專利名稱：：用于燃料電池的導(dǎo)電流體分配板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及導(dǎo)電流體分配板、制造導(dǎo)電流體分配板的方法和利用根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電流體分配板的系統(tǒng)。更明確地來講，本發(fā)明涉及在解決燃料電池和其它類型的裝置中的接觸電阻難題時導(dǎo)電流體分配板的使用。
背景技術(shù)：
：正在開發(fā)燃料電池作為用于包括車輛用途的許多用途的電源。燃料電池的一種是質(zhì)子交換膜或PEM燃料電池。PEM燃料電池是本領(lǐng)域中所公知的并在燃料電池中的每個單元中包括膜電極組件或MEA。MEA是具有陽極電極面和陰極電極面的薄質(zhì)子傳導(dǎo)聚合膜電解質(zhì)，陽極電極面在MEA的一個側(cè)面上形成，陰極電極面在MEA的相對的側(cè)面上形成。膜電解質(zhì)的一個示例是用離子交換樹脂制成的類型。示范性離子交換樹脂包括全氟磺酸(perfluoronatedsulfonicacid)聚合物，如可從E丄DuPontdeNemeours&Co.得到的NAFION。另一方面，陽極面和陰極面通常包括精細分離的碳粒子,支撐在碳粒子的內(nèi)表面和外表面上的非常精細地分離的催化粒子，以及質(zhì)子傳導(dǎo)粒子，如與催化粒子和碳粒子混合的NAFION;或者分散在整個聚四氟乙烯(PTFE)粘合劑中的無碳催化粒子。多單元PEM燃料電池包括多個MEA，這些MEA以電氣串聯(lián)方式堆疊在一起，并且由稱為分隔板或雙極板的不透氣導(dǎo)電流體分配板相互分隔。這些多單元燃料電池稱為燃料電池組。雙極板具有兩個工作面，一個工作面面，于一個單元的陽才及，另一個工作面面乂于電池組中的相鄰的下一個單元上的陰極，并且在相鄰的單元之間傳導(dǎo)電流。在電池組的端部的導(dǎo)電流體分配板〗叉接觸端部單元并稱為端板。雙極板含有在陽極和陰極的表面上方分配氣體反應(yīng)物(如H2和02/空氣)的流場。這些流場通常包4舌多個脊部(land)，這些脊部在它們之間限定多個流動通道，氣體反應(yīng)物通過這些流動通道在供給集管與排氣集管之間流動，供給集管和排氣集管位于流動通道的相對端部。通常將稱為"擴散介質(zhì)"的高度多孔(即大約60%至80%)的導(dǎo)電材料(如布、濾網(wǎng)、纟氏、泡沫等)插在導(dǎo)電流體分配板與MEA之間，并用于(1)在導(dǎo)電流體分配板的脊部之間和下方在電極的整個面上分配氣體反應(yīng)物，和(2)從面對凹槽的電極的面采集電流并將電流輸送到限定該凹槽的相鄰的脊部。一種公知的擴散介質(zhì)包括具有約70%的體積孔隙度和約為0.17mm的未壓縮厚度的石墨紙，這種石墨紙可在商業(yè)上從TorayCompany以Toray060的名字獲得。這種擴散介質(zhì)還可包括本領(lǐng)域中所公知的細篩、貴金屬濾網(wǎng)等。在H^CV空氣PEM燃料電池環(huán)境中，導(dǎo)電流體分配板通?？膳c含有F-、S04-、S03-、HSCV、C03-和HC(V等的弱酸溶液(pH3至5)恒定接觸。而且，陰極通常在高度氧化的環(huán)境中運行，并且在暴露給增壓空氣時被極化至約+1V(與標稱氫電極相比)的最大值。最后，陽極通常恒定地暴露給氫。因此，導(dǎo)電流體分配板應(yīng)耐受燃料電池中的不利環(huán)境。一種更普遍類型的適當?shù)膶?dǎo)電流體分配板包括用聚合物復(fù)合材料模制的那些導(dǎo)電流體分配板，這些材料通常包括約50%至約卯％體積的導(dǎo)電填料(如石墨粒子或絲)，這種導(dǎo)電填料分散在整個聚合物基料(熱塑性或熱固性的)中。近期在復(fù)合導(dǎo)電流體板的開發(fā)中的努力一直針對具有足夠的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性的材料。