專利名稱：具有可變特性的端部電池熱屏障的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池組件，更具體地涉及一種如下所述的燃料電池組件，其包括設置在該燃料電池組件的端子板與端板之間的具有可變特性的阻擋層，以便于組件在冰點的外部溫度下的起動和使組件的端部單元中的溫度在高電流水平時最低。
背景技術：
燃料電池組件將燃料和氧化劑轉變成電。一種燃料電池功率系統(tǒng)將質子交換膜 (在下文中稱為“PEM”)用于分開電極，這有助于燃料(諸如氫)與氧化劑(諸如空氣或氧)的催化反應以便發(fā)電。PEM通常為固體聚合物電解質膜，其在通常配置于燃料電池功率系統(tǒng)中的每個單獨的燃料電池中有助于質子從陽極到陰極的傳輸。在燃料電池功率系統(tǒng)內的典型燃料電池組件(或堆)中，單獨的燃料電池板包括各種反應物和冷卻流體流過的通道。燃料電池板通常設計有直的或蛇形的流動通道。這樣的流動通道是合乎需要的，因為它們有效地將反應物分布在運轉的燃料電池的有效區(qū)域上，從而使性能和穩(wěn)定性最佳。在零下溫度中，燃料電池組件中的水蒸汽可能凝結。冷凝物可在燃料電池組件中形成冰。冷凝物和冰的存在可能會影響燃料電池組件的性能。在典型的運轉條件下，冷凝物還可積聚在燃料電池板的鄰近燃料電池組件的出口歧管的邊緣處，從而限制從流動通道到出口歧管的流體流動。在燃料電池組件于零下溫度中的起動操作期間，燃料電池板的流動通道中以及出口歧管的邊緣處的冷凝水呈冰的形式，冰可限制反應物流動。類似地，可產生在正常操作期間由液體水停滯引起的反應物流的不當分布。此外，組件的端部單元失去由組件的燃料電池產生的熱能，從而延遲組件的加熱。通常，為了緩和冷凝物在燃料電池組件的出口歧管處的形成，提高燃料電池組件的運轉溫度。然而，由于作為降低的膜潤濕的結果的提高的膜質子電阻，所以提高運轉溫度可對歐姆電阻具有負面影響。此外，降低入口陽極和陰極氣體流的相對濕度可獲得與提高運轉溫度相同的效果，并導致由提高的膜質子電阻引起的對歐姆電阻的負面影響。為了緩和組件的端部單元的熱損失，在燃料電池堆與端部單元之間可設置有耐熱阻擋層。由于熱阻率提高，所以電導率降低，從而在阻擋層中產生廢熱并使燃料電池組低效地運轉。為了經受住由于阻擋層中的該廢熱的產生而可能在高電流水平時出現(xiàn)的高溫，端部單元必須由能夠經受住高溫的昂貴的塑料或其他材料形成，從而增加燃料電池組件的成本。在燃料電池組件的操作期間，來自燃料電池反應的廢熱加熱燃料電池組件并緩和組件中的水的冷凝和冰的形成。然而，燃料電池組件的端板傾向于具有比燃料電池組件的中間板的溫度低的溫度。由于向環(huán)境中的熱損失和向燃料電池組件的鄰近端板的端子板和端部單元的熱損失，端板具有較低的溫度。遍及燃料電池組件的燃料電池板的溫度差可導致低效的操作、反應物的分布不當、水在燃料電池板上的可導致形成冰的冷凝、和燃料電池組件縮短的使用壽命。通常，為了確保燃料電池組件中的板之間大致均勻的溫度分布，鄰近端板設置有加熱機構，以直接向端板傳輸熱能。還可鄰近端子板設置加熱機構，以向端子板傳輸熱能。 于是，熱能從端子板傳輸至端板。替代性地，燃料電池組件可并聯(lián)連接有適于加熱端板的電阻加熱機構。如果加熱機構失效并處于帶電狀態(tài)，則端部燃料電池可能變透，從而導致燃料電池組件中的電短路。用于加熱端板的其他方法包括催化加熱，和提供設置在端板與端子板之間的旁通板。此外，在燃料電池組件的操作期間，由燃料電池堆產生的電流被收集在每個導電的燃料電池中。電流通過電池堆經由燃料電池板傳送至燃料電池堆的任一端部處的端子板。例如，端子板與諸如匯流線的電流收集體電連通。電流收集體與燃料電池功率系統(tǒng)的堆接口單元(SIU)或其他電氣部件電連通。電池堆端部單元中的高溫將使熱量通過電流流向SIU和/或其他電氣部件，從而導致SIU和/或其他電氣部件中的溫度升高，這可導致部件失效或需要能在高溫下工作的昂貴的部件。期望研制一種燃料電池組件，其具有設置在該燃料電池組件的端子板與端板之間的阻擋層，該阻擋層具有可變特性，以便于燃料電池組件在冰點的外部溫度中的起動和使組件的端部單元中的溫度在高電流水平時最低。

