專利名稱：用于燃料電池的金屬多孔體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于燃料電池的金屬多孔體。更具體的，本發(fā)明涉及一種改善操作和工作性能并且能夠準確和精確地堆疊，由此也提高燃料電池堆的生產率的用于燃料電池的金屬多孔體。
背景技術：
燃料電池是一種不通過燃燒將燃料的化學能轉化為熱能，而是在燃料電池堆中用電化學方法將化學能直接轉化為電能的電力生成系統(tǒng)。燃料電池能夠被用作包括例如便攜設備的小型電力和電子設備、工業(yè)用途、家用電器以及車輛的供電電源。特別地，車輛最廣泛使用的燃料電池之一是質子交換膜燃料電池或聚合物電解質膜燃料電池(PEMFC)，其由具有膜電極組件(MEA)、氣體擴散層(GDL)、襯墊、密封件和雙極板(隔板)的燃料電池堆構成。通常，MEA包括氫離子傳輸通過的聚合物電解質膜，和布置在聚合物電解質膜兩側的每一側上的、在其中發(fā)生電化學反應的電極/催化劑層。GDL用于使反應物氣體均勻地擴散并傳輸所產生的電。襯墊用于對反應物氣體和冷卻劑提供適當的氣密性。密封件用于提供適當的接合壓力。最后，雙極板用于支持MEA和GDL、收集并傳輸所產生的電、傳輸反應物氣體、傳輸并去除反應產物、以及傳輸冷卻劑以去除反應熱，等等。GDL接合于電極/催化劑層的外表面，電極/催化劑層涂覆在聚合物電解質膜的表面上以形成陽極(“燃料電極”)和陰極(“空氣電極”或“氧氣電極”)，而且用于供應氫氣和空氣(氧氣)作為反應物氣體，傳輸由電化學反應產生的電子，并且排出反應產物水以最小化燃料電池中的溢流。近來，在世界范圍內廣泛的研究集中在將具有網狀結構的薄金屬板替代碳纖維應用于燃料電池的⑶L，該網狀結構是例如延展板網(expanded metal)或金屬網等的多孔結構。圖1示出可用作燃料電池的GDL的金屬多孔體，其中，(a)示出延展板網多孔體的實例且(b)示出金屬網多孔體的實例。圖1(a)中所示的延展板網1是通過壓制或軋制金屬板而形成的具有多個矩形孔的多孔板的實例，而圖1(b)中所示的金屬網2是通過將多根絲線加編織成網狀而形成的多孔板的實例。這些具有規(guī)則的多孔結構的金屬多孔體在燃料電池中使用的過程中能夠表現出均一的性能并降低電池之間的偏差。此外，反應物氣體的擴散得到改善并且水的排出效率更高，因此有助于提高燃料電池的總體性能。然而，即使在這些金屬多孔體1和2被用作⑶L的情況下，金屬多孔體1和2各自也以與常規(guī)方法相同的方式，與例如MEA、隔板、襯墊等的燃料電池組件堆疊在一起，從而完成燃料電池堆。常規(guī)地，圖1中所示的金屬多孔體1和2被剪切成適合于燃料電池的隔板上的反應區(qū)(即，膜電極組件的反應區(qū))的尺寸，簡單地放置在隔板上，然后與隔板組裝。在此，金屬多孔體1和2各自為分離的組件，不與任何其他燃料電池組件形成整體。
這些金屬多孔體具有由于材料的性質而在剪切過程中形成的鋒利的外部邊緣，而且當常規(guī)的金屬多孔體在沒有修飾的情況下被使用時，操作和工作性能由于在電池組裝過程中所形成的鋒利的外部邊緣而劣化。特別地，該金屬多孔體的鋒利的外部邊緣很可能破壞在電池組裝過程中與鋒利的外部邊緣接觸的膜電極組件的引腳孔，因此使燃料電池堆的總體性能劣化。此外，由于常規(guī)的金屬多孔體是不與任何其他燃料電池組件形成整體的分離組件，所以金屬多孔體的布置在電池組裝過程中變得不規(guī)則，因此金屬多孔體不能準確和精確地堆疊。