材料供應(yīng)商已開發(fā)出高碳載荷復(fù)合板，這些復(fù)合板在聚合物基料中包括體積范圍在50%至90%之間的石墨粉，以實現(xiàn)必要的傳導(dǎo)率目標。這種類型的板通常能夠耐受腐蝕性燃料電池環(huán)境，并且，就大部分而言，滿足成本和傳導(dǎo)率目標。目前可得到的一種雙極板是來自WestChicago,III.的BulkMoldingCompound,Inc.的BMC4反?；蛘?，分立的導(dǎo)電纖維已在降低碳載荷并提高板韌度的嘗試中用在復(fù)合板中。參看于2003年8月19日公告的發(fā)明人為Blunk等人的共同待審的(copending)美國專利No.6,607,857，該美國專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并通過引用結(jié)合在本文中。與導(dǎo)電粉末相比，纖維材料在軸向方向上的導(dǎo)電率通常要大十至一千倍。參看于2004年12月7日公告的發(fā)明人為Lisi等人的美國專利No.6，827，747，該美國專利轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并通過引用結(jié)合在本文中。作為制造過程的一部分，通常用砂紙對模制復(fù)合板的表面進行輕微的打磨以去除通常所稱的表層，以使表面更有導(dǎo)電性。經(jīng)過打磨的這些表面通常具有0.1至0.2mm的平均粗糙度。另一種更普遍類型的適當?shù)膶?dǎo)電流體分配板包括用金屬制成的那些導(dǎo)電流體分配板。使用金屬板的比較普遍的一種方式一直以來是用金屬或金屬化合物層涂覆輕型金屬導(dǎo)電流體分配板，這種金屬或金屬化合物層既導(dǎo)電又抗腐蝕，并因此而保護底層金屬。就此方面而言，不銹鋼一直以來是用于導(dǎo)電流體分配板的具有吸引力的基礎(chǔ)層材料，因為不銹鋼的成本較低，而且有極佳的抗腐蝕能力。不就否定了使用較廉價的材料的某些優(yōu)點。于2001年7月17日公告的發(fā)明人為Li等人的RE37，284E公開了一種經(jīng)過涂覆的金屬板的示例，該專利(1)轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，(2)通過引用結(jié)合在本文中，并且(3)公開了輕型金屬芯、在芯的頂部上的不銹鋼鈍化層和在不銹鋼層的頂部上的氮化鈦(TiN)層。用于降料，如金及其合金。正如前面所討論的那樣，大部分導(dǎo)電流體分配板要么包括復(fù)合聚合物材料，要么包括金屬基礎(chǔ)層。其中每種類型的板通常要求有助于制造這些板的時間和成本的額外步驟。因此，希望提供一種具有低接觸電阻并在制造時有經(jīng)濟效率的導(dǎo)電流體分配板。
發(fā)明內(nèi)容在至少一個實施例中，提供一種導(dǎo)電流體分配板，這種導(dǎo)電流體分配板包括板體，這種板體具有限定了一組流體流動通道的表面，這些流體流動通道構(gòu)造成經(jīng)過(across)板的至少一個側(cè)面分配流體流，且該表面的至少一部分具有大于0.5jum的平均粗糙度和以200psi夾在碳紙之間時小于40mohmcm2的接觸電阻。在又一個實施例中，提供一種制造導(dǎo)電流體分配板的方法，這種方法包括提供導(dǎo)電流體分配才反體，導(dǎo)電流體分配板體具有限定了一組流體流動通道的表面，這些流體流動通道構(gòu)造成經(jīng)過板的至少一個側(cè)面分配流體流，該表面具有小于0.25ym的第一平均粗糙度；在一定條件下將該表面暴露給固體介質(zhì)，以使該表面的至少一部分帶有大于0.5jum的平均粗糙度和以200psi夾在碳紙之間時小于40mohmcm2的4妻觸電阻。在再一個實施例中，提供一種燃料電池。這種燃料電池包括第一導(dǎo)電流體分配板，這種第一導(dǎo)電流體分配板包括板體，板體具有限定了一組流體流動通道的表面，這些流體流動通道構(gòu)造成經(jīng)過板的至少一個側(cè)面分配流體流。