專利名稱：密封墊和包括貼在雙極板上的該密封墊的燃料電池單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種燃料電池的密封墊。
本發(fā)明涉及一種包括貼有這樣一種密封墊的雙才及板的燃#+電 池單元。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種基于燃料(通常為氫)和助燃劑(氧氣或含氧 氣的氣體例如空氣)能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置，反應(yīng) 、唯一的產(chǎn)物是7JC，同時(shí)釋》丈熱量并產(chǎn)生電。
在燃料電池內(nèi)部，導(dǎo)致在電極發(fā)生反應(yīng)的一^1化學(xué)反應(yīng)如下
H2 + % 02巧H20
燃料電池可用于為所有的設(shè)備例如電腦、手機(jī)提供電能，而且 它也能夠用于確保機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)和/或在車輛中的電器設(shè)備的電力供應(yīng)。
燃沖十電池可以由一個(gè)或多個(gè)單元組成。
參照?qǐng)D1，圖1是3見(jiàn)有#支術(shù)的燃#+電池單元，該單元(cellule) 1包括質(zhì)子傳導(dǎo)電解質(zhì)2,該電解質(zhì)夾在陰極多孔電極3和陽(yáng)極多 孑L電才及4之間，它確l呆在這兩個(gè)電才及3、 4之間的質(zhì)子傳遞。
為此，電解質(zhì)2可以是厚度在20至200 jam的質(zhì)子交換聚合物 膜，所得的電池是PEMFC (即質(zhì)子交換膜燃料電池)類型的電池。
由電解質(zhì)2和兩個(gè)電極3、 4構(gòu)成的組件形成了膜電極組件 (AME ) 5,而月莫電才及組件本身又浮皮夾在第 一又又才及一反6和第二雙才及 才反7之間，第 一 雙才及^反6和第二雙招j反7用于確 <呆電流的積聚(收 集)、電才及中助燃劑和燃泮十的分布(分配)以及載熱流體的循環(huán)。
通常使用的雙極板6, 7是由具有良好抗腐蝕和導(dǎo)電性能的材 料，例如含碳材料，如石墨、浸漬聚合物的石墨或者柔軟的石墨片， 通過(guò)加工或^f莫塑成型而制成的。
也可以使用金屬材料例如鈦合金、鋁合金和鐵合金(如不銹鋼) 來(lái)制造雙才及板6， 7。在這種情況下，雙才及板的成型可以通過(guò)對(duì)薄片 的4i伸或沖壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。
為了確^呆助燃劑、A然沖十和載熱流體分布在電池的所有構(gòu)成單元 中，第二只又才及寺反7包4舌六個(gè)孑L 7a， 7b, 7c, 7d, 7e， 7f，其中三個(gè) 孔7a, 7b, 7c規(guī)則地設(shè)置在該板7的上邊緣8，另外三個(gè)孔7d， 7e， 7f以劉-稱的方式同才羊7現(xiàn)則地r沒(méi)置在該々反7的下邊^(qū)泉9。
第 一雙極板6包括設(shè)置在與雙極板7相同的地方的相同的孔， 圖1 <義示出了上面的三個(gè)孑L 6a， 6b, 6c禾口下面的一個(gè)孑L 6d。
第一3又才及才反6的孑L 6a, 6b, 6c， 6d和第二又又才及氺反7的孑L 7a, 7b， 7c, 7d， 7e， 7f應(yīng)該3于齊以確<呆在《且裝該電;也時(shí)流體穿過(guò)電池 的所有構(gòu)成單元來(lái)循環(huán)。
在這些孑L 7a， 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 6a, 6b, 6c， 6d的每個(gè)