發(fā)明內容
與本發(fā)明一致并適合本發(fā)明地，已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)一種設置在燃料電池組件的端子板與端板之間的阻擋層，該阻擋層具有可變特性，以便于燃料電池組件在冰點的外部溫度中的起動和使組件的端部單元中的溫度在高電流水平時最低。在一個實施例中，燃料電池組件包括多塊燃料電池板，其布置在一個堆中，所述燃料電池板中的每塊燃料電池板均具有反應物入口和反應物出口以及冷卻劑入口和冷卻劑出口 ；第一端子板，其設置在所述燃料電池板的堆的第一端處；以及阻擋層，其設置在所述多塊燃料電池板中的一塊燃料電池板與所述第一端子板之間，以便在所述一塊燃料電池板與所述第一端子板之間提供熱屏障，其中所述阻擋層包括具有第一熱導率的第一部分和具有第二熱導率的第二部分。在另一實施例中，燃料電池組件包括一對端子板，所述端子板中的一塊端子板設置在所述燃料電池組件的每個端部處；一對端部燃料電池板，其設置在所述端子板之間； 多塊燃料電池板，其布置在一個堆中并設置在所述端部燃料電池板之間；以及一對阻擋層， 其每個都包括具有第一熱導率的第一部分和具有第二熱導率的第二部分，所述每個阻擋層均設置在所述端部燃料電池板中的一塊燃料電池板與所述端子板中的一塊端子板之間，以便在所述一塊燃料電池板與所述一塊端子板之間提供熱屏障。在另一實施例中，燃料電池組件包括一對端子板，所述端子板中的一塊端子板設置在所述燃料電池組件的每個端部處；一對端部燃料電池板，其設置在所述端子板之間； 多塊燃料電池板，其布置在一個堆中并設置在所述端部燃料電池板之間；以及一對阻擋層， 其每個都包括具有第一熱導率的第一部分和具有比所述第一熱導率低的第二熱導率的第二部分，所述每個阻擋層均設置在所述端部燃料電池板中的一塊燃料電池板與所述端子板中的一塊端子板之間，以在所述一塊燃料電池板與所述一塊端子板之間提供熱屏障。方案1. 一種燃料電池組件，包括
多塊燃料電池板，其布置在一個堆中，所述燃料電池板中的每塊燃料電池板均具有反應物入口和反應物出口以及冷卻劑入口和冷卻劑出口 ；
第一端子板，其設置在所述燃料電池板的堆的第一端處；以及阻擋層，其設置在所述多塊燃料電池板中的一塊燃料電池板與所述第一端子板之間， 以便在所述一塊燃料電池板與所述第一端子板之間提供熱屏障，其中所述阻擋層包括具有第一熱導率的第一部分和具有第二熱導率的第二部分。方案2.根據(jù)方案1所述的燃料電池組件，其中所述阻擋層由導電材料形成。方案3.根據(jù)方案1所述的燃料電池組件，其中所述第一熱導率大于所述第二熱導率。方案4.根據(jù)方案1所述的燃料電池組件，其中所述阻擋層的第一部分鄰近所述燃料電池板的陰極入口設置。方案5.根據(jù)方案1所述的燃料電池組件，其中所述阻擋層的第二部分鄰近所述燃料電池板的陰極入口設置。方案6.根據(jù)方案1所述的燃料電池組件，還包括設置在所述燃料電池板的堆的