i亥表面的至少一部分具有大于0.5jum的平均粗糙度和以200psi夾在石友紙之間時小于40mohmcn^的接觸電阻。這種燃料電池還包括第二導(dǎo)電流體分配板和膜電極組件，這種膜電極組件將第一導(dǎo)電流體分配板和第二導(dǎo)電流體分配板分開。膜電極組件包括電解質(zhì)膜、陽極和陰極，電解質(zhì)膜具有第一側(cè)面和第二側(cè)面，陽極鄰近于電解質(zhì)膜的第一側(cè)面，陰極鄰近于電解質(zhì)膜的第二側(cè)面。從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行的描述就會更全面地了解本發(fā)明。應(yīng)注意到，權(quán)利要求的范圍由權(quán)利要求所引述的內(nèi)容所限定，而不是由在本說明書中所列出的特征和優(yōu)點的特定描述所限定。在結(jié)合下面的附圖閱讀時就會很好地理解下面的對本發(fā)明的實施例進行的詳細描述，在這些圖中，相同的結(jié)構(gòu)用相同的標號表示，在這些圖中圖1是包括燃料電池系統(tǒng)的車輛的示意圖；圖2是釆用兩個燃料電池的燃料電池組的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的導(dǎo)電流體分配板的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的導(dǎo)電流體分配板的示意圖；圖5和圖6是示出了與未噴砂不銹鋼和涂金不銹鋼相比的本發(fā)明的噴砂不銹鋼所實現(xiàn)的電池電壓電流密度與接觸電阻的極化曲線圖。技術(shù)人員會理解，圖中所示出的元件是為了簡單和清楚起見，且并非按比例繪制。例如，可將圖中的一些元件的尺寸相對于其它元件擴大，以幫助提高對本發(fā)明的實施例的理解程度。具體實施方式下面的對優(yōu)選實施例的描述實質(zhì)上僅僅是示范性的且決不是旨在對本發(fā)明及其應(yīng)用或用途進行限制。將詳細參考本發(fā)明目前所優(yōu)選的成分、實施例和方法，這些成分、實施例和方法構(gòu)成發(fā)明人目前所知的實施本發(fā)明的最佳模式。附圖不必按比例繪制。不過，將會理解，所公開的實施例僅僅是對本發(fā)明的示范，而本發(fā)明可體現(xiàn)在各種替代形式中。因此，本說明書所公開的特定細節(jié)并不解釋為限制性的，而僅是權(quán)利要求的代表性基礎(chǔ)和、或用于教導(dǎo)本領(lǐng)域中技術(shù)人員以各種方式采用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。除了在示例中之外或以其它形式明確說明之外，將表明材料的量或反應(yīng)條件和、或用途的本i兌明書中的所有數(shù)值量理解為在描述本發(fā)明的最寬廣范圍時由詞語"約"修正。通常優(yōu)選在所陳述的數(shù)值限制內(nèi)的實施。而且，除非有明確的相反說明，百分比、"...的部分"和比率值按重量計算；用語"聚合物"包括"低聚物"、"共聚物"、"三元共聚物"等；適合于或優(yōu)選用于與本發(fā)明有關(guān)的指定目的的材料群組或類別的描述表明群組或類別的組成部分中的任何兩種或多種的混合同樣是適合的或優(yōu)選的；用化學(xué)用語對組分進行的描述是指加到描述中所明確的任何組合中時的組分，而不必排除混合物的一旦混合時的組分之間的化學(xué)相互作用；首字母簡略詞或其它縮略語的第一定義適用于相同的縮略語在本說明書中隨后的使用并且適用于最初限定的縮略語的標準語法變化；而且，除非有明確的相反說明，一種特性的測量由以前或以后參考用于相同的特性的相同的技術(shù)確定。參看圖1,圖中示出了用于車輛用途的示范性燃料電池系統(tǒng)2。不過，將會理解，其它的燃料電池系統(tǒng)應(yīng)用如在居住系統(tǒng)領(lǐng)域也可受益于本發(fā)明。