孔處，導(dǎo)管(未示出)可以用于供應(yīng)或者回收載熱流體、助燃劑或 者燃料，這些載熱流體、助燃劑或者燃料在板6, 7的表面上或者 在板6, 7中在為此目的設(shè)置的管道或流體循環(huán)線路中循環(huán)，這些 管道或流體〗盾環(huán)線^各—尋在下面詳細(xì)描述。
參照?qǐng)D2，圖2是沿圖1的線II-II的剖視圖，陰極電極3和陽(yáng) 極電極4每一個(gè)均包括各自的活性層10， 11 (其分別是發(fā)生陰極和 陽(yáng)極反應(yīng)的所在地)和各自的插在活性層10, 11之間的擴(kuò)散層12， 13以及對(duì)應(yīng)的雙極板7， 6,該擴(kuò)散層12, 13可以是紙基體或碳織物。
擴(kuò)散層12, 13確J果反應(yīng)物(例如氫和氧)在相應(yīng)的管道14， 15中均勻擴(kuò)散，管道14, 15通過(guò)在相應(yīng)的雙極4反7, 6中形成凹槽 來(lái)形成。
這樣，通過(guò)擴(kuò)散層13給陽(yáng)極電極4的活性層11供應(yīng)氫，在活 性層11中發(fā)生如下反應(yīng)
H2卄2e— + 2iH, (1)
以相同的方式，通過(guò)擴(kuò)散層12給陰才及電極3的活性層IO供應(yīng) 氧，在活性層10處發(fā)生如下反應(yīng)
W 02 + 2H+十2eT 4 H30 (2)
通過(guò)導(dǎo)電膜2的存在這些反應(yīng)是可以發(fā)生的，導(dǎo)電膜2的存在 確保了從陽(yáng)極4的活性層11到陰極3的活性層10的質(zhì)子傳遞。
至于所使用的流體性質(zhì)和發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，在燃料電池的設(shè) 計(jì)中，密封性是重點(diǎn)。
參照?qǐng)D3,圖3示出了現(xiàn)有才支術(shù)的燃料電池單元，該密封性可 以通過(guò)插在對(duì)應(yīng)的雙極板6， 7和膜電極組件5之間的具有圓形橫 截面16, 17的密去于墊來(lái)實(shí)現(xiàn)，月荑電才及纟且件5由活性區(qū)19和圍繞該 活性區(qū)19的框架18構(gòu)成，該活性區(qū)19是電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所。
參照該圖示出的電池單元1的陽(yáng)才及部分，在電池組裝中，密封 墊17嵌入在雙極板6上設(shè)置的、圍繞反應(yīng)物分布管道15的相配合 的周邊凹4曹20。
在這個(gè)組裝才喿作中，組件5的框架18靠在雙極玲反6的整個(gè)周 邊上并壓緊對(duì)應(yīng)的密封墊16，這實(shí)現(xiàn)了在陽(yáng)極部分和電極外部之間 的密封性。
當(dāng)然，對(duì)稱地，在電池1的陰才及部分，雙極^反7也包括容納密 封墊17并圍繞該^^反的助燃劑分布管道(因?yàn)榍宄鹨?jiàn)，沒(méi)有示出 也沒(méi)有標(biāo)記)的周邊槽?？梢岳斫?，被示出并標(biāo)記的凹槽21和 雙才及才反7的分布管道14，屬于與(電池)單元1相鄰的(電池)單 元的陽(yáng)4及部分。
同樣凹槽20和陰才及部分的雙極^反中的對(duì)應(yīng)凹槽可以i殳置為圓 形形狀，這種情況下，使用的密封墊16是環(huán)形密封墊。 才艮據(jù)現(xiàn)有才支術(shù)，密封墊16也可以是平的或者絲印(s6rigraphi6 ) 的密封墊，在這種情況下，電池部件以及尤其是雙極板6, 7具有 合適的形狀。
也可以這樣設(shè)計(jì)，密封墊在安裝前定位在膜電4及組件5上而不 是定位在雙極板上，在這種情況下，構(gòu)成(電池)單元的部件也是 適合的。
