專利名稱：具有改進(jìn)的氣密封閉的燃料電池隔板的墊片結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有改進(jìn)的氣密封閉的燃料電池隔板的墊片結(jié)構(gòu)。更具體地，涉及一種燃料電池隔板的墊片結(jié)構(gòu)，其可以通過(guò)在與燃料電池隔板一體形成的墊片上形成空余空間，以改善流道的氣密封閉而不出現(xiàn)墊片毛刺，并且促進(jìn)各流道中流體的流動(dòng)。
背景技術(shù)：
通常，與通過(guò)機(jī)械加工或粉末成型而制備的石墨隔板相比，通過(guò)例如沖壓金屬薄板的方法而得到的金屬隔板具有顯著減少的制造時(shí)間和成本的優(yōu)點(diǎn)。在多個(gè)金屬隔板串聯(lián)堆疊的燃料電池中，墊片布置在金屬隔板之間，且墊片可以通過(guò)注射成型法一體地形成在隔板兩面上。在這種情況下，由于燃料電池必須保持反應(yīng)氣體與冷卻流體的氣密封閉，墊片必須制備為保持工作流體的氣密封閉。具有保持氣密封閉的墊片的示例性燃料電池隔板已在先由本申請(qǐng)人所提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第10-2011-0015924公開(kāi)，在此通過(guò)引用的方式合并入本文。如上述公開(kāi)所示，墊片是一體注射成型在隔板上的燃料電池組件。一體注射在隔板兩面上的墊片連續(xù)地連接，以形成閉合曲線。同時(shí)，在隔板的所有邊緣以及歧管(manifold)之間的交界面上形成多個(gè)注射孔，以使墊片注射流通過(guò)。墊片注射流經(jīng)由注射孔從隔板的一個(gè)面流向另一個(gè)面，從而使墊片在隔板的兩面上一體地注射成型。更具體地，以下將分別描述圖1A和IB所示的一體形成在傳統(tǒng)隔板的反應(yīng)面?zhèn)扰c冷卻面?zhèn)壬系膲|片的結(jié)構(gòu)。圖1A所示的隔板的反應(yīng)面10為燃料電池反應(yīng)發(fā)生的位置/區(qū)域。歧管20、22和24用作氫氣、冷卻水和空氣的通道，并且位于反應(yīng)面10上。反應(yīng)面?zhèn)鹊闹骶€30a通過(guò)注射成型形成在反應(yīng)面10側(cè)，以阻斷反應(yīng)氣體和冷卻流體的移動(dòng)。如圖1A所示，多個(gè)副線32a平行地從主線30a延伸出來(lái)并以一定間距分布。從冷卻面12(在后面描述)側(cè)引入的氫氣經(jīng)由氫氣通道40而向反應(yīng)面10移動(dòng)。同時(shí)，圖1B所示的隔板的冷卻面12，是用于除去由化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱的部分。用作氫氣、冷卻水和空氣的通道的歧管20、22和24位于冷卻面12上。冷卻面?zhèn)鹊闹骶€30b通過(guò)注射成型形成在冷卻面12的一側(cè)，以阻斷空氣，但分別引入冷卻流體和氫氣。如圖1B所示，多個(gè)副線32b平行地從主線30b延伸出來(lái)并以一定間距分布。從冷卻面12(在后面描述)側(cè)引入的氫氣，通過(guò)氫氣通道40移動(dòng)至反應(yīng)面10。在本文中將省略對(duì)于冷卻水、氫氣和空氣在流道中的流動(dòng)以及對(duì)隔板的其他部件的詳細(xì)描述。通過(guò)傳統(tǒng)注射成型法而制備的墊片具有局限量的氣密性。這些局限性將在以下參考圖2A和2B進(jìn)行描述。圖2A是示出一體形成在傳統(tǒng)隔板上的墊片的結(jié)構(gòu)的視圖，圖2B是用于制備沿圖2A中沿線A-A形成的墊片的模具的截面視圖。在圖2A中，實(shí)線表示的墊片為反應(yīng)面?zhèn)鹊闹骶€30a和副線32a，點(diǎn)線表示的墊片為冷卻面?zhèn)?即隔板相對(duì)面)上的主線30b和副線32b。在該情況中，設(shè)置有反應(yīng)面?zhèn)葔|片30a和32a以及冷卻面?zhèn)葔|片30b和32b的區(qū)域包括，墊片布置在不同線上的區(qū)域50和54以及墊片布置在同一線上的區(qū)域52。