在示于圖1的實施例中，所示出的車輛具有車體90和示范性燃料電池系統(tǒng)2，示范性燃料電池系統(tǒng)2具有燃料電池處理器4和燃料電池組15。以下參考圖2至圖6描述體現(xiàn)在燃料電池組和燃料電池中的本發(fā)明的實施例。將會理解，雖然描述一種特定的燃料電池組15的設(shè)計，但本發(fā)明也適用于使用流體分配板的任何燃料電池組的設(shè)計。圖2示出了兩個燃料電池的燃料電池組15，燃料電池組15具有一對膜電極組件(MEA)20和22,MEA20和22由導(dǎo)電流體分配板30相互分離。板30用作具有多個流體流動通道35、37的雙極板，多個流體流動通道35、37用于將燃料和氧化劑氣體分配給MEA20和22。"流體流動通道"是指用于將流體輸送到板中、從板輸送出、沿著板輸送或穿過板輸送的板上的路徑、區(qū)、區(qū)域或任何范圍?？稍趭A板40和42與導(dǎo)電流體分配板32和34之間將MEA20和22以及板30堆疊在一起。在所示出的實施例中，板32和34用作端板，這些端板分別僅具有包含通道36和38的一個側(cè)面，這種側(cè)面用于燃料和氧化劑氣體分配給MEA20和22，而不是板的兩個側(cè)面。可設(shè)有不導(dǎo)電的襯墊50、52、54和56，以在燃料電池組的幾個部件之間提供密封和電氣絕緣。透氣碳/石墨擴散紙60、62、64和66可壓在MEA20和22的電極面上。板32和34可分別壓在碳/石墨擴散紙60和66上，而板30可壓在MEA20的陽極面上的碳/石墨擴散紙64上，并且壓在MEA22的陰極面上的碳/石墨擴散紙60上。在所示出的實施例中，從儲存容器70通過適當?shù)墓┙o管道86將氧化流體如02提供給燃料電池組的陰極側(cè)面。在將氧化流體提供給陰極側(cè)面時，將還原流體如Hj從儲存容器72通過適當?shù)墓┙o管道88提供給燃料電池的陽極側(cè)面。還設(shè)有既用于這些MEA的112側(cè)又用于02/空氣側(cè)的排氣管道(未示出)。設(shè)有其它的管道80、82和84用于向板30和板32與34供應(yīng)液體制冷劑。還設(shè)有用于從板30、32和34排出制冷劑的適當管道，^f旦在圖中并未示出。圖3示出了示范性導(dǎo)電流體分配板30，導(dǎo)電流體分配板30包括第一薄板102和第二薄板104。第一薄板和第二薄板102、104在它們的外側(cè)面/表面上包括多個流體流動通道106、108，燃料電池的反應(yīng)氣體通常穿過這些流體流動通道106、108在沿著每個板的一個側(cè)面的曲折路徑中流動。第一薄+反和第二薄板102、104的內(nèi)側(cè)面可包括多個第二流體流動通道110、112，在燃料電池的運行期間，制冷劑流過這些流體流動通道110、112。在將第一薄板102和第二薄板104的內(nèi)側(cè)面放置在一起以形成板體120時，這些流體流動通道連接并形成用于制冷劑流過板30的一系列通道?？捎脝伪“寤虬宥皇鞘居趫D3中的兩個分立的薄板形成板體120。當用單個板形成板體120時，可在板體120的外側(cè)面上形成這些通道，且這些通道可穿過板體120的中部，以使合成的板體120相當于從兩個分立的薄板102、104構(gòu)造成的板體120?？捎媒饘?、金屬合金或復(fù)合材料形成板體120，且板體120必須導(dǎo)電。適當?shù)慕饘?、金屬合金和?fù)合材料應(yīng)以足夠的耐久性和剛性為特征，以起到燃料電池中的流體分配板的作用。在選擇用于板體的材料時所考慮其它設(shè)計性能包括透氣性、導(dǎo)電性、密度、導(dǎo)熱性、抗腐蝕性、圖案清晰度、熱與圖案穩(wěn)定性、可加工性、成本和可用性?？捎玫慕饘俸秃辖鸢ㄢ?、不銹鋼、鎳基合金和它們的組合。復(fù)合材料可包括石墨、石墨箔、聚合物基料中的石墨粒子、碳纖維紙和聚合物疊層、導(dǎo)電涂覆聚合物板和它們的組合。