在圖3示出的現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，尤其由于凹槽20中密封墊 17的擠壓變形，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)最佳的密封性。

發(fā)明內(nèi)容
在這種背景下，本發(fā)明的目的尤其是3是供一種可以解決上述問(wèn) 題的密封墊。
因此，本發(fā)明的密去于墊52的特4正在于，它以爿莫的形式存在， 其4侖廓基本對(duì)應(yīng)于所述雙極板的外圍框架50，它包括與所述雙極板 22的反應(yīng)物分布中央表面46基本吻合的中央開(kāi)口 66。
優(yōu)選地，密封墊52包括在所述中央開(kāi)口的框架內(nèi)部邊緣67處 的槽68,當(dāng)組裝電池時(shí)作為陽(yáng)極和陰極反應(yīng)場(chǎng)所的膜電極組件70 的活性區(qū)74的陽(yáng)才及或陰才及擴(kuò)散層71a, 73a至少部分4氐靠在其上， 同時(shí)還抵靠在所述雙極板22的中央?yún)^(qū)域46處，所述密封墊還包括 正面76,當(dāng)組裝所述電池時(shí)，所述組件70的外圍框架75抵靠在所 述正面76上而沒(méi)有過(guò)度變形。
優(yōu)選地，密封墊與所述雙極板接觸的表面53具有至少一個(gè)與 外圍凸邊47吻合的4婁空部分69，所述外圍凸邊47在所述7又4及氺反 22上形成并且包圍所述雙才及板22的至少中央?yún)^(qū)域46以1更當(dāng)組裝電 池時(shí)嵌入到所述密封墊52的鏤空部分69中。
另外，這個(gè)與所述雙極板接觸的面包括至少一個(gè)與至少一個(gè)外 圍凸邊33a, 35a, 40a， 41a， 23a， 24a， 27a， 28a才目吻合的4婁空 部分69，所述至少一個(gè)夕卜圍凸邊33a， 35a, 40a, 41a, 23a， 24a, 27a， 28a分別包圍所述雙才及^^中形成的至少一個(gè)開(kāi)口 33, 35, 40, 41, 23, 24， 27, 28，這些開(kāi)口分別形成載熱流體進(jìn)入裝置23、助 燃劑進(jìn)入裝置33、燃沖+進(jìn)入裝置40或載熱流體*#出裝置27、助燃 劑輸出裝置35、燃料輸出裝置41。
優(yōu)選地，所述密封墊由強(qiáng)化的或者沒(méi)有強(qiáng)化的和/或填充的 (charg"或者沒(méi)有經(jīng)填充的聚醚醚酮、聚四氟乙蜂、氟橡月交(vitton) 或者聚^5圭酮制造。
有利地，所述密封墊被模塑或者注入成型(inject6)以便所述 鏤空部分69與所述雙極板22的所述凸邊47, 33a， 35a， 40a， 41a， 23a, 24a, 27a， 28a吻合。
本發(fā)明還涉及一種燃料電池單元，它包括膜電極組件70，所述 膜電極組件70尤其包括作為陽(yáng)極和陰極反應(yīng)場(chǎng)所的活性區(qū)74和外 圍框架75,所述組件被夾在兩個(gè)雙極板22之間，所述的密封墊貼 (或安置)在所述雙一及一反上。
優(yōu)選地，所述膜電極組件70的陽(yáng)極或陰極擴(kuò)散層71a， 73a抵 靠在所述雙極板的反應(yīng)物分布中央?yún)^(qū)域46上以及至少部分抵靠在 所述密封墊52的槽68上，所述膜電極組件70的外圍框架75抵靠 在所述密封墊52的正面76上，同時(shí)相對(duì)該月莫電才及組件70和所述 密封墊5 2放置使得當(dāng)組裝和夾緊電池時(shí)不發(fā)生過(guò)度變形。另外，所述膜電極組件70的外圍框架75包括多個(gè)開(kāi)口 77，這 些開(kāi)口分另l^寸應(yīng)于戶斤述只又才及4反的開(kāi)口 33, 35， 40， 41， 23, 24, 27, 28禾口戶斤述密去于塾的開(kāi)口 61， 57， 60, 56, 62， 63, 58, 59以<更當(dāng) 組裝電池時(shí)所述外圍框架的開(kāi)口 77、密封墊的開(kāi)口 61, 57, 60， 56， 62, 63， 58， 59和所述雙極板的開(kāi)a 33, 35， 40, 41， 23, 24, 27， 28吻合并且使得所述外圍框架75抵靠在所述密封墊52的 正面76的整個(gè)表面上。