在上述區(qū)域中，墊片布置在同一線且冷卻流體流入流出的區(qū)域52，通過(guò)如圖2B中上圖所示的布置在隔板上的上墊片模具60a和下墊片模具60b來(lái)進(jìn)行制備。由于大致均勻的注射壓Pl和P2施加在兩個(gè)模具上，在墊片注射中不出現(xiàn)任何局限性。然而，墊片不布置在同一線上且反應(yīng)氣體流入流出的區(qū)域50和54，通過(guò)如圖2B中下圖所示的設(shè)置在隔板上的上墊片模具60a’和下墊片模具60b’進(jìn)行制備。由于依墊片形狀而定的兩個(gè)模具之間的凹版結(jié)構(gòu)差異，注射壓P1’的量級(jí)大于注射壓P2’的量級(jí)。由此，由于局部施加不同的注射壓，在圖2B下圖中箭頭所示方向上所施加的壓力引起隔板的微小變形，進(jìn)而使墊片形成毛刺。隔板的變形和墊片上毛刺的形成意味著，反應(yīng)氣體出入口(gate)的附近在結(jié)合燃料電池組時(shí)不能被均勻地?cái)D壓，結(jié)果是，燃料電池組中相當(dāng)一部分的密封較差。此外，在反應(yīng)氣體的出入口區(qū)域所形成的毛刺使墊片暴露于由燃料電池運(yùn)行所產(chǎn)生的濕熱環(huán)境中。由于墊片由聚合物材料制成且易受溫度和濕度影響，由圖3所示的傳統(tǒng)方法所制備的墊片可能很容易從隔板表面上剝落和擴(kuò)散開(kāi)。結(jié)果，反應(yīng)氣體的流動(dòng)受阻，且排水能力可能減弱，從而造成燃料電池的性能和耐久性的迅速下降。相應(yīng)地，當(dāng)通過(guò)傳統(tǒng)方法，尤其是通過(guò)注射成型法在金屬隔板的表面上一體形成墊片時(shí)，可能發(fā)生隔板的微小變形和在墊片中生成毛刺。在背景部分中公開(kāi)的上述信息僅為加深對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成被國(guó)內(nèi)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有改進(jìn)的氣密封閉的燃料電池隔板的墊片結(jié)構(gòu)，其可改進(jìn)各流道的氣密封閉而不出現(xiàn)隔板的輕微變形和墊片上毛刺的生成。本發(fā)明也通過(guò)在燃料電池隔板的需要?dú)饷芊忾]的部分上一體地形成墊片結(jié)構(gòu)而促進(jìn)各流道中流體的流動(dòng)。一方面，本發(fā)明提供具有改進(jìn)的氣密封閉的燃料電池隔板的墊片結(jié)構(gòu)，其包含:第一和第二主線，在隔板的水平方向(即隔板的寬度方向)上分別布置在隔板的反應(yīng)面和冷卻面的不同線上；以及多個(gè)副線，在隔板的垂直方向(即隔板的長(zhǎng)度方向)上，以均一的間距布置在隔板的兩面上。第一和第二主線以及多個(gè)副線一體地形成反應(yīng)氣體與冷卻水的出入口，并在第一和第二主線上形成多個(gè)具有均一尺寸的空余空間。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，空余空間可由分別布置在上模具和下模具中的支承銷形成，該上模具和下模具分別用于在反應(yīng)面?zhèn)戎苽涞谝恢骶€以及在冷卻面?zhèn)戎苽涞诙骶€。在另一示例性實(shí)施方式中，支承銷可以布置在施加有第一注射壓和第二注射壓中的較低的一個(gè)的區(qū)域中，其中第一注射壓施加到用于在反應(yīng)面?zhèn)戎苽涞谝恢骶€的上模具上，第二注射壓施加到在冷卻面?zhèn)戎苽涞诙骶€的下模具上。在另一示例性實(shí)施方式中，支承銷可以設(shè)置在上模具與下模具的凹版結(jié)構(gòu)彼此不同的區(qū)域中，其中上模具用于在反應(yīng)面?zhèn)戎苽涞谝恢骶€而下模具用于在冷卻面?zhèn)戎苽涞诙骶€。在另一示例性實(shí)施方式中，空余空間可以形成在第一和第二主線與副線的所有交點(diǎn)上。
