一種燃料電池集流板、燃料電池堆及燃料電池堆端板的制作方法
【專利摘要】本實用新型實施例提供了一種燃料電池集流板、燃料電池堆及燃料電池堆端板，解決了現(xiàn)有技術中集流板耐腐蝕性差、可靠性低和傳導性差等技術問題。本實用新型實施例提供的燃料電池集流板包括絕緣層，貼合在所述絕緣層上表面的集流層，貫穿所述集流層和所述絕緣層的多個通孔，以及覆蓋所述集流層上表面以及所述多個通孔孔壁的耐腐蝕層。
【專利說明】
一種燃料電池集流板、燃料電池堆及燃料電池堆端板
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及燃料電池領域，具體涉及一種燃料電池集流板。
【背景技術】
[0002]燃料電池作為21世紀一種新型的能源轉換裝置，以其能量轉換率高、可靠性強、清潔、無噪聲等諸多優(yōu)點受到越來越廣泛的關注。燃料電池由膜電極、雙極板、集流板和端板將若干個單電池串聯(lián)組成，其中集流板是燃料電池的重要組件之一，不僅要求具有良好的導電性和靈活性，還要求具有優(yōu)良的耐電化學腐蝕性能。
[0003]集流板的一面與端板連接，另外一面與燃料電池末端的雙極板連接，雙極板上的電流會經(jīng)過集流板傳輸給負載，所以集流板需要有良好的導電性。目前市面上用作集流板的材料大多是鋼板(不銹鋼)，純銅基板以及石墨板等，它們組成的燃料電池系統(tǒng)應用在不同的領域和場合。然而鋼板、銅板以及石墨板具有各自的優(yōu)缺點:鋼板比較厚重且傳導性不是很好;純銅基板和石墨板導電性都較好，但是銅基板比較重，而且長期曝露在空氣中會氧化影響美觀，石墨板強度又比較低。
[0004]另外，采用全導電材料的集流板，比如全銅或者全鋼，還需要另加絕緣材料以在裝配成電池堆的過程中分割集流板與端板，這增加了安裝過程的工藝復雜程度。
[0005]申請?zhí)枮?01410014436.6的中國專利申請介紹了一種燃料電池集電板，該集電板包括基材板，基材板的一個側面上涂覆有涂覆層，另一個側面上設置有金屬箔層，金屬箔層的表面鍍有鍍金層。其中的金屬箔層用于保證該集電板的導電性，涂覆層則避免了因另加絕緣層使得安裝工藝復雜的問題。但是因為這種集電板的兩面采用兩種不同材料，那么在集電板的氣體出入孔或者安裝孔的孔壁上就有可能出現(xiàn)兩種材料的分界面，這樣的分界面遇到水時會加速腐蝕，電池堆長期工作時會將腐蝕后的金屬離子帶入電堆當中，這會極大影響產(chǎn)品的可靠性和美觀性以及電池堆的壽命。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本實用新型實施例提供了一種燃料電池集流板，解決了現(xiàn)有技術中集流板耐腐蝕性差、可靠性低和傳導性差等技術問題。
[0007]本實用新型實施例提供了一種燃料電池集流板，包括:絕緣層；
[0008]集流層，貼合在所述絕緣層的上表面；
[0009]多個通孔，貫穿所述集流層和所述絕緣層；以及
[0010]耐腐蝕層，覆蓋所述集流層的上表面以及所述多個通孔的孔壁。
[0011]進一步地，所述耐腐蝕層為耐腐蝕金屬鍍層。
[0012]進一步地，所述多個通孔包括:用于氣體和水通過的出入孔；和/或用于裝配形成電池堆的安裝孔。
[0013]進一步地，所述燃料電池集流板進一步包括:測溫器件、金屬布線和焊盤;其中，所述測溫器件設置于所述集流層上，所述金屬布線和焊盤設置于所述絕緣層的下表面；
[0014]其中，所述多個通孔包括引線過孔，所述測溫器件通過所述引線過孔與所述金屬布線形成電連接，所述金屬布線與所述焊盤相連接。
[0015]進一步地，所述耐腐蝕層從所述引線過孔的孔壁延伸至所述焊盤表面，并覆蓋所述焊盤表面。