第一薄板和第二薄板102、104的厚度通常介于約51至約510mm(微米)之間?？赏ㄟ^機械加工、^^莫制、切割、雕刻、模壓、光蝕刻或其它任何適當?shù)脑O(shè)計和制造工藝來形成這些薄板102、104，光蝕刻如通過光刻掩模進行。能構(gòu)思出的是，薄板102、104可包括疊層結(jié)構(gòu)，這種疊層結(jié)構(gòu)包括平薄板和另外的薄板，這種另外的薄板包括一系列外流體流動通道。內(nèi)金屬隔離薄板(未示出)可位于第一薄板和第二薄板102、104之間。在至少一個實施例中，導(dǎo)電流體分配板30具有表面部分125，表面部分125具有至少0.5jum的平均粗糙度(Ra),在另一個實施例中為0.5至50nm,在又一個實施例中為0.75至25pm，在又一個實施例中為0.90至10Mm,在再一個實施例中為1.0至5jum?？衫糜蓙喞Ｄ侵荻派Ｊ?Tuscon,Arizona)的WYKO公司制造的WYKO表面輪廓儀來測量平均粗糙度。WYKO表面輪廓儀系統(tǒng)利用非接觸光學(xué)干涉儀圖樣來通過記錄干涉圖樣獲得表面光滑度/粗糙度。一種適當?shù)谋砻孑喞獌x是980-005WYKO輪廓儀。一組適當?shù)臏y試設(shè)置參數(shù)包括尺寸348jumx240jum;取樣1.45Mm;去除項柱面和坡度；以及，過濾低通。申請人已發(fā)現(xiàn)，提供具有表面部分125的導(dǎo)電流體分配板30可分配板，表面部分125具有在前面的范圍內(nèi)的至少一種中的平均粗糙度。雖然表面部分125可在基本上在板30的整個外表面上延伸，但正如在圖3中所示意性地示出的那樣，表面部分125還可在小于整個外表面上延伸。申請人還發(fā)現(xiàn)，提供具有表面部分125的導(dǎo)電流體分配板30可板，表面部分125具有沿著X方向(記錄針XPc)的至少為8個峰值/mm的峰值密度。在至少一個實施例中，表面部分125具有8至25個峰值/mm的峰值密度(記錄針XPc)，在又一個實施例中，具有介于12至18個峰值/mm的峰值密度。在至少一個實施例中，表面部分125大致是各向同性的?？衫肳YKO表面輪廓儀測量峰值密度(記錄針XPc)。峰值限定為在輪廓連續(xù)與較低和較高界限水平相交時等于用于所分析的輪廓的Ra，較低和較高界限水平設(shè)定在高于中線以下的深度。申請人還發(fā)現(xiàn)，提供具有表面部分125的導(dǎo)電流體分配板30可板，表面部分125具有至少7|um的平均最大輪廓高度(Rz)。在至少一個實施例中，平均最大輪廓高度(Rz)為7至25nm，在又一個實施例中為10至18)Lim?？衫肳YKO表面輪廓儀測量平均最大輪廓高度。平均最大輪廓高度是10個最大峰值的平均數(shù)與10個最小谷值的平均數(shù)之間的差異。板30的優(yōu)良的接觸電阻可理解為根據(jù)本發(fā)明制造的板30的表面部分125的低接觸電阻的結(jié)果。在至少一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明制造的導(dǎo)電流體分配板30的表面部分125在夾在處于200psi的接觸壓力的碳紙之間時展示出小于40mohmcm2的接觸電阻，在另一些實施例中介于5至40mohmcn^之間，在再一些實施例中介于10至30mohmcm2之間?？赏ㄟ^將板30的表面暴露給一定條件下的固體粗糙化介質(zhì)以產(chǎn)生如前面所描述的板30的表面部分125的平均粗糙度來制成本發(fā)明的導(dǎo)電流體分配板30。常規(guī)的板表面的平均粗糙度通常低于0.2nm。常規(guī)的板表面的平均峰值密度(記錄針XPc)通常低于4.5個峰值/mm。常規(guī)的板的平均最大輪廓高度通常低于3Mm。任何適當?shù)墓腆w粗糙化介質(zhì)可用于適當?shù)貙?0的理想表面變粗糙。適當?shù)墓腆w介質(zhì)包括砂、蘇打、塑料丸、氧化鋁、鋯和玻璃等。在至少一個實施例中，適當?shù)墓腆w介質(zhì)可具有0.5至25Mm的平均直徑(粒度)，且在另一個實施例中為1至10Mm?？