本發(fā)明的其他方面和示例性實(shí)施方式將在下文中說(shuō)明。


本發(fā)明的以上和其他特征將參考在附圖中加以圖示的某些示例性實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)說(shuō)明，附圖在后面僅以舉例說(shuō)明的方式給出，因而不限制本發(fā)明，其中:圖1A為示出一體形成在傳統(tǒng)隔板的反應(yīng)面?zhèn)壬系膲|片的結(jié)構(gòu)視圖；圖1B為示出一體形成在傳統(tǒng)隔板的冷卻面?zhèn)壬系膲|片的結(jié)構(gòu)視圖；圖2A為示出一體形成在傳統(tǒng)隔板上的墊片的結(jié)構(gòu)視圖；圖2B為用于制備沿圖2A中A-A線形成的墊片的模具的截面視圖；圖3為示出通過(guò)傳統(tǒng)方法而制備的墊片的形變的視圖；圖4A和4B為示出具有氣密封閉的隔板墊片的結(jié)構(gòu)視圖，其中與隔板的反應(yīng)面一體形成的墊片結(jié)構(gòu)顯示在圖4A中，與隔板的冷卻面一體形成的墊片結(jié)構(gòu)顯示在圖4B中；圖4C為示出用于制備圖4A和4B中墊片結(jié)構(gòu)的模具的截面視圖；圖5A為示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的形成在測(cè)試?yán)械膲|片的結(jié)構(gòu)視圖，該測(cè)試?yán)糜诒容^墊片隨空余空間在具有改進(jìn)氣密封閉的隔板墊片結(jié)構(gòu)上的位置而變的十生倉(cāng)泛;圖5B為示出用于在各測(cè)試?yán)兄苽溲貓D5A中B-B線形成的墊片結(jié)構(gòu)的模具的截面視圖；圖6A C為示出具有通過(guò)傳統(tǒng)方法而制備的墊片的隔板的一部分，以及具有使用圖5B中各測(cè)試?yán)哪＞叨苽涞膲|片的隔板的一部分的視圖；以及圖7為示出隨具有圖6所示墊片的隔板的反應(yīng)氣體流道中氣體壓力而變的泄漏速率的圖。附圖所列的參照數(shù)字包含對(duì)以下進(jìn)一步說(shuō)明的部件的引用:110:反應(yīng)面112:冷卻面120:空氣歧管122:冷卻水歧管124:氫氣歧管130a:第一主線130b:第二主線132a:反應(yīng)面?zhèn)雀本€132b:冷卻面?zhèn)雀本€140:氫氣通道150:空氣出入口區(qū)域152:冷卻水出入口區(qū)域154:氫氣出入口區(qū)域160a和160b:上和下模具210:空余空間220:支承銷
應(yīng)該理解的是，附圖沒(méi)有必要成比例，而是呈現(xiàn)說(shuō)明本發(fā)明基本原理的多種優(yōu)選特征的略微簡(jiǎn)化的表現(xiàn)。在附圖中，參照數(shù)字在附表中指代本發(fā)明的相同或相當(dāng)?shù)牟考Ｔ趫D中，參照數(shù)字在幾幅圖中代表本發(fā)明相同或等同的部件。
具體實(shí)施例方式在下文中，將會(huì)詳細(xì)做出對(duì)本發(fā)明多種實(shí)施方案的參考，其中的例子在附圖中圖解并在下面說(shuō)明。盡管本發(fā)明將結(jié)合傳統(tǒng)實(shí)施方案一起描述，但應(yīng)該理解，本說(shuō)明書不意在將本發(fā)明局限于那些傳統(tǒng)實(shí)施方案。相反，本發(fā)明旨在不僅包括傳統(tǒng)實(shí)施方案，而且還包括多種替換、修改、同等物以及其他的實(shí)施方案，這些可以包括在所附加權(quán)利要求限制的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。