而使該溝槽能夠朝墻體結(jié)構(gòu)被壓縮以減少所述板的厚度。
18.如權(quán)利要求17所述的板，其中所述片狀金屬層在形成于所述石墨層的相對應(yīng)的面的交替的溝槽之間發(fā)生局部變形。
19.一種電化學(xué)燃料電池組件，其包括夾雜有一燃料電池膜的第一和第二燃料電池板；第一和第二燃料電池板中的每一個(gè)都是通過模壓在兩個(gè)石墨層之間的一片狀金屬層形成；和模壓在所述燃料電池板的鄰近石墨層內(nèi)、用于使所述第一和第二燃料電池板彼此對齊的定位部件。
20.如權(quán)利要求19所述的燃料電池組件，其進(jìn)一步包括模壓在鄰近的石墨層內(nèi)以引導(dǎo)流過所述板的反應(yīng)物的流動(dòng)的引流部件。
21.如權(quán)利要求20所述的燃料電池組件，其中所述引流部件包括隔開溝槽的墻體結(jié)構(gòu)，有突起模壓在墻體結(jié)構(gòu)上方以提供改善的與燃料電池膜的密封性。
22.如權(quán)利要求19所述的燃料電池組件，其中所述定位部件包括形成在鄰近的石墨層內(nèi)的陽模和陰模定位部件。
23.如權(quán)利要求22所述的燃料電池組件，其中所述定位部件以低密度被模壓以改善密封性能。
24.如權(quán)利要求22所述的燃料電池組件，其中在至少一個(gè)定位部件上施用密封劑以增強(qiáng)所述第一和第二電池板之間的密封。
25.如權(quán)利要求24所述的燃料電池組件，其中所述密封劑為電絕緣體，以阻止鄰近板之間的傳導(dǎo)。
26.如權(quán)利要求19所述的燃料電池組件，其包括穿過所述第一和第二燃料電池板的開口，其中(a)每一開口都穿過每個(gè)板的兩個(gè)石墨層和片狀金屬層而形成以作為通行導(dǎo)管，和(b)每一板內(nèi)的兩個(gè)膨脹石墨層在開口處是連在一起的，以避免在開口處片狀金屬層的暴露。
27.如權(quán)利要求26所述的燃料電池組件，其中所述定位部件環(huán)繞在所述開口周圍以密封所述板之間的通道。
28.如權(quán)利要求19所述的燃料電池組件，其中所述燃料電池板是雙極板，且包括模壓在遠(yuǎn)離的石墨層內(nèi)的定位部件用于與鄰近電池的雙極板相嚙合。
29.一種制備層壓石墨燃料電池板的方法，包括以下步驟將膨脹石墨與一片狀金屬層以堆疊的形式一起裝填在壓縮模具中；在片狀金屬層的對應(yīng)的兩面沖壓膨脹石墨，使得片狀金屬層的至少一個(gè)外圍邊緣密封在石墨層之間，并且兩個(gè)石墨層圍繞片狀金屬層的外圍邊緣相互結(jié)合；和將引流部件模壓到至少一個(gè)石墨層上，以使流體流過所述板。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，還包括在片狀金屬層上預(yù)先形成開口的附加步驟，并且其中所述沖壓步驟包括沖壓所述膨脹石墨以連接片狀金屬層上的開口，并使兩個(gè)石墨層在開口周圍彼此結(jié)合。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，還包括穿過兩個(gè)石墨層和所述片狀金屬層直接沖切開口以提供穿過所述板的導(dǎo)管的附加步驟。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，還包括在至少一個(gè)石墨層內(nèi)模壓定位部件的附加步驟。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，還包括在所述定位部件上施用電絕緣密封劑的進(jìn)一步的步驟。
34.如權(quán)利要求29所述的方法，其中模壓引流部件的步驟包括在至少一個(gè)石墨層內(nèi)模壓出被墻體結(jié)構(gòu)分隔的溝槽。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，還包括在所述墻體結(jié)構(gòu)上方模壓出起密封作用的突起的附加步驟。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中在每一石墨層上都模壓溝槽。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，還包括使片狀金屬層變形以與在石墨層的相對應(yīng)的面中形成的溝槽相匹配的附加步驟。
全文摘要
一種層狀燃料電池板(10)，具有模壓在兩層膨脹石墨(12，16)之間的片狀金屬層(14)。該片狀金屬層為制備更薄的板提供彈性支撐。該片狀金屬層還作為一種滲透阻擋層，其使得膨脹石墨層的導(dǎo)電性增強(qiáng)。為了對齊、密封和流動(dòng)控制的目的而向石墨層模壓多個(gè)部件。
文檔編號(hào)B29C43/00GK1684825SQ03807869
公開日2005年10月19日 申請日期2003年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月5日
發(fā)明者E·C·麥克馬納斯, D·P·萊昂斯 申請人:韋伯斯特塑料公司