筛鶕?jù)需要改變固體介質(zhì)將會暴露給板30的壓力和時間。不過，預(yù)計可使用0.15至5分鐘的5至75psi的平均壓力。在至少一個實施例中，本發(fā)明的導(dǎo)電流體分配板30的表面的厚度可通過相對于它們的預(yù)粗糙化狀態(tài)的粗糙化減小0.05至0.5Mm。正如前面所描述的那樣，可用任何適當?shù)牟牧现瞥杀景l(fā)明的板30。不過，在至少一個實施例中，優(yōu)選用不銹鋼制成板30，因為不銹鋼的成本較低且實用性較高。出于通過根據(jù)本發(fā)明制成的板30所獲得的優(yōu)良接觸電阻的原因，本發(fā)明的金屬板30并不要求單獨的低接觸電阻涂層。在與膜一起使用時，可采用任何適當?shù)燃壍牟讳P鋼，這些膜往往不將可用水平的氟化物離子濾去，如烴類膜。申請人已發(fā)現(xiàn)，在腐蝕往往成為問題的環(huán)境中，如濾去明顯水平的氟化物離子的膜中，如NAFIONTM膜，相對較高等級的不銹鋼/合金特別適用于產(chǎn)生具有高抗腐蝕能力和良好的接觸電阻的板30。在至少一個實施例中，將較高等級的不銹鋼/合金限定為具有鉬、鉻和鎳的不銹鋼和合金，且鉬、鉻和鎳的組合含量按重量計算大于至少不銹鋼的總重量的40%，在另一個實施例中大于50%，在再一個實施例中大于60%。較高等級的不銹鋼的適當?shù)氖纠ǖ⒉粌H限于Incnel601、904L、254SMO、AL6XN、Carp-20、C276等等。在使用較高等級的不銹鋼時，在至少一個實施例中，本發(fā)明的板30的表面部分125在以200psi的4妄觸壓力夾在石友紙之間時具有小于100nA/cm2的抗腐蝕能力和小于30mohmcm2的接觸電阻，在另一些實施例中介于5與30mohmcrr^之間，在又一些實施例中介于10與25mohmcm2之間。圖4示出了本發(fā)明的另一個實施例。示于圖4的板30'和板體12(T的結(jié)構(gòu)和用途類似于示于圖3中的板30和板體?；旧吓c示于圖3中的4反30的對應(yīng)部分相同的板3(T的部分用相同的標號表示，且為了清楚起見，基本上與板30的對應(yīng)部分不同的板3(T的部分用帶有后綴"'，，的相同的標號表示。在至少一個實施例中，如在圖4示意性地示出的那樣，板30'的第一薄板和第二薄板102'和104'的內(nèi)側(cè)面也可具有相對的表面部分125，以與在圖3中的外表面上的方式相同的方式將表面部分125粗糙化。在圖4中示出的實施例中，板30'的相對的表面部分125在接觸點127相交。在至少一個實施例中，在接觸點127無需粘合劑。申請人發(fā)現(xiàn)，提供具有相對的表面部分125的導(dǎo)電分配板30'可產(chǎn)生距穿過堆疊的薄板(即板至板)的在127處的優(yōu)良的接觸電阻的導(dǎo)電分配板，即便是不使用接合粘合劑也是如此，相對的表面部分125具有在前面的范圍內(nèi)的至少一種中的平均粗糙度。在至少一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明制造的導(dǎo)電流體分配板30'可展示出在處于200psi的接觸壓力下時小于5mohmcn^的穿過板30'的側(cè)面102'和側(cè)面104'的電阻，在另一些實施例中介于0.1至4mohmcm2之間，在再一些實施例中介于0.25至3mohmcn^之間，在再一些實施例中介于0.5至2.5mohmcm2之間。根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的導(dǎo)電流體分配板具有優(yōu)良的接觸電阻，而并不要求任何低接觸電阻涂層。此外，導(dǎo)電流體分配板制造成本相對較低，并且在制造時無需任何板至板或接合粘合劑。應(yīng)理解，本發(fā)明的原理同樣適用于單極沖反和雙擬j反。將通過示例對本發(fā)明進行進一步說明。將會理解，本發(fā)明并不限于這些示例。