第二端處的第二端子板。方案7.根據(jù)方案6所述的燃料電池組件，還包括第二阻擋層，該第二阻擋層設置在所述燃料電池板中的另一塊燃料電池板與所述第二端子板之間，以便在所述另一塊燃料電池板與所述第二端子板之間提供熱屏障，其中所述第二阻擋層包括具有第一熱導率的第一部分和具有第二熱導率的第二部分。方案8.根據(jù)方案1所述的燃料電池組件，還包括具有鄰近所述燃料電池板的冷卻劑入口的第一端的電連接器，所述電連接器的第一端適于提供所述第一端子板與電氣部件之間的電連通。方案9.根據(jù)方案1所述的燃料電池組件，其中所述阻擋層的第一部分與所述阻擋層的第二部分單獨地形成。方案10.根據(jù)方案1所述的燃料電池組件，其中所述第一阻擋層的第一部分和所述阻擋層的第二部分由具有熱導率梯度的單一材料形成。方案11.根據(jù)方案10所述的燃料電池組件，其中所述熱導率梯度通過所述第一部分和所述第二部分的變化的碳密度產生。方案12.根據(jù)方案10所述的燃料電池組件，其中所述熱導率梯度通過所述第一部分和所述第二部分的不同的加工溫度產生。方案13.根據(jù)方案10所述的燃料電池組件，其中所述熱導率梯度通過用發(fā)泡石墨形成所述第一部分和用煤基材料形成所述第二部分而產生。方案14. 一種燃料電池組件，包括
一對端子板，所述端子板中的一塊端子板設置在所述燃料電池組件的每個端部處； 一對端部燃料電池板，其設置在所述端子板之間；
多塊燃料電池板，其布置在一個堆中并且設置在所述端部燃料電池板之間；以及一對阻擋層，其每個都包括具有第一熱導率的第一部分和具有第二熱導率的第二部分，每個阻擋層均設置在所述端部燃料電池板中的一塊燃料電池板與所述端子板中的一塊端子板之間，以便在所述一塊燃料電池板與所述一塊端子板之間提供熱屏障。方案15.根據(jù)方案14所述的燃料電池組件，其中所述第一熱導率大于所述第二熱導率。方案16.根據(jù)方案14所述的燃料電池組件，其中所述阻擋層的第一部分鄰近所述燃料電池板的陰極入口設置。方案17.根據(jù)方案14所述的燃料電池組件，還包括設置在所述燃料電池板的堆的第二端處的第二端子板。方案18.根據(jù)方案14所述的燃料電池組件，其中所述阻擋層的第一部分和所述阻擋層的第二部分由具有熱導率梯度的單一材料形成。方案19.根據(jù)方案18所述的燃料電池組件，其中所述熱導率梯度通過用第一材料形成所述第一部分和用第二材料形成所述第二部分而產生。方案20. —種燃料電池組件，包括
一對端子板，所述端子板中的一塊端子板設置在所述燃料電池組件的每個端部處； 一對端部燃料電池板，其設置在所述端子板之間；
多塊燃料電池板，其布置在一個堆中并且設置在所述端部燃料電池板之間；以及一對阻擋層，其每個都包括具有第一熱導率的第一部分和具有比所述第一熱導率低的第二熱導率的第二部分，每個阻擋層均設置在所述端部燃料電池板中的一塊燃料電池板與所述端子板中的一塊端子板之間，以便在所述一塊燃料電池板與所述一塊端子板之間提供
熱屏障。


當根據(jù)附圖考慮時，對本領域技術人員而言，本發(fā)明的上述以及其他的優(yōu)點將通過以下詳細說明而變得顯而易見，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的包括阻擋層的燃料電池組件的分解立體圖； 圖2是結合有圖1所示的阻擋層的燃料電池功率系統(tǒng)的局部分解立體圖；以及圖3是結合有圖1所示的多個阻擋層的燃料電池功率系統(tǒng)的局部分解立體圖。
具體實施例方式以下的詳細說明和附圖描述并圖示了本發(fā)明的各種示例性實施例。該說明和附圖用于使本領域技術人員能夠制造并使用本發(fā)明，并且不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。圖1描繪了具有雙電池燃料電池堆的燃料電池組件10。燃料電池組件10為質子交換膜(PEM)燃料電池組件。兩塊燃料電池中的每塊燃料電池均包括單元化的電極組件 (UEA) 12。UEA12被導電雙極板14彼此分開。UEA12具有陽極與陰極擴散介質(DM)34、陽極電極62和陰極電極64、以及電解質膜60。為簡單起見，在圖1中圖示并描繪了具有雙電池燃料電池堆(即一塊雙極板)的燃料電池組件10，但應理解的是，典型的燃料電池組件具有很多這樣的燃料電池和雙極板。