此外，不能采用例如吸氣的自動組裝(堆疊)方法，故降低了燃料電池堆的生產率。在例如吸氣的自動組裝(堆疊)方法中，金屬多孔體必須在被吸附在抽吸裝置上的狀態(tài)下進行傳輸。然而，由于在金屬多孔體的表面上存在許多孔(即，缺乏平坦表面)，因此在金屬多孔體與抽吸裝置之間很難具有穩(wěn)定的吸附。所以，為了獲得穩(wěn)定的吸附，重要的是抽吸裝置吸附于非多孔的平坦表面。在本背景技術部分中所公開的上述信息僅是用于加強對本發(fā)明背景技術的理解， 因此其可能包含不構成在本國內已為本領域技術人員所公知的現有技術的信息。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的金屬多孔體，其具有改進的操作和工作性能。 此外，本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的金屬多孔體，其能夠準確和精確地進行堆疊并且能夠通過自動組裝方法進行加工，從而提高燃料電池堆的生產率。一方面，本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的金屬多孔體，該燃料電池通過堆疊多個由金屬多孔體制成的單元電池而形成。該金屬多孔體具有多孔部，其與膜電極組件的反應區(qū)接觸并且對應于各單元電池的反應區(qū)；和平坦部，其具有沿著除對應于反應區(qū)的多孔部以外的金屬多孔體的外部邊緣形成的平面結構。在本發(fā)明的一些實施例中，平坦部可與通過注塑成型形成的襯墊結合，使得襯墊能夠整體地結合于金屬多孔體。在另一個實施例中，位于金屬多孔體兩側的平坦部具有氫氣、空氣和冷卻劑通過的歧管孔，該歧管孔具有與隔板的歧管孔相同的尺寸并且形成在對應于隔板的歧管孔的位置。特別地，在燃料電池已組裝后，平坦部的歧管孔和隔板的歧管孔一起形成氫氣、空氣和冷卻劑的入口歧管和出口歧管。在又一個實施例中，平坦部的歧管孔可與通過注塑成型形成的襯墊結合，使得金屬多孔體能夠整體地結合于圍繞平坦部的歧管孔的襯墊。在再一個實施例中，襯墊可被模制并結合于金屬多孔體的平坦部的兩側，或者被模制成圍繞平坦部的外部邊緣和兩側。在另一個實施例中，在金屬多孔體和隔板堆疊在一起的狀態(tài)下，襯墊可被模制成圍繞平坦部和隔板的外部邊緣，使得隔板可由于襯墊而進一步與金屬多孔體結合。在又一個實施例中，襯墊可被模制并結合于隔板的歧管孔，以提供金屬多孔體與隔板結合在一起的狀態(tài)。在再一個實施例中，平坦部設置有在襯墊被模制的位置形成的通孔，使得通過插入通孔中的用作襯墊的樹脂，金屬多孔體能夠與模制在平坦部的兩側的襯墊牢固地結合。
在本發(fā)明的一些實施例中，隔板也具有在與平坦部中的通孔對應的位置形成的通孔。在該實施例中，襯墊可被模制成圍繞平坦部和隔板的外部邊緣(包括它們對應的通孔)。通過這樣做，金屬多孔體和隔板可堆疊在一起，使得金屬多孔體可經由通孔與襯墊和隔板牢固地結合。在另一個實施例中，對應于反應區(qū)的多孔部可以是延展板網或金屬網。當對應于反應區(qū)的多孔部是延展板網時，優(yōu)選地僅多孔部具有孔。此外，在本發(fā)明的此實施例中，沒有孔的金屬板布置在多孔部的外部邊緣以構成與多孔部相結合的平坦部。然而，當對應于反應區(qū)的多孔部是金屬網時，金屬網的外部邊緣可涂覆薄金屬膜或者插入到具有矩形框架形狀的金屬部件的開口的內槽中，使得金屬膜或金屬部件構成平坦部并且金屬網構成多孔部。以下說明本發(fā)明的其它方面和實施例。