優(yōu)選地，所述密封墊52是可拆換地?cái)R置、粘著或者用復(fù)制模 澆4壽(sormouler )在所述雙才及4反22上。
最后，本發(fā)明還包括燃料電池，所述燃沖+電池包括至少一個(gè)上 迷的單元(cellule )。


參照附圖，通過(guò)閱讀以下描述，將更好地理解本發(fā)明，本發(fā)明 的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將更加清楚，附圖示出了本發(fā)明裝置的非限制 性實(shí)施例，附圖中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的燃料電池單元的分解透視圖2是沿圖1的線II-II的剖視圖3是現(xiàn)有寺支術(shù)的燃料電池單元的分解透視圖4是雙極板的正視圖5是本發(fā)明密封墊的上部面的正視圖6是本發(fā)明密封墊的下部面的正視圖7是雙極板的上部部分的剖視圖，包括了本發(fā)明的密封墊并 與膜電極組件組裝在一起。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D4，本發(fā)明的雙極板22具有長(zhǎng)方形的形狀。
板22包括載熱流體進(jìn)入窗口 23，該窗口在板22的周邊在第一 纟從向邊》彖31上縱向延伸，從第一縱向邊》彖始在板22中形成的載熱 流體導(dǎo)入管道25, 26從該進(jìn)入窗口 23延伸到一個(gè)長(zhǎng)方形中央表面 的周邊，在中央表面處它們?cè)诓欧?2中穿過(guò)。
因此，這些管道25， 26確保了載熱流體自進(jìn)入窗口 23導(dǎo)入到 板22中，由此導(dǎo)入的載熱流體在整個(gè)厚度的板的中央表面處在示 意性示出并標(biāo)記為26a和25a的分布線^各中流通。
雙招j反22還包4舌載熱流體收集窗口 27,該窗口在板22的周邊 在相對(duì)的第二縱向邊緣32上縱向延伸，自該第二縱向邊緣，在板 22中形成的兩個(gè)載熱流體收集管道29, 30從長(zhǎng)方形中央表面46延 伸到窗口 27,該載熱流體收集管道29, 30能夠收集已經(jīng)在載熱流 體分布管道25a ， 26a中5危通的載《A 5充體。
在組裝電池時(shí)，電池的所有構(gòu)成單元的載熱流體的進(jìn)入窗口 23 和收集窗口 27重疊(superposer)在一起，形成由載熱流體的進(jìn)入 線^各和載熱流體的l命出線鴻4且成的載熱流體流通線^各。
板22還包括助燃劑的進(jìn)入窗口 33以及助燃劑的輸出窗口 35, 該進(jìn)入窗口設(shè)置在板22的周邊并在板22的第一橫向邊緣34的第 一二分之一部分上橫向地延伸，助燃劑的輸出窗口 35設(shè)置在板22 的周邊并基本在助燃劑進(jìn)入窗口 33的對(duì)角線處在相對(duì)的第二一黃向 邊》彖36的二分之一部分上一黃向地延伸。
助燃劑導(dǎo)入管道37在板22中形成并從助燃劑的進(jìn)入窗口 33 朝長(zhǎng)方形中央表面46延伸，以便助燃劑從該導(dǎo)入管道37朝著在雙 極板22中的在長(zhǎng)方形中央表面處形成的助燃劑分布管道37a擴(kuò)散 并擴(kuò)散到助;燃劑分布管道37a，助燃劑分布管道37a朝上開(kāi)口 ，以 便(助燃劑)在膜電極組件的陰極電極中擴(kuò)散，陰極電極在圖上未 示出，陰極電極抵靠在雙極板上，更具體地說(shuō)，抵靠在下面將描述 的中央?yún)^(qū)i或46處。