如以下更詳細地說明的，圖2示出燃料電池功率系統(tǒng) 11，其具有與燃料電池組件10類似的燃料電池組件23，但具有超過兩個的燃料電池。UEA12和雙極板14 一起堆疊在一對端子板16、18和一對單極端板20、22之間。單極端板20、雙極板14的兩個工作面、和單極端板22均包括相應的有效區(qū)域對、26、觀、30。 有效區(qū)域對、26、觀、30通常包含用于將諸如氫氣和空氣的氣體反應物分別分布到UEA12的陽極和陰極上的流場。阻擋層66設置在端子板16與端板20之間。
例如，雙極板14通常通過用于成形片狀金屬的常規(guī)工藝形成，諸如沖壓、機加工、 模制、或通過光刻用掩模的光蝕刻。在一個實施例中，雙極板14由單極板形成，而單極板然后通過諸如焊接或粘附的任何常規(guī)工藝結合。還應理解的是，雙極板14還可由復合材料形成。在一個特定的實施例中，雙極板14由石墨或石墨填充聚合物形成。透氣性擴散介質34 可鄰近雙極板14的兩側設置。端板20、22還可鄰近擴散介質34設置。阻擋層66包括第一部分68和第二部分70。第一部分68具有比第二部分70的熱導率高的熱導率。例如，阻擋層66的部分68、70可由導電材料形成，諸如發(fā)泡碳、碳布或碳紙。例如，阻擋層66的部分68、70可由通過燒結、粘合劑等結合到一起的單獨的材料形成。 部分68、70還可由在第一部分68與第二部分70之間具有熱導率梯度的相同材料形成。為了確保第一部分68的熱導率大于第二部分70的熱導率，部分68、70可在相應的碳密度方面不同；可以在不同的加工溫度下形成；以及可分別由發(fā)泡石墨和煤基材料形成。應理解的是，阻擋層66可由多于第一部分68和第二部分70的部分形成。例如，阻擋層66可包括任何期望數(shù)量的部分，諸如第三部分(未示出)和第四部分(未示出)。還應理解的是，阻擋層66可由具有熱導率梯度或另一特性梯度的單層材料形成。雙極板14、單極端板20、22和UEA12每個都包括陰極供應孔36和陰極排出孔38、 冷卻劑供應孔40和冷卻劑排出孔42、以及陽極供應孔44和陽極排出孔46。燃料電池組件 10的供應歧管和排出歧管通過雙極板14、單極端板20、22以及UEA12中的相應孔36、38、 40、42、44、46的對準來形成。氫氣經由陽極入口 48供應至陽極供應歧管?？諝饨浻申帢O入口 50供應至燃料電池組件10的陰極供應歧管。陽極出口 52和陰極出口 M還分別設置為用于陽極排出歧管和陰極排出歧管。冷卻劑入口 58設置為用于將液體冷卻劑供應至冷卻劑供應歧管。冷卻劑出口 56設置為用于從冷卻劑排出歧管去除冷卻劑。應理解的是，圖1 中的各種入口 48、50、58和出口 52、54、56的構造是為了解釋的目的，并且可以根據(jù)需要選擇其它構造。供燃料電池組件10中使用的UEA12可包括多個部件。如圖1最清楚示出的，UEA12 包括電解質膜60、陽極62、陰極64和擴散介質34。例如，UEA12的部件在UEA12的生產期間裝配并通過諸如熱壓的任何常規(guī)工藝彼此固定。根據(jù)需要，可在單獨的部件之間使用粘合劑。燃料電池組件10的陽極62和陰極64可設置在電解質膜60和/或擴散介質34 上。陽極62或陰極64可稱為電極。例如，電極62、64可由通過任何常規(guī)工藝涂覆至部件的催化劑墨形成，該常規(guī)工藝諸如是噴霧、浸漬、刷光、輥轉印、狹縫式涂布、照相凹板式涂敷、 Meyer桿涂覆、貼花轉印和打印。電解質膜60可以是由離聚物形成的膜層。諸如以商標Nafion NRE211銷售的離子鍵全氟磺酸(PFSA)是在本領域中眾所周知的用作燃料電池的電解質膜60的典型離聚物。電解質膜60設置在陽極62與陰極64之間。