現在將參照附圖中示出的某些示例性實施例詳細說明本發(fā)明的上述和其它特征， 附圖在下文中僅以例示的方式給出且因此不限制本發(fā)明，并且其中圖1示出可用作燃料電池組件的常規(guī)金屬多孔體，其中(a)示出延展板網多孔體的實例且(b)示出金屬網多孔體的實例；圖2示出根據本發(fā)明的示例性實施例的各自具有平坦部的金屬多孔體的俯視圖；圖3示出根據本發(fā)明的示例性實施例的結合有襯墊的金屬多孔體的俯視圖；圖4示出根據本發(fā)明的另一示例性實施例的結合有襯墊的金屬多孔體的俯視圖；圖5和6示出根據本發(fā)明的示例性實施例的與襯墊改進結合的金屬多孔體的俯視圖；圖7示出根據本發(fā)明的又一示例性實施例的使用通孔的結合有襯墊的金屬多孔體的俯視圖；并且圖8至11是示出根據本發(fā)明的示例性實施例的結合有襯墊的金屬多孔體、隔板和膜電極組件堆疊在一起的狀態(tài)的視圖。附圖中給出的附圖標記包括對以下進一步論述的下列元件的參照10 金屬多孔體11 多孔部(反應區(qū))12 平坦部14 通孔20 襯墊30 隔板31 通孔40 膜電極組件應當理解的是，附圖不一定按比例繪制，而是呈現出說明本發(fā)明的基本原理的各種示例性特征的某種程度的簡化表示。文中所公開的包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀的本發(fā)明的具體設計特征，將部分地由具體期望的應用和使用環(huán)境來確定。在圖中，貫穿附圖的多幅圖中相同的附圖標記表示本發(fā)明的相同或等效的部件。
具體實施例方式現在將在以下詳細參考本發(fā)明的各種實施例，其實例在附圖中示出并在以下予以說明。雖然將結合示例性實施例說明本發(fā)明，但是將會理解的是，本說明書并非意在將本發(fā)明限制于這些示例性實施例。相反地，本發(fā)明的意圖在于不僅涵蓋這些示例性實施例，而且涵蓋可包括在由所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內的各種替換形式、改型、等效形式和其他實施例。應該理解的是，本文所使用的術語“車輛”或“車輛的”或者其他類似術語包括通常的機動車輛，例如包括運動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車在內的載客汽車，包括各種艇和船在內的水運工具、以及飛行器，等等，并且包括混合動力車、電動車、插電式混合電動車、氫動力車和其他替代燃料車(例如，從石油之外的資源取得的燃料)。如本文所提及的，混合動力車是具有兩種或更多種動力源的車輛，例如同時具有汽油動力和電動力的車輛。本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的金屬多孔體，其可用作燃料電池中的氣體擴散層(GDL)組件。更具體地，本發(fā)明的金屬多孔體具有平坦部，其包括沿金屬多孔體的外部邊緣形成的平面結構。圖2示出根據本發(fā)明的各自具有平坦部的金屬多孔體的俯視圖，其中(a)示出使用延展板網的金屬多孔體且(b)示出使用金屬網的金屬多孔體。圖2還分別示出沿線A-A 和B-B截取的截面圖。