助燃劑的收集管道39在板22中形成并從助燃劑的輸出窗口 35 延伸到中央表面46以l更助燃劑乂人分布管道37a朝輸出窗口 35擴(kuò)散， 同時(shí)通過(guò)收集管道39。
當(dāng)纟且裝電池時(shí)，電池的所有構(gòu)成單元的窗口 33和35重疊形成 用于輸送助燃劑的流體線路，該流體線路由助燃劑的進(jìn)入線路和輸 出線;洛構(gòu)成。
對(duì)稱地，雙極板22還包括燃料的進(jìn)入窗口 40,該窗口在第一 橫向邊緣34的第二二分之一部分上橫向延伸，燃料的輸出窗口 41 在基本i殳置在進(jìn)入窗口 40的對(duì)角線上的、第二一黃向邊纟彖36的一個(gè) 二分之一部分上纟黃向延伸。
雙極板22還包括燃料導(dǎo)入管道42和燃料收集管道43,它們分 別從燃泮+的進(jìn)入窗口 40和輸出窗口 41朝中央表面46延伸。
這樣，燃料通過(guò)在雙極板22中形成的燃料分布管道42a從進(jìn) 入窗口 40流通到輸出窗口 41,該分布管道42a朝下開(kāi)口用于在膜
電極組件的陰極電極中擴(kuò)散，該陰極電極在圖上未示出，其靠在雙 極板下。
在組裝電池時(shí)，電池的所有構(gòu)成單元的窗口 40-。41重疊形成
一個(gè)由燃^牛的進(jìn)入線3各和輸出線3各構(gòu)成的用于輸送助燃劑的流體 線路。
當(dāng)然，助燃劑的收集窗口和進(jìn)入窗口的布置可以顛倒過(guò)來(lái)，例
如使助燃劑的進(jìn)入窗口 33和收集窗口 35以及燃料的進(jìn)入窗口 40 和4t集窗口 41各自面對(duì)面而不是處在只t角線上。
參照?qǐng)D4，雙極板22包括設(shè)置在板22的整個(gè)周邊的外圍凸邊 47,該外圍凸邊47圍住載熱流體進(jìn)入窗口 23、助燃劑進(jìn)入窗口 33、 燃沖+進(jìn)入窗口 40、載熱流體車lr出窗口 27、助燃劑4俞出窗口 35、燃 ^H俞出窗口 41和雙才及—反22的長(zhǎng)方形中央表面46。
該凸邊可以確〗果一皮組裝的電池內(nèi)部和該電池外部之間的密封性。
而且，載熱流體進(jìn)入窗口 23，助燃劑進(jìn)入窗口 33,燃料進(jìn)入 窗口 40,載熱流體輸出窗口 27,助燃劑輸出窗口 35，燃料輸出窗 口 41均包4舌各白的凸邊23a, 33a， 40a， 27a， 35a ， 41a,這些凸 邊分另寸石角4呆電^4且裝(下文4^述)曰于每個(gè)窗口 23， 33, 40， 27, 35， 41的密去于性。
在載熱流體進(jìn)入窗口 23和輸出窗口 27處，各自的最外面的凸 邊部分與板22的外圍凸邊接合，而在助燃劑和燃料對(duì)應(yīng)的進(jìn)入窗 口 33, 40詳口Mr出窗口35, 41處，雙4及氺反22的外圍邊47圍^主每個(gè) 窗卩33, 40, 41, 35以及它的對(duì)應(yīng)凸邊33a， 40a， 41a， 35a。
雙并及一反22的夕卜圍邊47以及載熱流體進(jìn)入窗口 23、助燃劑進(jìn)入 窗口 33、贈(zèng)4泮+進(jìn)入窗口 40，載熱流體專敘出窗口 27，助:燃劑^T出窗 口 35,燃料輸出窗口 41的各t)凸邊23a, 33a, 40a， 27a， 35a, 41a可以通過(guò)沖壓(emboutissage )或才莫鍛(estampage )來(lái)制成， 并且具有與雙才及斧反22的平面平4于的平坦的正面48，該平坦正面48 通過(guò)直的或傾斜的邊緣49與雙才及纟反相連。
參照?qǐng)D5，本發(fā)明的密封墊52的上部面51是光滑的并具有雙 極板22夕卜圍框架50的輪廓(profil )。
更具體地說(shuō)，密封墊52的夕卜圍54是長(zhǎng)方形的并且與雙極板22 的長(zhǎng)方形外圍55相吻合。