根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖2示出一種燃料電池組件23，其具有與圖1的雙燃料電池堆組件10類似的堆疊的期望數(shù)量的燃料電池。燃料電池組件23包括圖1所示的阻擋層 66。燃料電池功率系統(tǒng)11的反應物和冷卻劑入口和出口在取向和流動方向方面類似于燃料電池組件10的取向和流動方向，并因此包括相同的附圖標記。燃料電池組件23在燃料電池功率系統(tǒng)11中設置在下端部單元74與鄰近上端部單元72的端子電流收集器板78之間。阻擋層66以第一部分68鄰近陰極入口 50和冷卻劑入口 58的方式設置在端子收集器板78與燃料電池組件23的端部燃料電池25之間，并且第二部分70鄰近端部燃料電池25的有效區(qū)域、陰極出口 48和冷卻劑出口 56。電連接器 76耦聯(lián)至端子收集器板78的接觸突出物82和燃料電池功率系統(tǒng)11的接觸突出物84。例如，接觸突出物84與燃料電池功率系統(tǒng)11的另一部件電連通，諸如電池堆接口單元(SIU) (未示出)、另一燃料電池堆(未示出)、或燃料電池功率系統(tǒng)11的其它電氣部件。第二電連接器80耦聯(lián)至下端部單元74和接觸突出物88。例如，接觸突出物88與燃料電池功率系統(tǒng)11的另一部件電連通，諸如SIU、另一燃料電池堆、或燃料電池功率系統(tǒng)11的其它電氣部件。應理解的是，例如，接觸突出物88可以是適于提供燃料電池功率系統(tǒng)11與其它部件一諸如導線、斷開單元等之間的電連通的任何裝置。電連接器76與燃料電池組件23的陽極側電連通，而電連接器80與燃料電池堆23的陰極側電連通。如本領域已知的，電連接器76、80通過合適的緊固件86耦聯(lián)至燃料電池功率系統(tǒng)11的相應部件。通常，在燃料電池功率系統(tǒng)11的操作期間，氫氣流通過陽極入口 48被饋送到燃料電池組件23的陽極側。同時，氧氣流通過陰極入口 50被饋送到燃料電池組件23的陰極側。在陽極側上，氫氣流中的氫被催化地分裂成質子和電子。氧化半電池反應表示為 H2 2H++2e_。在PEM燃料電池中，質子通過膜滲透至陰極側。電子沿外部負載電路移動至陰極側，從而形成燃料電池組件23的電流。電流被收集在設置于燃料電池組件23的每個端部處的收集器板中，諸如收集器板78。然后，使電流通過電連接器76、80從收集器板流動并流動至燃料電池功率系統(tǒng)11的各種部件。由于收集器板中的所有電流都流過電連接器 76、80，所以連接器76、80附接至收集器板的區(qū)域通常產生比收集器板的與連接器76、80的附接點間隔開的區(qū)域更多的熱能。在陰極側上，氧化劑流中的氧與滲透通過膜的質子和來自外部電路的電子結合，以形成水分子。該還原半電池反應表示為4^+ -+ 2H20。來自陽極側的陽極排氣通常被再循環(huán)通過系統(tǒng)，以維持高的陽極電轉換和低的氫排放。來自陰極側的陰極排氣被排出至大氣?？刂颇K(未示出)通過響應于來自連接至燃料電池組件^3的壓力傳感器(未示出)和電功率傳感器(未示出)的信號而操作各種控制閥(未示出)和壓縮機(未示出)來調節(jié)氫氣流、氧氣流和排氣流的狀況。一種示例性的排氣系統(tǒng)公開于共同擁有的美國專利No. 7，2;35，318“FUEL CELL SYSTEM BACK-PRESSURE CONTROL WITH A DISCRETE VALVE”，該專利的全部內容因此在這里以引用的方式全文并入。當在環(huán)境溫度接近或低于冰點時進行燃料電池功率系統(tǒng)11的起動操作時，合乎需要的是在維持燃料電池組件23期望的性能水平的同時，盡可能快地加熱燃料電池功率系統(tǒng)11。在燃料電池功率系統(tǒng)11的起動操作期間，使氫氣流入陽極入口 48，并使例如氧或空氣的氧化劑流入陰極入口 50?？