如圖2中所示，根據本發(fā)明的各金屬多孔體10包括多孔部11和平坦部12，多孔部 11形成在與燃料電池隔板上的反應區(qū)(例如，結合于膜電極組件的催化劑層的反應區(qū))對應的區(qū)域，平坦部12具有沿著除多孔部11以外的金屬多孔體的外部邊緣形成的平面結構。這里，如圖2(a)中所示，當通過在原材料中形成多個孔而制備延展板網時，平坦部12可被制備成不在外部邊緣形成孔。例如，通過壓制或軋制金屬板而形成多個矩形孔， 以在除了對應于平坦部12的預定外部邊緣以外的區(qū)域具有多孔結構。S卩，金屬板被設計成外部邊緣不具有孔且對應于平坦部12，而內部具有對應于多孔部11的孔，其進一步對應于多孔體的反應區(qū)。替代性地，通過編織多根絲線形成金屬網多孔板或多孔體。在此實施例中，考慮到平坦部不能像延展板網多孔體板那樣整體地形成在外部邊緣上，因此可單獨設置用于形成平坦部12的部件。S卩，如圖2(b)中所示，可設置金屬網11能夠插入其中的、具有矩形框架形狀的金屬部件12。機械地，金屬網11(即，多孔部)的外部邊緣可插入如圖2的B-B截面圖中所示的金屬部件12 ( S卩，平坦部)的矩形開口的內槽中，使得金屬網11位于金屬部件12的矩形開口中，由此整體地形成外部邊緣上形成有平坦部12的金屬網多孔體10。在這種情況下，金屬部件12對應于平坦部而金屬網11對應于多孔部。替代性地，平坦部12也可通過沿金屬網11的外部邊緣涂覆金屬膜而形成。在一個實施例中，金屬多孔體10可具有與隔板的總體尺寸基本上相同的尺寸，以便在電池組裝過程中與隔板和膜電極組件進行組裝。此外，氫氣、空氣和冷卻劑通過的歧管孔13可形成在金屬多孔體10的兩端的平坦部12中。歧管孔13可與氫氣、空氣和冷卻劑通過的、隔板的相應歧管孔具有相同的尺寸， 并且分別形成在與隔板的歧管孔對應的位置。因此，在燃料電池組裝后，在金屬多孔體10 兩端的歧管孔13和隔板的歧管孔構成燃料電池堆的入口歧管和出口歧管，通過這些歧管氫氣、空氣和冷卻劑被供應至各單元電池及從各單元電池排出(例如，通過隔板的各個流場)。由于以上述方式形成的金屬多孔體10具有沿外部邊緣的平坦部12，因此襯墊可整體地形成在平坦部12上，由此可形成結合有襯墊的金屬多孔體。圖3示出根據本發(fā)明的示例性實施例的結合有襯墊的金屬多孔體的俯視圖，其中 (a)示出使用延展板網的結合有襯墊的金屬多孔體10且(b)示出使用金屬網的結合有襯墊的金屬多孔體10?？赏ㄟ^將圖2中所示的金屬多孔體10 (其中平坦部和多孔部整體地形成)固定在注塑模具中并在平坦部12的表面上注塑成型用作襯墊20的樹脂，而形成結合有襯墊的金屬多孔體10。如此，當通過注塑成型在金屬多孔體10的平坦部12上整體地形成襯墊20 時，襯墊20可結合于金屬多孔體10的平坦部12的兩側。參照圖3，可以看出襯墊20通過注塑成型分別沿著多孔部11和歧管孔13的整個周邊整體地結合于金屬多孔體10。因此，根據本發(fā)明，通過使用如圖3中所示的沿著金屬多孔體10的外部邊緣形成的平坦部12，能夠通過在平坦部12上注塑成型襯墊20而形成結合有襯墊的金屬多孔體 10。結果，當使用根據本發(fā)明的結合有襯墊的金屬多孔體10時，如果通過堆疊多個單元電池而組裝燃料電池堆，則會發(fā)現生產率的提高。此外，盡管常規(guī)的金屬多孔體具有鋒利的外部邊緣，然而根據本發(fā)明的金屬多孔體10具有沿外部邊緣形成的平坦部12，因此在電池組裝過程中可提高操作和工作性能。此夕卜，可將破壞膜電極組件的風險最小化，因此總體上提高了電池性能的一致性及其安全性。