同樣，密封墊52具有分別與載熱流體的進(jìn)入窗口和收集窗口 23， 27，助燃劑的進(jìn)入窗口和收集窗口 33， 35和燃津+的進(jìn)入窗口 禾口4t集窗口 40, 41誶目吻合的六個(gè)窗口形^l犬的開(kāi)口 56, 57, 58, 60, 61, 62。
密封墊52還包括基本長(zhǎng)方形的中央開(kāi)口 66,該開(kāi)口大致與雙 極板的中央表面46吻合，以1更在將該密封墊52安置在板22上時(shí) 至少雙極板22的中央表面46的分布管道37a不被密封墊覆蓋。
在組裝電池(下文描述)時(shí)，中央開(kāi)口的框架內(nèi)部周邊邊緣67 限定了膜電極組件的擴(kuò)散層的容納槽(feuillure) 68。
槽68的寬度使得當(dāng)密封墊52組裝到雙極板22上時(shí)，該槽68 至少覆蓋載熱流體導(dǎo)入管道25, 26、助燃劑導(dǎo)入管道37、燃料導(dǎo) 入管道42和載熱流體收集管道29, 30、助燃劑收集管道39和燃料 收集管道43的、從載熱流體進(jìn)入窗口23、助燃劑進(jìn)入窗口33、燃 料進(jìn)入窗口 35和載熱流體的輸出窗口 27、助燃劑輸出窗口 35和燃
料輸出窗口 41的各白的周邊邊緣23a， 33a， 35a， 27a, 40a, 41a到中央表面46的周邊的部分。
參照?qǐng)D6,密封墊52的下部面53具有與上部面51相同的輪廓 (profile),但包括在密封墊內(nèi)形成的鏤空部分69，這些鏤空部分69 只于應(yīng)于只又才及才反22 ^j夕卜圍凸邊47、夕卜圍凸邊23a, 27a, 33a， 35a, 40a， 41a、載熱流體的凸出導(dǎo)入管道25， 26、助燃劑的凸出導(dǎo)入管 道37,燃料的凸出導(dǎo)入管道42和載熱流體的凸出收集管道29, 30， 助燃劑的凸出收集管道39,燃料的凸出收集管道43和集流管44a， 44b, 44c， 44d, 44e, 44f， 44g， 44h,以便下部面53嵌入雙極板 22并與該雙才及一反22的每個(gè)凸出部分吻合。
當(dāng)組裝電池時(shí)，密封墊52》丈置或者粘著在雙沖及板22上。
該密封墊52通過(guò)模塑制成以便具有與以上所述的雙極板22的 凸出4卩分對(duì)目《(compatible,沖目酉己D的幾<可形^)犬。
下部面53是只又才及才反22的夕卜圍沖匡架50的負(fù)才及(le n6gatif),當(dāng) 組裝時(shí)下部面靠在該雙4及4反上。
參照?qǐng)D7，當(dāng)組裝電池時(shí)，膜電極組件70包括由陰才及電才及71、 電解質(zhì)72、陽(yáng)才及電才及73和相應(yīng)的陽(yáng)才及和陰才及擴(kuò)散層73a和71a (如 背景才支術(shù)所描述的)組成的活性區(qū)和外圍才匡架75,該外圍沖匡架75 形成電解質(zhì)72的外延部分，該膜電極組件緊靠在雙才及板22上。
當(dāng)組裝時(shí)，陰才及擴(kuò)散層71a覆蓋雙極^反22的整個(gè)長(zhǎng)方形中央 表面46以及密封墊52的槽68的至少一部分。
也可以設(shè)計(jì)成膜電極組件的陰極擴(kuò)散層71a覆蓋全部的槽68。
正如圖7所示，月莫電才及組件70的外圍4匡架75靠在密封墊52 的上部面51的正面76上，這樣，保證了活性區(qū)74以及載熱流體 進(jìn)入窗口和llT出窗口 23， 27、助燃劑進(jìn)入窗口和IIT出窗口 33, 35 和燃泮牛進(jìn)入窗口和輸出窗口 40， 41的密佳于性。
因此，通過(guò)將膜電極組件70的外圍框架75和活性區(qū)相對(duì)于配 備有密封墊52的雙極板22組裝起來(lái)，槽68既使膜電極組件70居 中又堵塞了助燃劑可能從分布管道37a或從陰極電極71朝(電池)
單元的夕卜吾卩通過(guò)的通道。