傮w來說，氫氣和氧化劑合稱為“反應物”。同時，使冷卻劑通過冷卻劑入口 56流入燃料電池功率系統(tǒng)11。如在上文中所描述的，阻擋層66的第一部分68鄰近反應物入口 48、50和冷卻劑入口 58設置。由于阻擋層的第二部分70具有比第一部分68低的熱導率，所以第二部分70 隔離并保持由燃料電池組件23的鄰近第二部分70的部分內的反應物的反應產生的熱能， 從而便于在起動操作期間加熱燃料電池組件23。例如，在沒有隔離第二部分70的情況下， 熱能會流失到燃料電池組件23的周圍部件，諸如上端部單元72。通過具有較低的熱導率， 第二部分70還具有較低的電導率。然而，入流反應物在反應物的入口處具有最高濃度。因此，在燃料電池組件23的板的入口處比在板的任何其他部分處產生更大量的電流。阻擋層 66的第一部分68的相對較高的電導率減少當以高的電流水平運轉時在阻擋層66的該部分中產生的熱能的量。通過使在阻擋層中產生和隨后傳輸至上端部單元72的熱能最少，使上端部單元72的熱能容限(thermal energy tolerance)變得最小。通過使上端部單元72 的所需熱能容限最小，不需要特殊塑料來制造該上端部單元72，并且使上端部單元72的制造成本最低。此外，由于通過燃料電池組件23流動至冷卻劑出口 56的冷卻劑從每個燃料電池中的反應物反應吸收了熱能，所以隔離的第二部分70保持燃料電池組件23中的冷卻劑流中的熱能，以進一步使燃料電池組件23的起動時間最短。如在上文中所描述的，阻擋層66的第一部分68鄰近反應物出口 5254和冷卻劑出口 56設置。由于阻擋層的第一部分68具有比第二部分70高的熱導率，所以第一部分68 將熱能傳導離開燃料電池組件23的有效區(qū)域和出口。通過具有較高的熱導率，第一部分68 還具有較高的電導率。通過使第一部分68的電導率最高，使得在電連接器76處測得的電壓最高，從而使燃料電池功率系統(tǒng)11的功率輸出最大。這在燃料電池功率系統(tǒng)11的峰值使用期間具有特殊的重要性。如在上文中所描述的，第一部分68較高的相對電導率使上端部單元72的溫度最低。燃料電池組件23的電連接器76、80經由接觸突出物84、88與燃料電池功率系統(tǒng)11的端部單元72、74以及各種部件熱連通和電連通。因此，使上端部單元72的溫度最低能夠緩和對燃料電池功率系統(tǒng)11的各種部件中的獨立冷卻系統(tǒng)和其他熱能管理系統(tǒng)一諸如SIU 的需求。通過緩和對用于燃料電池功率系統(tǒng)11的其他部件的獨立冷卻系統(tǒng)的需求，得以使燃料電池功率系統(tǒng)11的成本和復雜性最低。類似于圖2所示的實施例，圖3示出本發(fā)明的另一實施例。圖3的燃料電池組件 23包括類似于阻擋層66的第二阻擋層67，其設置在燃料電池組件23的鄰近下端部單元74 的相對端。第二阻擋層的第一部分69鄰近燃料電池功率系統(tǒng)11的具有反應物入口 48、50 和冷卻劑入口 58的端部設置。第二阻擋層67的第二部分71鄰近燃料電池功率系統(tǒng)11的具有反應物出口 5254和冷卻劑出口 56的端部設置。和阻擋層66 —樣，第二阻擋層67在也使下端部單元74于高電流操作期間的溫度最低的同時在加熱期間阻止向下端部單元74 的熱能損失。因此，使下端部單元74的熱能容限最小，從而使下端部單元74的制造成本最低。類似于阻擋層66，第二阻擋層67在燃料電池組件23內的取向有助于燃料電池組件23 更快速的起動時間，并使燃料電池組件23的峰值操作期間的電壓最高。通過前述說明，本領域普通技術人員將能夠容易地認識到本發(fā)明的本質特征，并且在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠對本發(fā)明做出各種變化和變型以使本發(fā)明適用于各種用途和情況。