示例用具有在50psi的壓力下的1至lOjum的平均粒度的砂基介質(zhì)對厚度為2mm的各種金屬基板噴砂10至25秒。在噴砂之后，這些基板具有大于1Mm的平均粗糙度(Ra)、沿著X方向(記錄針XPc)的大于13個峰值/mm的峰值密度和大于13pm的平均最大輪廓高度(Rz)。下面的表1示出了噴砂之前(即"現(xiàn)狀")和噴砂之后的合金和合金的接觸電阻。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表1示tqj估'貝"-觸電阻。此外，該表還表明較高等級的不銹鋼比316L的接觸電阻低。圖5和圖6是示出了各種基板的接觸電阻的曲線圖。本發(fā)明對接觸電阻和電池電壓的影響在圖5中示出。圖5是一種曲線圖，該曲線圖示出了涂有10nm厚的Au的316L不銹鋼基板、未涂覆的316L不銹鋼基板和根據(jù)本發(fā)明噴砂的未涂覆的316L不銹鋼基板的比較。正如可在圖5中看出的那樣，才艮據(jù)本發(fā)明噴砂的未涂覆的316L不銹鋼比未涂覆的316L不銹鋼基板在電池電壓和接觸電阻方面提供明顯的優(yōu)點。與涂有10nm的Au的316L不銹鋼基板相比，沖艮據(jù)本發(fā)明噴砂的未涂覆的316L不銹鋼基板提供基本上相同的電池電壓和接觸電阻。圖6是一種曲線圖，該曲線圖示出了涂有10nm厚的Au的C-276不銹鋼基板、未涂覆的C-276不銹鋼基板和根據(jù)本發(fā)明噴砂的未涂覆的C-276不銹鋼基板的比較。正如可在圖6中看出的那樣，根據(jù)本發(fā)明噴砂的未涂覆的C-276不銹鋼比未涂覆的不銹鋼基板在電池電壓和接觸電阻方面提供明顯的優(yōu)點。與涂有10nm的Au的C-276不銹鋼基板相比，根據(jù)本發(fā)明噴砂的未涂覆的C-276不銹鋼基板提供基本上相同的電池電壓和接觸電阻。雖然已示出并描述了本發(fā)明的實施例，但并不是說在這些實施例示出和描述了本發(fā)明的所有可能的形式。相反，用在說明書中的語言是描述的語言而不是限制，而且應(yīng)理解，在并不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明進行各種變化。權(quán)利要求1.一種導(dǎo)電流體分配板，包括板體，所述板體具有限定了一組流體流動通道的表面，所述流體流動通道構(gòu)造成經(jīng)過所述板的至少一個側(cè)面分配流體流，所述表面的至少一部分具有大于0.5μm的平均粗糙度和以200psi夾在碳紙之間時小于40mohmcm2的接觸電阻。2.如權(quán)利要求1所述的一反，其特征在于，所述表面部分的平均粗糙度為0.5至50Mm。3.如權(quán)利要求2所述的板，其特征在于，所述接觸電阻以200psi夾在碳紙之間時為5至40mohmcm2。4.如權(quán)利要求1所述的纟反，其特征在于，所述板體包括金屬表面。5.如權(quán)利要求4所述的才反，其特征在于，所述板體包括高品質(zhì)不銹鋼，所述不銹鋼具有鉬、^^和鎳，且所述鉬、鉻和鎳的組合含量按重量計算大于所述不銹鋼的總重量的40%。6.如權(quán)利要求5所迷的板，其特征在于，所述接觸電阻以200psi夾在石友紙之間時為5至30mohmcm2。7.如權(quán)利要求1所述的纟反，其特征在于，所述板體包括復(fù)合聚合物表面。8.如權(quán)利要求1所述的纟反，其特征在于，所述板包括雙極板，所述雙極板包括相對的薄板，所述薄板具有在200psi時穿過所述雙極板的薄板0.1至4mohmcm2的接觸電阻。9.如權(quán)利要求1所述的板，其特征在于，所述板包括單極板。10.如權(quán)利要求1所述的板，其特征在于，所述表面由固體介質(zhì)在條件下粗糙化以獲得大于0.5Aim的平均粗糙度。11.如權(quán)利要求2所述的板，其特征在于，所述表面部分具有沿著X方向的至少為8個峰值/mm的峰值密度、至少為7Mm的平均最大輪廓高度和以200psi夾在碳紙之間時小于30mohmcn^的接觸電阻；以及所述板體包括高品質(zhì)不銹鋼，所述不銹鋼具有鉬、鉻和鎳，且所述鉬、鉻和鎳的組合含量按重量計算大于所述不銹鋼的總重量的40%。