事實(shí)上，為了確保活性區(qū)74和電池外部之間盡可能好的密封 性，在組件70內(nèi)部的外圍框架75所處的高度使得該框架75靠在 密封墊52的正面76上而沒(méi)有過(guò)度變形，這可以確保膜電極組件70 的活性區(qū)74和(電池)單元的外部之間的密封性而不會(huì)有該外圍 才匡架75剪切變形的危險(xiǎn)。
自然地，陽(yáng)才及側(cè)的對(duì)應(yīng)雙極氺反還包括與以上所述相同的密封墊。
當(dāng)組裝時(shí)，密封墊52在夾緊力的作用下彈性變形，該變形通 過(guò)保持用于保證密封性的足夠的夾緊力可以抵償疊放的所有元件 的制造公差區(qū)間。
由疊》支產(chǎn)生的變形完全是彈性的，不必要對(duì)其他元件增塑，通 過(guò)4吏用某些新的部件諸如其上安裝有密封墊的雙極板，能夠有利地 保證電池的可〗務(wù)復(fù)性。
同樣有利地，通過(guò)沖壓或模鍛雙極板外圍框架5的成形賦予了 該板用于保證密封性所需的線性作用力的足夠的剛度。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池單元的密封墊(52)，用于安置在雙極板(22)上，其特征在于，所述密封墊以膜的形式存在，它的輪廓基本對(duì)應(yīng)于所述雙極板的外圍框架(50)，所述密封墊包括與所述雙極板(22)的反應(yīng)物分布中央表面(46)基本吻合的中央開(kāi)口(66)。
2. 根據(jù)一又利要求1所述的密封墊，其特征在于，它包括在所述中 央開(kāi)口的框架內(nèi)部邊緣(67)處的槽(68),當(dāng)組裝所述電池 時(shí)作為陽(yáng)極和陰極反應(yīng)場(chǎng)所的膜電極組件(70 )的活性區(qū)(74 ) 的陽(yáng)極或陰極擴(kuò)散層(71a, 73a)至少部分抵靠在其上，同時(shí) 還抵靠在所述雙極板(22)的中央?yún)^(qū)域(46)處，所述密封墊 還包4舌正面(76)，當(dāng)組裝所述電池時(shí)，所述組件(70)的夕卜 圍框架(75)能夠^^靠在所述正面(76)上而沒(méi)有過(guò)度變形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的密封墊，其特征在于，它 與所述雙才及板^妻觸的表面(53 )具有至少一個(gè)與外圍凸邊(47 ) 吻合的鏤空部分(69 ),所述外圍凸邊(47 )在所述雙極板(22 ) 上形成并包圍所述雙極板(22)的至少中央?yún)^(qū)域(46)以便當(dāng) 組裝所述電池時(shí)嵌入到所述密封墊(52 )的所述鏤空部分(69 ) 中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的密佳-于墊，其特征在于，所述密封墊在它 與所述雙極板接觸的面上包括至少 一個(gè)與至少 一個(gè)外圍凸邊(33a, 35a, 40a, 41a, 23a, 24a, 27a, 28a)相吻合的4婁空 部分(69),該至少一個(gè)外圍凸邊(33a, 35a, 40a, 41a, 23a， 24a， 27a， 28a )分別包圍所述雙相j反中形成的至少一個(gè)開(kāi)口(33， 35, 40， 41， 23， 24, 27, 28)，這些開(kāi)n分另寸開(kāi)；成載 熱流體進(jìn)入裝置(23 )、助燃劑進(jìn)入裝置(33 )、燃料進(jìn)入裝置(40)和/或載熱流體輸出裝置(27)、助燃劑輸出裝置(35)、 燃料輸出裝置(41 )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的密封墊，其特征在于，所 述密封墊由強(qiáng)化的或者沒(méi)有強(qiáng)化的和/或填充的或者沒(méi)有填充的聚醚醚酮、聚四氟乙烯、氟一象力交或者聚石圭酮制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的密封墊，其特征在于，所 述密封墊被模塑或者注入成型以便所述鏤空部分(69 )與所述3又才及^反(22)的戶斤述凸邊(47, 33a, 35a, 40a， 41a， 23a， 24a, 27a， 28a)吻合。