圖4示出根據本發(fā)明的另一示例性實施例的結合有襯墊的金屬多孔體的俯視圖， 其中(a)示出使用延展板網的結合有襯墊的金屬多孔體10且(b)示出使用金屬網的結合有襯墊的金屬多孔體10。在圖4的實施例中，除多孔部11以外的平坦部(在圖2中由附圖標記12表示) 和歧管孔13的整個周邊被襯墊20整體地圍繞。如圖中所示，襯墊20可例如注塑成型為圍繞金屬多孔體10的兩側的平坦部。詳細地，可通過例如在圍繞多孔部11和歧管孔13的平坦部上注塑用作襯墊20的樹脂，而形成結合有襯墊的金屬多孔體，其中圍繞多孔部11和歧管孔13的平坦部與襯墊20相結合。當使用襯墊20結合于平坦部的結合有襯墊的金屬多孔體10時，可有利地使用利用例如吸氣的自動堆疊方法的堆組裝裝置，從而提高組裝工藝的效率。替代性地，圖5和6示出根據本發(fā)明的示例性實施例的與襯墊改進結合的金屬多孔體的俯視圖。圖5示出襯墊結合前的金屬多孔體的狀態(tài)，而圖6示出襯墊結合后的金屬多孔體的狀態(tài)。在圖5和6中，(a)示出延展板網用作金屬多孔體的實例，且(b)示出金屬網用作金屬多孔體的實例。如圖5和6中所示，在金屬多孔體10的平坦部12的、可通過例如注塑成型形成襯墊20的位置上形成有通孔14，并且用于襯墊20的樹脂可例如注塑成型在平坦部12上使得通孔14被樹脂填充。這里，由于樹脂嵌入通孔14中，因此襯墊20可牢固地固定于金屬多孔體10的平坦部12。具體地，由于襯墊20可例如沿著平坦部12的通孔14注塑成型在金屬多孔體10的兩側，因此在金屬多孔體10的兩側的襯墊20通過通孔14整體地相互連接，且由此作為一個模制的整體牢固地固定于金屬多孔體10的平坦部12。多個通孔14以規(guī)則的間隔地形成在襯墊20結合于平坦部12的位置，S卩，圍繞多孔部11和歧管孔13的位置。雖然在圖5和6的實施例中示出了圓形通孔14，但是通孔可具有例如三角形、矩形等的多種形狀，而且通孔的數量、尺寸和距離可根據金屬多孔體的尺寸而變化。因此，通孔的數量、尺寸和距離在本發(fā)明中不受特別限制。此外，襯墊20的形狀和尺寸可考慮金屬多孔體10的尺寸而適當地選擇，并且任何能夠保持多孔部11和歧管孔13的氣密性的結構均可在本發(fā)明中使用。圖7示出根據本發(fā)明的又一示例性實施例的使用通孔的結合有襯墊的金屬多孔體的俯視圖，其中，通孔14以與圖6相同的方式形成，并且襯墊20整體地形成以圍繞各金屬多孔體10的平坦部(在圖6中由附圖標記12表示)。如圖中所示，可例如以用于襯墊20的樹脂被注塑成型在圍繞多孔部11和歧管孔 13的平坦部上的方式，將襯墊20注塑成型以圍繞金屬多孔體10的兩側的平坦部，使得圍繞多孔部11和歧管孔13的平坦部通過襯墊20而被結合，由此形成結合有襯墊的金屬多孔體。圖8至11是示出根據本發(fā)明的結合有襯墊的金屬多孔體10、隔板30和膜電極組件40堆疊在一起的狀態(tài)的視圖。本發(fā)明的金屬多孔體10可與襯墊20相結合(參照圖8 和10)或者可同時與襯墊20和隔板30相結合(參照圖9和11)。如此，本發(fā)明可提供進一步結合有隔板30的金屬多孔體10。這是結合有襯墊-隔板的金屬多孔體(或襯墊-隔板-金屬多孔體組件)，以及結合有襯墊的金屬多孔體10，并且這些金屬多孔體與膜電極組件40重復堆疊以形成燃料電池堆。