權利要求
1.一種燃料電池組件，包括多塊燃料電池板，其布置在一個堆中，所述燃料電池板中的每塊燃料電池板均具有反應物入口和反應物出口以及冷卻劑入口和冷卻劑出口；第一端子板，其設置在所述燃料電池板的堆的第一端處；以及阻擋層，其設置在所述多塊燃料電池板中的一塊燃料電池板與所述第一端子板之間， 以便在所述一塊燃料電池板與所述第一端子板之間提供熱屏障，其中所述阻擋層包括具有第一熱導率的第一部分和具有第二熱導率的第二部分。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃料電池組件，其中所述阻擋層由導電材料形成。
3.根據(jù)權利要求1所述的燃料電池組件，其中所述第一熱導率大于所述第二熱導率。
4.根據(jù)權利要求1所述的燃料電池組件，其中所述阻擋層的第一部分鄰近所述燃料電池板的陰極入口設置。
5.根據(jù)權利要求1所述的燃料電池組件，其中所述阻擋層的第二部分鄰近所述燃料電池板的陰極入口設置。
6.根據(jù)權利要求1所述的燃料電池組件，還包括設置在所述燃料電池板的堆的第二端處的第二端子板。
7.根據(jù)權利要求6所述的燃料電池組件，還包括第二阻擋層，該第二阻擋層設置在所述燃料電池板中的另一塊燃料電池板與所述第二端子板之間，以便在所述另一塊燃料電池板與所述第二端子板之間提供熱屏障，其中所述第二阻擋層包括具有第一熱導率的第一部分和具有第二熱導率的第二部分。
8.根據(jù)權利要求1所述的燃料電池組件，還包括具有鄰近所述燃料電池板的冷卻劑入口的第一端的電連接器，所述電連接器的第一端適于提供所述第一端子板與電氣部件之間的電連通。
9.一種燃料電池組件，包括一對端子板，所述端子板中的一塊端子板設置在所述燃料電池組件的每個端部處；一對端部燃料電池板，其設置在所述端子板之間；多塊燃料電池板，其布置在一個堆中并且設置在所述端部燃料電池板之間；以及一對阻擋層，其每個都包括具有第一熱導率的第一部分和具有第二熱導率的第二部分，每個阻擋層均設置在所述端部燃料電池板中的一塊燃料電池板與所述端子板中的一塊端子板之間，以便在所述一塊燃料電池板與所述一塊端子板之間提供熱屏障。
10.一種燃料電池組件，包括一對端子板，所述端子板中的一塊端子板設置在所述燃料電池組件的每個端部處；一對端部燃料電池板，其設置在所述端子板之間；多塊燃料電池板，其布置在一個堆中并且設置在所述端部燃料電池板之間；以及一對阻擋層，其每個都包括具有第一熱導率的第一部分和具有比所述第一熱導率低的第二熱導率的第二部分，每個阻擋層均設置在所述端部燃料電池板中的一塊燃料電池板與所述端子板中的一塊端子板之間，以便在所述一塊燃料電池板與所述一塊端子板之間提供熱屏障。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有可變特性的端部電池熱屏障，具體公開了一種燃料電池組件，該燃料電池組件包括多塊燃料電池板，其布置在一個堆中，每塊燃料電池板均具有反應物入口和出口以及冷卻劑入口和出口；第一端子板，其設置在燃料電池板的堆的第一端處；以及阻擋層，其設置在多塊燃料電池板中的一塊燃料電池板與第一端子板之間，以在該一塊燃料電池板與該第一端子板之間提供熱屏障，其中阻擋層包括具有第一熱導率的第一部分和具有第二熱導率的第二部分。
文檔編號H01M8/02GK102255090SQ20111013182
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權日2010年5月21日
發(fā)明者J. 康諾爾 E., D. 博古米爾 T. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司