[0016]進一步地，所述燃料電池集流板進一步包括:絕緣涂層，所述絕緣涂層設置于所述絕緣層的下表面，覆蓋所述金屬布線和所述耐腐蝕層。
[0017]進一步地，所述測溫器件設置于所述集流層上包括:
[0018]所述測溫器件通過表貼的方式或插件的方式設置在所述集流層上。
[0019]進一步地，所述耐腐蝕層覆蓋所述集流層的上表面、所述絕緣層下表面的金屬布線、所述絕緣層下表面的焊盤以及所述多個通孔的孔壁。
[0020]進一步地，所述燃料電池集流板進一步包括:輔助檢測電路，設置在所述集流層上。
[0021]進一步地，所述集流層通過擠壓或者粘連工藝貼合在所述絕緣層的上表面。
[0022]進一步地，所述集流層為金屬箔層;和/或，所述絕緣層為玻璃纖維環(huán)氧樹脂層。
[0023]進一步地，所述燃料電池集流板進一步包括:電池堆輸出接口，與所述集流層電連接。
[0024]進一步地，所述電池堆輸出接口包括母座和插針兩部分，所述母座與所述集流層電連接，所述插針與外接的電源輸出線連接；
[0025]其中，所述母座包含安裝孔，所述安裝孔內(nèi)設有彈簧卡片，所述插針插入所述安裝孔內(nèi)時，所述彈簧卡片將所述插針與所述母座相固定。
[0026]進一步地，所述母座焊接固定在所述集流層上。
[0027]本實用新型一實施例還提供一種燃料電池堆，所述燃料電池堆的集流板包括:絕緣層;集流層，貼合在所述絕緣層的上表面;多個通孔，貫穿所述集流層和所述絕緣層；以及耐腐蝕層，覆蓋所述集流層的上表面、所述絕緣層下表面的金屬布線、所述絕緣層下表面的焊盤以及所述多個通孔的孔壁;所述燃料電池堆的端板采用絕緣材料制成。
[0028]本實用新型一實施例還提供一種燃料電池堆端板，采用絕緣材料制成，用于與一種集流板連接構成燃料電池堆;其中，所述集流板包括:絕緣層;集流層，貼合在所述絕緣層的上表面;多個通孔，貫穿所述集流層和所述絕緣層；以及耐腐蝕層，覆蓋所述集流層的上表面、所述絕緣層下表面的金屬布線、所述絕緣層下表面的焊盤以及所述多個通孔的孔壁。
[0029]本實用新型實施例提供的燃料電池集流板，包括絕緣層、集流層以及貫穿所述絕緣層和集流層的多個通孔，集流層的上表面及多個通孔的孔壁上覆蓋有耐腐蝕層，有效防止了集流板氣體出入孔及安裝孔位置的腐蝕，同時也提高了集流板的導通性，解決了現(xiàn)有技術中集流板耐腐蝕性差、可靠性低和傳導性差等技術問題。
【附圖說明】
[0030]圖1所示為本實用新型一實施例提供的燃料電池集流板的結構示意圖；
[0031]圖2所示為本實用新型另一實施例提供的燃料電池集流板的結構示意圖；
[0032]圖3所示為本實用新型另一實施例提供的燃料電池集流板的結構示意圖；
[0033]圖4所示為本實用新型一實施例提供的燃料電池集流板上的電池堆輸出接口的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0035]圖1所示為本實用新型實施例提供的燃料電池集流板的結構示意圖。如圖1所示，該燃料電池集流板包括絕緣層1、集流層2、多個通孔3和耐腐蝕層4，集流層2貼合在絕緣層I的上表面，多個通孔3貫穿絕緣層I和集流層2，耐腐蝕層4覆蓋集流層2的上表面以及多個通孔3的孔壁5。
[0036]應當理解，雖然圖1中僅示意出了一個通孔3，但通孔3的具體數(shù)量是可根據(jù)實際的設計需要而定的，本實用新型并不限定通孔3的具體數(shù)量。在本實用新型一實施例中，多個通孔3可具體包括:用于氣體和水通過的出入孔8;和/或用于裝配形成電池堆的安裝孔9。