圖8和9是示出金屬板隔板的截面圖且圖10和11是示出流場金屬板隔板的截面圖，這些截面圖都是沿與圖2的線A-A和B-B相同的線截取的。在各圖中，(a)示出與襯墊20相結合的金屬多孔體10的實例(即，結合有襯墊的金屬多孔體)，且(b)示出與襯墊20和隔板30相結合的金屬多孔體10的實例(S卩，結合有襯墊-隔板的金屬多孔體)。詳細地，圖8(a)示出通過如圖5中所示在金屬多孔體10的平坦部12中形成通孔 14，并且例如如圖6中所示注塑成型襯墊20使得襯墊20和金屬多孔體10通過通孔14牢固地結合在一起，而制備結合有襯墊的金屬多孔體10的實例。這里，與襯墊20相結合的金屬多孔體10可以是上面討論的延展板網多孔體或金屬網多孔體。盡管使用了圖6中所示的、其中襯墊20可例如沿通孔14注塑成型的、結合有襯墊的金屬多孔體10，然而也可使用圖7中所示的、其中襯墊20可例如注塑成型以圍繞包括通孔14的平坦部的、結合有襯墊的金屬多孔體10。此外，如圖8(a)中所示，結合有襯墊的金屬多孔體10可堆疊在膜電極組件40的兩側，且隔板30可堆疊在結合有襯墊的金屬多孔體10的外側。S卩，隔板30、結合有襯墊的金屬多孔體10、膜電極組件40、結合有襯墊的金屬多孔體10和隔板30按此順序重復堆疊。這里，整體地結合于金屬多孔體10的襯墊20保持了隔板30與膜電極組件40的聚合物電解質膜41之間的氣密性。替代性地，圖9(a)示出不形成通孔而制備的結合有襯墊的金屬多孔體，即圖3的結合有襯墊的金屬多孔體的實例。這里，如圖3中所示，通過例如沿多孔部11和歧管孔(在圖9中未示出且在圖3 中由附圖標記13表示)的整個周邊注塑成型襯墊20，而制備結合有襯墊的金屬多孔體10。 作為更進一步的選擇，取代圖3中所示的結合有襯墊的金屬多孔體10，也可使用通過例如注塑成型襯墊(在圖7中由附圖標記20表示)以圍繞平坦部12而制備的結合有襯墊的金屬多孔體10 (即，在圖7的實施例中沒有通孔的結構)。即使在這種情況下，在燃料電池堆的組裝過程中，隔板30、結合有襯墊的金屬多孔體10、膜電極組件40、結合有襯墊的金屬多孔體10和隔板30也以與圖8(a)相同的方式重
復堆疊。相反地，圖8(b)示出通過沿隔板30的外部邊緣形成與金屬多孔體10的通孔14 一致的通孔31，并且例如沿著堆疊在一起的隔板和金屬多孔體10的通孔31注塑成型襯墊 20，使得金屬多孔體10和隔板30通過襯墊20整體地相互結合，而制備結合有襯墊-隔板的金屬多孔體的實例。如圖中所示，當金屬多孔體10和隔板30堆疊在一起時，襯墊20例如注塑成型在包括通孔14和31的金屬多孔體10的平坦部12和隔板30的外部邊緣上，使得例如注塑成型在兩側的襯墊20通過通孔14和31相互連接。結果，隔板30通過襯墊20進一步與金屬多孔體10相結合。在這種情況下，在燃料電池堆的組裝過程中，結合有襯墊-隔板的金屬多孔體堆疊在膜電極組件40的兩側。在燃料電池堆的組裝之后，金屬多孔體10布置在膜電極組件 40的兩側，且隔板30布置在金屬多孔體10的外側。S卩，隔板30、金屬多孔體10、膜電極組件40、金屬多孔體10和隔板30按此順序重