應(yīng)該理解的是，在這里用到的術(shù)語(yǔ)“車輛”或者“車輛的”或其他相似的術(shù)語(yǔ)包括一般的機(jī)動(dòng)車輛，例如載客汽車，包括運(yùn)動(dòng)型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車；包括多種小船和海船在內(nèi)的船只；飛行器等，而且包括混合動(dòng)力車、電動(dòng)車、插電式混合動(dòng)力車、氫動(dòng)力車和其他燃料車(例如，從非石油類資源得來(lái)的燃料)。在這里提及的，混合動(dòng)力車是具有兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)力來(lái)源的車，例如同時(shí)為汽油動(dòng)力和電動(dòng)力的車。本發(fā)明的上述和其他特征將在下文中討論。在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。圖4A和4B為示出具有氣密封閉的隔板的墊片的結(jié)構(gòu)視圖，其中與隔板的反應(yīng)面一體形成的墊片結(jié)構(gòu)顯示在圖4A中，與隔板的冷卻面一體形成的墊片結(jié)構(gòu)顯示在圖4B中。圖4C為示出用于制備圖4A和4B中墊片結(jié)構(gòu)的模具的截面視圖。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的具有改進(jìn)氣密封閉的墊片結(jié)構(gòu)可以包含:第一和第二主線130a和130b，在隔板的水平方向(即隔板的寬度方向)上，布置在燃料電池隔板的反應(yīng)面110和冷卻面122的不同線上；以及多個(gè)副線132a和132b，在隔板的垂直方向(即隔板的長(zhǎng)度方向)上以一定間隔形成在隔板的兩面上。第一和第二主線130a和130b以及多個(gè)副線132a和132b可以一體形成用于反應(yīng)氣體與冷卻水的出入口。且可以在第一和第二主線130a和130b上形成多個(gè)空余空間210。在圖4A和4B所示的一體形成在隔板的反應(yīng)面110和冷卻面112上的墊片結(jié)構(gòu)中，空氣歧管120、冷卻水歧管122以及氫氣歧管124可平行布置在隔板的兩面，以具有基本相等的長(zhǎng)度。此外，通過(guò)氫氣通道140從冷卻面112引入至反應(yīng)面110的氫氣可以在其中流動(dòng)。如圖4A中反應(yīng)面110側(cè)所示，第一主線130a可以連接至沿反應(yīng)面110的所有角所形成的側(cè)線，并可在隔板的水平方向上延伸至氫氣歧管120、空氣歧管124和冷卻水歧管122的鄰近區(qū)域。同時(shí)，多個(gè)副線132a可以一定間隔形成在隔板的垂直方向上，并可從第一主線130a延伸至流道。如圖4B中冷卻面?zhèn)?12所示，第二主線130b可連接至沿冷卻面112的所有角所形成的側(cè)線上，且可以在隔板的水平方向上延伸至氫氣歧管120、空氣歧管124和冷卻水歧管122的鄰近區(qū)域。同時(shí)，多個(gè)副線132b可以以一定的間隔形成在隔板的垂直方向上，并可以從反應(yīng)氣體的出入口 150和154處的第二主線130a在流道的相反方向上延伸。多個(gè)副線132a可被第二主線130a分隔開(kāi)，以在出入口 152處引入冷卻水流。墊片結(jié)構(gòu)可以形成連接至反應(yīng)氣體的各個(gè)流道的反應(yīng)氣體出入口 150和154以及連接至冷卻水的各個(gè)流道的冷卻水出入口 152，以通過(guò)它們引入和阻斷在其中的反應(yīng)氣體和冷卻流體。在該情況中，可以在第一和第二主線130a和130b上形成多個(gè)具有均一尺寸的空余空間210。下面將詳細(xì)描述，空余空間210可形成在第一和第二主線130a和130b與多個(gè)副線132a和132b的所有交點(diǎn)上。