[0037]由于通孔3貫穿絕緣層I和集流層2，因此在這些通孔3的孔壁處就會出現(xiàn)絕緣層I和集流層2的分界面。當通孔3中有水氣穿過時，絕緣層I和集流層2的分界面會在遇到水后被腐蝕。本實用新型實施例通過在集流層2的上表面以及多個通孔3的孔壁覆蓋耐腐蝕層4，使集流層2和孔壁表面的耐腐蝕層4無縫連接，可有效地防止絕緣層I和集流層2的分界面處的腐蝕，增加了美觀性和可靠性。
[0038]在本實用新型一實施例中，耐腐蝕層4可為耐腐蝕金屬鍍層，例如可為金、銀或者其他導電性好的耐腐蝕金屬鍍層。這樣不僅可以防止絕緣層I和集流層2的分界面被腐蝕，還可以減小集流板和雙極板之間的接觸電阻，增強導通性。
[0039]圖2所示為本實用新型另一實施例提供的燃料電池集流板的結構示意圖。如圖2所示，該燃料電池集流板進一步包括:測溫器件6、金屬布線7和焊盤13，測溫器件6設置于集流層2上，金屬布線7和焊盤13設置于絕緣層I的下表面。多個通孔3包括引線過孔，引線過孔貫穿絕緣層I和集流層2，由于圖2中的引線過孔位于測溫器件6的下邊，所以在圖中未標出引線過孔。圖中8為氣體出入孔，9為安裝孔。
[0040]測溫器件6通過引線過孔與焊盤13形成電連接，再經(jīng)焊盤13與金屬布線7相連接，并通過金屬布線7形成與外圍控制電路的連接。需要注意的是，由于測溫器件6本身具備一定厚度，因此該集流板上的測溫器件6在封裝選型時要考慮該集流板上方雙極板的通風間隙、高度以及絕緣等問題，因此通常選擇小型的測溫器件6。
[0041]應當理解，測溫器件6的種類、數(shù)量、具體的設置位置和設置方式均可根據(jù)實際需要而定，本實用新型對此不做限定。例如，為了監(jiān)控燃料電池堆內(nèi)部和進風口的溫度，兩組測溫器件6可分別設置在靠近電池堆溫度測量的位置10和進風口的位置11。測溫器件6可具體通過熱敏電阻實現(xiàn)，設置在集流層2上的具體方式可為表貼的方式或插件的方式。
[0042]在燃料電池領域中，溫度對燃料電池工作狀態(tài)和性能的影響非常顯著，因此有必要對燃料電池堆內(nèi)部和進風口的溫度進行實時監(jiān)控。在現(xiàn)有技術中，將測溫器件6設置到電堆的內(nèi)部是個艱難的工作。這是因為測量位置一般處于封閉狹小的空間，另外還要考慮傳感器安裝時的固定，位置和深度問題。本實用新型實施例直接在集流層上設置小型的測溫器件6，再經(jīng)引線過孔和金屬布線7從絕緣層的下表面形成與外電路連接，有效地解決了測溫器件6安裝的位置和深度以及固定的問題。
[0043]圖3所示為本實用新型另一實施例提供的燃料電池集流板的結構示意圖。如圖3所示，該燃料電池集流板的耐腐蝕層4從引線過孔的孔壁延伸至焊盤13表面，并覆蓋焊盤13表面。由此形成從引線過孔到焊盤13表面之間耐腐蝕層4的無縫銜接，進一步提高產(chǎn)品的耐腐蝕性。此外，該燃料電池集流板還進一步包括:絕緣涂層12，絕緣涂層12設置于絕緣層I的下表面，覆蓋金屬布線7和焊盤13表面的耐腐蝕層4。絕緣涂層12進一步避免了通孔周圍和金屬布線7腐蝕的問題。
[0044]在本實用新型一實施例中，該燃料電池集流板還可進一步包括輔助檢測電路，該輔助檢測電路設置在集流層2上，以完成其他的輔助檢測功能。直接在集流板上添加輔助檢測電路可增加燃料電池自身的緊湊性，簡化了產(chǎn)品制造的工藝流程，提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0045]在本實用新型另一實施例中，耐腐蝕層4除了覆蓋集流層2的上表面以及多個通孔3的孔壁外，還覆蓋了絕緣層I下表面的金屬布線7以及絕緣層I下表面的焊盤13。這樣所形成的燃料電池集流板的上下表面均覆蓋有耐腐蝕層4，此時絕緣層I的下表面就不必制備前述的絕緣涂層12了。為了保證耐腐蝕層4具備一定的耐磨性能，耐腐蝕層4的厚度可在3微英寸(約0.0762μπι)以上。