7. —種燃料電池單元，其特征在于，它包括膜電極組件(70)， 所述膜電極組件(70 )尤其包括作為陽(yáng)極和陰極反應(yīng)場(chǎng)所的活性區(qū)(74)和外圍框架(75),所述膜電極組件(70)被夾在 兩個(gè)雙極板(22 )之間，根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的 密封墊安置在所述雙4及一反上。
8. 才艮據(jù)—又利要求7所述的單元，其特征在于，所述膜電才及組件(70)的陽(yáng)極或陰極擴(kuò)散層(71a, 73a)抵靠在所述雙極板的(52 )的槽(68 )上，所述膜電極組件(70 )的外圍框架(75 ) 抵靠在所述密封墊(52)的正面(76)上，同時(shí)相對(duì)該膜電極 組件(70)和所述密封墊(52)放置使得當(dāng)組裝和夾緊所述電池時(shí)不存在過(guò)度變形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的單元，其特征在于，所述膜電極組件(70)的外圍框架(75)包括多個(gè)開(kāi)口(77)，這些開(kāi)口分別對(duì)應(yīng)于所述雙極板的開(kāi)o (33， 35， 40, 41, 23， 24, 27， 28) 牙口戶斤述密去于塾的開(kāi)口 (61, 57， 60, 56, 62, 63, 58， 59)以 便當(dāng)組裝所述電池時(shí)所述外圍框架的開(kāi)口 (77)、密封墊的開(kāi) c (61， 57, 60, 56， 62, 63, 58, 59)禾口戶斤述只又才及4反的開(kāi)口 (33, 35, 40， 41, 23, 24, 27, 28)吻合并且使得所述夕卜圍 框架(75)抵靠在所述密封墊(52)的正面(76)的整個(gè)表面 上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的單元，其特征在于，所述 密封墊(52 )是可拆換地放置、粘著或者用復(fù)制模澆鑄在所述 雙極板(22)上。
11. 一種燃料電池，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng) 所述的單元。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及一種燃料電池單元的密封墊(52)，用于安置在雙極板(22)上，該密封墊以膜的形式存在，它的輪廓基本對(duì)應(yīng)于所述雙極板的外圍框架(50)，它包括與所述雙極板(22)的反應(yīng)物分布中央表面(46)基本吻合的中央開(kāi)口(66)。本發(fā)明還涉及一種燃料電池單元，它包括膜電極組件(70)，所述膜電極組件(70)尤其包括作為陽(yáng)極和陰極反應(yīng)場(chǎng)所的活性區(qū)(74)和外圍框架(75)，所述膜電極組件(70)被夾在兩個(gè)雙極板(22)之間，所述的密封墊安置在所述雙極板上。
文檔編號(hào)H01M8/02GK101208821SQ200680023368
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者帕特里克·勒加洛, 弗朗西斯·羅伊, 格扎維?！じ窭? 讓-菲利普·普瓦羅-克魯弗齊耶, 達(dá)米安·勒馬松 申請(qǐng)人:標(biāo)致雪鐵龍汽車公司;法國(guó)原子能委員會(huì)