由于空余空間210以均一尺寸形成在反應(yīng)面110側(cè)的第一主線130a上，并同時(shí)形成在冷卻面112側(cè)的第二主線130b上，可防止隔板的微小變形和在墊片上生成毛刺，并且可根據(jù)設(shè)計(jì)者的要求在精確位置上形成墊片。雖然有多種制備圖4A和4B所示的墊片結(jié)構(gòu)的方法，將參考圖4C描述用于通過(guò)注射成型而在隔板兩面制備墊片的示例性方法。當(dāng)通過(guò)使用模具的注射成型來(lái)制備墊片結(jié)構(gòu)時(shí)，空余空間210可通過(guò)支撐銷220來(lái)形成，該支承銷220分別布置在用于在反應(yīng)面110側(cè)制備第一主線130a的上模具160a以及用于在冷卻面112側(cè)制備第二主線130b的下模具160b上。特別地，支承銷220可設(shè)置在施加有注射壓P1”和注射壓P2”中的較低的注射壓的區(qū)域內(nèi)，其中注射壓P1”施加到用于在反應(yīng)面110側(cè)制備第一主線130a的上模具160a上，注射壓P2”施加到用于在冷卻面112側(cè)制備第二主線130b的下模具160b上；或者可以設(shè)置在上模具160a與下模具160b的凹版結(jié)構(gòu)不同的區(qū)域內(nèi)，其中上模具160a用于制備第一主線130a,下模具160b用于制備第二主線130b。具體地，在形成在燃料電池隔板的反應(yīng)面110和冷卻面112上的墊片結(jié)構(gòu)中，第一和第二主線130a和130b可沿不同線布置。具體地，根據(jù)在兩表面上制得的墊片中反應(yīng)氣體的出入口區(qū)域150和154的形狀變化，可能出現(xiàn)兩模具之間的凹版結(jié)構(gòu)差異。然而，墊片結(jié)構(gòu)不應(yīng)存在于同一線內(nèi)。即，當(dāng)冷卻面和反應(yīng)面重疊時(shí)，認(rèn)為它們?cè)谕痪€上。同時(shí)，在入口 /出口的局部區(qū)域中，存在不彼此重疊的線，他們被認(rèn)為不在同一線上。凹版結(jié)構(gòu)差異可能引起施加到兩模具上的注射壓不同。注射壓或者模具凹版結(jié)構(gòu)的差異可能使隔板微小地變形，并且隨著變形間隙或空間中墊片材料的引入，可能在墊片上生成毛刺。相應(yīng)地，支承銷220可設(shè)置在容易產(chǎn)生施加到兩模具上的注射壓之間的差異或存在兩模具之間的凹版結(jié)構(gòu)差異的用于制備具有反應(yīng)氣體出入口 150和154的墊片的模具中。換言之，如圖4C所示，支承銷220可布置在如同圖2B圖所示模具的兩模具凹版結(jié)構(gòu)為不同的區(qū)域中。這樣，盡管分別形成在隔板的反應(yīng)面110和冷卻面112上的墊片不在相同區(qū)域150和154內(nèi)，墊片可根據(jù)設(shè)計(jì)而布置在精確的位置上。同樣，如圖4C所示，由于支承銷220可布置在施加有如圖2B的下圖所示用于制備墊片的注射壓Pr和P2’中的較低的注射壓P2’的區(qū)域內(nèi)，大致均勻的注射壓pi”和P2”可施加到兩個(gè)模具上，從而防止隔板的變形和墊片上毛刺的形成。如圖4A所示，支承銷220可設(shè)置在上模具160a和下模具160b中，并且當(dāng)需要控制注射壓差時(shí)可設(shè)置在兩個(gè)模具中。支承銷220可集成到上模具160a和下模具160b的凹版結(jié)構(gòu)中，或可拆卸地形成。此外，在根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的注射成型法中，通過(guò)多個(gè)支承銷220而形成的多個(gè)空余空間210，如圖4A和4B所示，以均一的尺寸形成在將在以下描述的第一和第二主線130a和130b與多個(gè)副線132a和132b的所有交點(diǎn)上。