復堆疊。盡管在圖8 (b)中示出其中可例如沿通孔14和31注塑成型襯墊20的、結合有襯墊-隔板的金屬多孔體，然而也可使用通過例如注塑成型襯墊以圍繞包括通孔的金屬多孔體的平坦部和隔板的外部邊緣而制備的圖7的結合有襯墊-隔板的金屬多孔體(即，在圖 9B的實施例中添加通孔的結構)。接下來，圖9 (b)示出不形成通孔而整體形成的結合有襯墊-隔板的金屬多孔體的實例。通過例如注塑成型襯墊20以圍繞金屬多孔體10的平坦部12和隔板30的外部邊緣，使得隔板30和金屬多孔體10通過襯墊20結合在一起，而制備結合有襯墊-隔板的金屬多孔體。在這種情況下，在燃料電池堆的組裝過程中，結合有襯墊-隔板的金屬多孔體以與圖9(a)中相同的方式堆疊在膜電極組件40的兩側。在燃料電池堆的組裝之后，金屬多孔體10布置在膜電極組件40的兩側，且隔板30布置在金屬多孔體10的外側。S卩，隔板30、金屬多孔體10、膜電極組件40、金屬多孔體10和隔板30按此順序重
復堆疊。當隔板與圖8(b)和9(b)中所示的金屬多孔體結合時，襯墊可例如相應地圍繞各個隔板的歧管孔整體地注塑成型。另外，在圖10和11中所示的實例中，除了使用流場金屬板隔板代替金屬板隔板以外，整體結合結構和堆疊結構與圖8和9的實例沒有區(qū)別。S卩，在圖10(a)和11 (a)中，襯墊20和金屬多孔體10的整體結合結構，以及結合有襯墊的金屬多孔體、膜電極組件40和隔板的堆疊結構與圖8(a)和9(a)的實例沒有區(qū)別。 此外，在圖10(b)和11(b)中，襯墊20、隔板30和金屬多孔體10的整體結合結構，以及結合有襯墊-隔板的金屬多孔體和膜電極組件40的堆疊結構與圖8(b)和9(b)的實例沒有區(qū)別。具體地，圖10示出具有通孔14和31的結合的結構，且圖11示出沒有形成通孔的結合的結構。有利地，本發(fā)明提供的用于燃料電池的金屬多孔體利用具有沿金屬多孔體的外部邊緣形成的平面結構的平坦部，從而提高了操作和工作性能。此外，上述金屬多孔體消除了鋒利的外部邊緣，因此當其用作氣體擴散層時，可防止膜電極組件的引腳孔被破壞，從而防止燃料電池總體性能的惡化。此外，根據本發(fā)明的金屬多孔體可準確和精確地進行堆疊并可通過自動組裝方法進行處理，從而提高了燃料電池堆的生產率。已參照其示例性實施例詳細說明了本發(fā)明。然而，本領域技術人員將會理解的是， 在不偏離本發(fā)明的原理和精神的前提下，可在這些實施例中做出改變，本發(fā)明的范圍限定在所附權利要求及其等效形式中。
權利要求
1.一種用于燃料電池的金屬多孔體，所述燃料電池通過堆疊多個由金屬多孔體組成的單元電池而形成，所述金屬多孔體包括多孔部，其與膜電極組件的反應區(qū)相接觸并且對應于各單元電池的反應區(qū)；和平坦部，其具有沿著除對應于反應區(qū)的所述多孔部以外的所述金屬多孔體的外部邊緣形成的平面結構。
2.如權利要求1所述的金屬多孔體，其中所述平坦部與襯墊相結合，使得所述襯墊整體地結合于所述金屬多孔體。
3.如權利要求1所述的金屬多孔體，其中位于所述金屬多孔體的兩側的所述平坦部包括氫氣、空氣和冷卻劑通過的歧管孔，所述歧管孔具有與隔板的歧管孔相同的尺寸并且形成在與所述隔板的歧管孔相應的位置，在所述燃料電池的組裝后所述平坦部的歧管孔與所述隔板的歧管孔一起形成氫氣、空氣和冷卻劑的入口歧管和出口歧管。
4.如權利要求3所述的金屬多孔體，其中所述平坦部的歧管孔與通過注塑成型形成的襯墊相結合，使得所述金屬多孔體整體地結合于圍繞所述平坦部的歧管孔的所述襯墊。
5.如權利要求2所述的金屬多孔體，其中所述襯墊被模制并結合于所述金屬多孔體的所述平坦部的兩側，或者被模制成圍繞所述平坦部的外部邊緣和兩側。
6.如權利要求2所述的金屬多孔體，其中在所述金屬多孔體與所述隔板堆疊在一起的狀態(tài)下，所述襯墊被模制成圍繞所述平坦部和所述隔板的外部邊緣，使得所述隔板通過所述襯墊進一步與所述金屬多孔體相結合。