12.—種制造流體分配板的方法，所述方法包括提供板體，所述板體具有限定了一組流體流動通道的表面，所述流體流動通道構(gòu)造成經(jīng)過所述板的至少一個側(cè)面分配流體流，所述表面具有小于0.2Mm的第一平均粗糙度；以及在條件下將所述表面暴露給固體介質(zhì)，以向所述表面的至少一部分提供大于0.5/im的第二平均粗糙度和以200psi夾在碳紙之間時小于40mohmcm2的接觸電阻。13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述固體介質(zhì)以5至75psi的平均壓力作用所述表面0.15至5分鐘。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述固體介質(zhì)的平均直徑為0.5至25^m。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述固體介質(zhì)包括砂。16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述接觸電阻以200psi夾在碳紙之間時為5至40mohmcm2。17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述板體包括高品質(zhì)不銹鋼，所述不銹鋼具有鉬、鉻和鎳，且所述鉬、鉻和鎳的組合含量按重量計算大于所述不銹鋼的總重量的40%。18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述接觸電阻以200psi夾在碳紙之間時為5至30mohmcm2。19.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述板體包括復(fù)合聚合物表面和雙極板，所述雙極板包括相對的薄板，在200psi時穿過所述雙極板的薄板的電阻為0.1至4mohmcm2。20.—種燃料電池，包括第一導(dǎo)電流體分配板，所述第一導(dǎo)電流體分配板包括板體，所述板體具有限定了一組流體流動通道的表面，所述流體流動通道構(gòu)造成經(jīng)過所述板的至少一個側(cè)面分配流體流，所述表面的至少一部分具有大于0.5/im的平均粗4造度和以200psi夾在碳紙之間時小于40mohmcm2的接觸電阻；第二導(dǎo)電流體分配板；以及膜電極組件，所述膜電極組件將所述第一導(dǎo)電流體分配板和所述第二導(dǎo)電流體分配板分開，所述膜電極組件包括電解質(zhì)膜，所述電解質(zhì)膜具有第一側(cè)面和第二側(cè)面以及陽極，所述陽極鄰近于所述電解質(zhì)膜的第一側(cè)面；以及陰極，所述陰極鄰近于所述電解質(zhì)膜的第二側(cè)面。全文摘要在至少一個實施例中，本發(fā)明提供一種導(dǎo)電流體分配板、制造導(dǎo)電流體分配板的方法和用于利用導(dǎo)電流體分配板的系統(tǒng)。該板包括板體，板體具有限定了一組流體流動通道的表面，這些流體流動通道構(gòu)造成經(jīng)過板的至少一個側(cè)面分配流體流，該表面的至少一部分具有0.5至5μm的平均粗糙度和以200psi夾在碳紙之間時小于40mohmcm²的接觸電阻。文檔編號H01M8/20GK101223668SQ200680024350公開日2008年7月16日申請日期2006年3月31日優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日發(fā)明者B·K·布拉迪,D·J·利西,G·W·弗利,G·維亞斯,M·H·阿布德埃爾哈米德,M·K·布丁斯基,R·H·布倫克,T·J·福勒,Y·M·米克海爾申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司