因此，在具有改進(jìn)氣密封閉的隔板的墊片結(jié)構(gòu)中，由于在第一和第二主線的需要密封的部位形成多個(gè)尺寸均一的空余空間，可制得具有優(yōu)良?xì)饷芊忾]和注射性能(injection performance)的隔板用墊片，且墊片線可由設(shè)計(jì)者以期望的形狀形成在期望的位置上。同時(shí)，可防止產(chǎn)生墊片的毛刺和隔板的微小變形。關(guān)于形成在第一和第二主線上的空余空間的期望位置，將參考圖5A 7做出傳統(tǒng)方法與測(cè)試?yán)谋容^性描述。圖5A為示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的形成在測(cè)試?yán)械膲|片的結(jié)構(gòu)視圖，該測(cè)試?yán)糜诒容^墊片隨空余空間在具有改進(jìn)氣密封閉的隔板墊片結(jié)構(gòu)上的位置而變的性能。圖5B為示出用于在各測(cè)試?yán)兄苽溲貓D5A中B-B線形成的墊片結(jié)構(gòu)的模具的截面視圖。如圖5A所示，在第一測(cè)試?yán)?，所使用的墊片結(jié)構(gòu)為，空余空間210’形成在由第一和第二主線130a和130b與多個(gè)副線132a(例如，未示出冷卻面?zhèn)?所形成的交點(diǎn)與其它交點(diǎn)之間。如圖5B所示，支承銷220’可布置在下模具上，從而形成空余空間210’以通過(guò)注射成型來(lái)制備墊片結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在第二測(cè)試?yán)校褂玫膲|片結(jié)構(gòu)為，空余空間210”形成在由第一和第二主線130a和130b與多個(gè)副線132a (未示出冷卻面?zhèn)?所形成的交點(diǎn)之間?？刹贾弥С袖N220”，從而形成空余空間210”以通過(guò)注射成型來(lái)制備墊片結(jié)構(gòu)。具體地，從圖5A中線B-B的截面看，多個(gè)副線132a可在反應(yīng)面?zhèn)韧ㄟ^(guò)圖5B中上模具的凹版結(jié)構(gòu)注射成型，且具有多個(gè)尺寸均一的空余空間210’和210”的第二主線130b可通過(guò)設(shè)置在圖5B的下模具上的支承銷220’和220”及平板結(jié)構(gòu)而注射成型。因此，可得到如圖6所示的具有通過(guò)第一和第二測(cè)試?yán)苽涞膲|片的隔板。在圖6A隔板的情況中，隔板通過(guò)傳統(tǒng)方法形成，在該傳統(tǒng)方法中通過(guò)沒(méi)有支承銷結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單模具而制備的墊片結(jié)構(gòu)是一體形成的，由于表面壓力可能集中在主線和副線的交點(diǎn)附近，一個(gè)交點(diǎn)與另一交點(diǎn)之間氣密封閉可能會(huì)相對(duì)降低。因此，可以理解的是，交點(diǎn)在單位面積墊片上受到很大的應(yīng)力，并暴露于大的力和壓力中。在圖6B的隔板的情況中，其具有在第一測(cè)試?yán)幸惑w形成的墊片結(jié)構(gòu)。雖然通過(guò)主線和副線在一個(gè)交點(diǎn)與另一交點(diǎn)之間形成空余空間，在氣密封閉方面顯示出惡化的結(jié)果。在圖6C的具有在第二測(cè)試?yán)幸惑w形成的墊片結(jié)構(gòu)的隔板中，由于空余空間可通過(guò)主線和副線在一個(gè)交點(diǎn)上形成，與圖6A和B中的傳統(tǒng)方法或第一測(cè)試?yán)啾?，可減少單位面積的應(yīng)力，并且顯著改善氣密封閉。上述結(jié)果在示出氣體泄漏速率的圖表中得到驗(yàn)證，其中該氣體泄漏速率隨具有圖6墊片的隔板的反應(yīng)氣體流道中氣體壓力而變化。