7.如權利要求6所述的金屬多孔體，其中在所述金屬多孔體與所述隔板結合在一起的狀態(tài)下，所述襯墊被模制并結合于所述隔板的歧管孔。
8.如權利要求2所述的金屬多孔體，其中所述平坦部包括形成在所述襯墊被模制的位置的通孔，使得通過插入所述通孔中的用作所述襯墊的樹脂，使所述金屬多孔體與模制在所述平坦部的兩側的所述襯墊牢固地結合。
9.如權利要求2所述的金屬多孔體，其中所述平坦部包括形成在所述襯墊被模制的位置的通孔，所述隔板包括形成在與所述平坦部的通孔相應的位置的通孔，并且在所述金屬多孔體與所述隔板堆疊在一起的狀態(tài)下，所述襯墊被模制成圍繞包括所述平坦部和所述隔板的通孔的外部邊緣，使得通過所述通孔使所述金屬多孔體與所述襯墊和所述隔板牢固地纟口口。
10.如權利要求1所述的金屬多孔體，其中對應于反應區(qū)的所述多孔部是延展板網，并且其中所述多孔部包括孔，且布置于所述多孔部的外部邊緣的金屬板不具有孔并構成與所述多孔部相結合的所述平坦部。
11.如權利要求1所述的金屬多孔體，其中對應于反應區(qū)的所述多孔部是金屬網，并且所述金屬網的外部邊緣涂覆有薄金屬膜，使得所述金屬膜是所述平坦部且所述金屬網是所述多孔部。
12.如權利要求1所述的金屬多孔體，其中對應于反應區(qū)的所述多孔部是金屬網，并且所述金屬網的外部邊緣插入具有矩形框架形狀的金屬部件的開口的內槽中，使得所述金屬部件是所述平坦部且所述金屬網是所述多孔部。
13.一種用于燃料電池的金屬多孔體，所述燃料電池通過堆疊多個由金屬多孔體組成的單元電池而形成，所述金屬多孔體包括多孔部，其與膜電極組件的反應區(qū)相接觸并且對應于各單元電池的反應區(qū)；和平坦部，其具有沿所述金屬多孔體的外部邊緣形成的平面結構。
14.如權利要求13所述的金屬多孔體，其中位于所述金屬多孔體的兩側的所述平坦部包括氫氣、空氣和冷卻劑通過的歧管孔，所述歧管孔具有與隔板的歧管孔相同的尺寸并且形成在與所述隔板的歧管孔相應的位置，在所述燃料電池的組裝后所述平坦部的歧管孔與所述隔板的歧管孔一起形成氫氣、空氣和冷卻劑的入口歧管和出口歧管。
15.如權利要求14所述的金屬多孔體，其中所述平坦部的歧管孔與襯墊相結合，使得所述金屬多孔體整體地結合于圍繞所述平坦部的歧管孔的所述襯墊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的金屬多孔體，其包括形成為與襯墊或者與隔板和襯墊相結合的平坦部，因此該金屬多孔體具有改進的操作和工作性能并且能夠準確和精確地堆疊，從而提高了電池性能的穩(wěn)定性、氣密性和燃料電池堆的生產率。如此，本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的金屬多孔體，包括多孔部，其與膜電極組件的反應區(qū)相接觸并且對應于各單元電池的反應區(qū)；和平坦部，其具有沿著除對應于反應區(qū)的多孔部以外的金屬多孔體的外部邊緣形成的平面結構。
文檔編號H01M8/02GK102468496SQ201110189030
公開日2012年5月23日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2010年11月5日
發(fā)明者洪普基, 鄭炳憲 申請人:現代自動車株式會社