圖7的圖表顯示出在同時(shí)供應(yīng)氮?dú)夂秃獾纳鲜鋈N情況下的反應(yīng)氣體流道中的泄漏速率。從圖6可見(jiàn)，在第一測(cè)試?yán)那闆r中，比起傳統(tǒng)方法，氣體仍更易泄漏，即使較低壓力下。但在第二測(cè)試?yán)那闆r中，比起傳統(tǒng)方法，可在較高的壓力下保持氣密封閉?；谏鲜鼋Y(jié)果，可以看到，更需要在第一和第二主線與多個(gè)副線的所有交點(diǎn)上形成空余空間。在具有根據(jù)傳統(tǒng)方法而制備的墊片的隔板中，特別在反應(yīng)氣體出入口附近，會(huì)出現(xiàn)形成毛刺的墊片部分，然而在具有根據(jù)第二測(cè)試?yán)苽涞膲|片的隔板中，不在墊片中產(chǎn)生毛刺，并達(dá)到極佳的氣密封閉。同時(shí)，可以通過(guò)設(shè)計(jì)者在期望位置以期望形狀進(jìn)行注塑。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的具有改進(jìn)氣密封閉的隔板的墊片結(jié)構(gòu)中，因?yàn)榭梢栽诘谝缓偷诙骶€上，特別是在第一和第二主線與多個(gè)副線的所有交點(diǎn)上形成空余空間，可顯著減少由于墊片毛刺所導(dǎo)致的氣密封閉缺陷。同時(shí)，當(dāng)通過(guò)注射成型來(lái)制備墊片時(shí)，可提高注射性能，從而提高燃料電池的全面性能和耐久性。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在具有改進(jìn)氣密封閉的隔板的墊片結(jié)構(gòu)中，在第一和第二主線上形成尺寸均一的多個(gè)空余空間，其中該第一和第二主線分別在反應(yīng)面和冷卻面上一體形成，并且墊片可基于設(shè)計(jì)以期望形狀在期望位置上形成而不發(fā)生隔板的微小變形和在墊片上生成毛刺。此外，包含具有該墊片結(jié)構(gòu)的隔板的燃料電池可全面改善性能和耐久性。同時(shí)，當(dāng)通過(guò)采用模具的注射成型在隔板的兩面一體形成墊片時(shí)，可以通過(guò)支承銷來(lái)克服由于模具的凹版結(jié)構(gòu)之間的差異或所施加的注射壓之間的差異所引起的注射缺陷或者墊片上毛刺的形成，從而使得具有改善氣密封閉的隔板的墊片的制備成為可能。此外，即使在長(zhǎng)期使用后，由于具有改善的氣密封閉和注射性能的墊片不會(huì)從隔板上剝離或擴(kuò)散，墊片的壽命延長(zhǎng)，且本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施方式也因此更加經(jīng)濟(jì)。盡管本發(fā)明結(jié)合示例性實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不意在將本發(fā)明限制于那些示例性實(shí)施方式。相反，本發(fā)明意在不僅涵蓋示例性實(shí)施方式，而且要涵蓋各種替代、變化、等同物和其他實(shí)施方式，而這些都被包括在由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有改進(jìn)的氣密封閉的燃料電池隔板的墊片結(jié)構(gòu)，包含: 多個(gè)第一和第二主線，分別沿所述燃料電池隔板的反應(yīng)面和冷卻面的不同的線，布置在所述燃料電池隔板的水平方向上；以及 多個(gè)副線，在所述隔板的垂直方向上，以一定間隔布置在所述隔板的兩面上； 其中，所述第一和第二主線與所述多個(gè)副線一體形成用于反應(yīng)氣體和冷卻水的出入口，并且在所述多個(gè)第一和第二主線上形成尺寸均一的多個(gè)空余空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊片結(jié)構(gòu)，其中， 所述空余空間通過(guò)支承銷形成，所述支承銷分別布置在用于在所述反應(yīng)面?zhèn)戎苽渌龅谝恢骶€的上模具以及用于在所述冷卻面?zhèn)戎苽渌龆骶€的下模具中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的墊片結(jié)構(gòu)，其中， 所述支承銷布置在施加有第一注射壓和第二注射壓中的較低的一個(gè)壓力的區(qū)域內(nèi)，所述第一注射壓施加在用于在所述反應(yīng)面?zhèn)戎苽渌龅谝恢骶€的所述上模具上，所述第二注射壓施加在用于在所述冷卻面?zhèn)戎苽渌龅诙骶€的所述下模具上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的墊片結(jié)構(gòu)，其中， 所述支承銷布置在所述上模具與所述下模具的凹版結(jié)構(gòu)彼此不同的區(qū)域內(nèi)，所述上模具用于在所述反應(yīng)面?zhèn)戎苽渌龅谝恢骶€，所述下模具用于在所述冷卻面?zhèn)戎苽渌龅诙骶€。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊片結(jié)構(gòu)，其中， 所述空余空間形成在所述第一和第二主線與所述副線的所有交點(diǎn)上。
6.一種燃料電池用隔板，包含墊片， 所述墊片包含: 多個(gè)第一和第二主線，分別沿所述隔板的反應(yīng)面和冷卻面的不同的線，布置在所述隔板的水平方向上；以及 多個(gè)副線，沿所述隔板的垂直方向，以一定間隔布置在所述隔板的兩面上； 其中，在所述多個(gè)第一和第二主線上形成尺寸均一的多個(gè)空余空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔板，其中， 所述空余空間通過(guò)支承銷形成，所述支承銷分別布置在用于在所述反應(yīng)面?zhèn)戎苽渌龅谝恢骶€的上模具以及用于在所述冷卻面?zhèn)戎苽渌龆骶€的下模具中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的隔板，其中， 所述支承銷布置在施加有第一注射壓和第二注射壓中的較低的一個(gè)壓力的區(qū)域內(nèi)，所述第一注射壓施加在用于在所述反應(yīng)面?zhèn)戎苽渌龅谝恢骶€的所述上模具上，所述第二注射壓施加在用于在所述冷卻面?zhèn)戎苽渌龅诙骶€的所述下模具上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的隔板，其中， 所述支承銷布置在所述上模具與所述下模具的凹版結(jié)構(gòu)彼此不同的區(qū)域內(nèi)，所述上模具用于在所述反應(yīng)面?zhèn)戎苽渌龅谝恢骶€，所述下模具用于在所述冷卻面?zhèn)戎苽渌龅诙骶€。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的隔板，其中， 所述空余空間形成在所述第一和第二主線與所述副線的所有交點(diǎn)上。
全文摘要
本文公開(kāi)了一種具有改善的氣密封閉/密封性的燃料電池隔板的墊片結(jié)構(gòu)。該墊片結(jié)構(gòu)包含第一和第二主線和多個(gè)副線。第一和第二主線在隔板的水平方向上分別布置在隔板的反應(yīng)面和冷卻面的不同線上。多個(gè)副線在隔板的垂直方向上以一定間距設(shè)置在兩面上。此處，第一和第二主線與多個(gè)副線一體形成用于反應(yīng)氣體和冷卻水的出入口，并且在第一和第二主線上形成尺寸均一的空余空間。
文檔編號(hào)H01M8/04GK103187578SQ20121028251
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者陳相文, 梁酉彰 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社, 起亞自動(dòng)車株式會(huì)社