[0046]在本實用新型一實施例中，當集流板的上下表面均覆蓋有耐腐蝕層4，尤其是耐腐蝕層4為耐腐蝕金屬鍍層(例如金鍍層)時，為了避免最終所組成的電池堆從端板處漏電，需保證該電池堆中的集流板和端板之間是絕緣的，這樣與該集流板相連接的端板需采用絕緣材料(例如非金屬材料)制成。
[0047]在本實用新型一實施例中，集流層2通過擠壓或者粘連工藝貼合在絕緣層I的上表面。
[0048]在本實用新型一實施例中，集流層2為金屬箔層，絕緣層I為玻璃纖維環(huán)氧樹脂層。這樣該集流板其實構成了一種印刷電路板，該印刷電路板的一面由玻璃纖維環(huán)氧樹脂構成絕緣層，另一面由銅箔構成導通層，且在銅箔面上覆蓋有金屬鍍層。
[0049]圖4所示為本實用新型一實施例提供的燃料電池集流板上的電池堆輸出接口的結構示意圖。如圖4所示，該燃料電池集流板進一步包括:與集流層2電連接的電池堆輸出接口
13。具體而言，電池堆輸出接口 13包括母座14和插針15兩部分，母座14與集流層2電連接，插針15與外接的電源輸出線連接;其中，母座14包含安裝孔16，安裝孔16內(nèi)設有彈簧卡片(在圖中并未標示)，插針15插入安裝孔16內(nèi)時，彈簧卡片將插針15與母座14相固定。在本實用新型一實施例中，母座14可直接焊接固定在集流層2上。
[0050]現(xiàn)有技術中的電池堆輸出接口采用螺栓加螺母的連接方式，這種連接方式成本低廉，但是用戶體驗不是很好。在狹小的空間里，操作不方便，螺栓螺母容易脫落。而本實用新型實施例中，用戶安裝時只需要將插針插入到母座的安裝孔內(nèi)，通過彈簧卡片就可將插針與母座相固定，不需要任何的輔助安裝工具，操作方便快捷。
[0051]本實用新型實施例提供的燃料電池集流板，包括絕緣層、集流層以及貫穿所述絕緣層和集流層的多個通孔，集流層的上表面及多個通孔的孔壁上覆蓋有耐腐蝕層，有效防止了集流板氣體出入孔及安裝孔位置的腐蝕，同時也提高了集流板的導通性，解決了現(xiàn)有技術中集流板耐腐蝕性差、可靠性低和傳導性差等技術問題。
[0052]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種燃料電池集流板，其特征在于，包括: 絕緣層； 集流層，貼合在所述絕緣層的上表面； 多個通孔，貫穿所述集流層和所述絕緣層；以及 耐腐蝕層，覆蓋所述集流層的上表面以及所述多個通孔的孔壁。2.根據(jù)權利要求1所述的燃料電池集流板，其特征在于，所述耐腐蝕層為耐腐蝕金屬鍍層。3.根據(jù)權利要求1所述的燃料電池集流板，其特征在于，所述多個通孔包括:用于氣體和水通過的出入孔;和/或用于裝配形成電池堆的安裝孔。4.根據(jù)權利要求1所述的燃料電池集流板，其特征在于，進一步包括:測溫器件、金屬布線和焊盤;其中，所述測溫器件設置于所述集流層上，所述金屬布線和焊盤設置于所述絕緣層的下表面； 其中，所述多個通孔包括引線過孔，所述測溫器件通過所述引線過孔與所述金屬布線形成電連接，所述金屬布線與所述焊盤相連接。5.根據(jù)權利要求4所述的燃料電池集流板，其特征在于，所述耐腐蝕層從所述引線過孔的孔壁延伸至所述焊盤表面，并覆蓋所述焊盤表面。6.根據(jù)權利要求5所述的燃料電池集流板，其特征在于，進一步包括:絕緣涂層，所述絕緣涂層設置于所述絕緣層的下表面，覆蓋所述金屬布線和所述焊盤表面的所述耐腐蝕層。7.根據(jù)權利要求4所述的燃料電池集流板，其特征在于，所述測溫器件設置于所述集流層上包括: 所述測溫器件通過表貼的方式或插件的方式設置在所述集流層上。8.根據(jù)權利要求4所述的燃料電池集流板，其特征在于，所述耐腐蝕層覆蓋所述集流層的上表面、所述絕緣層下表面的金屬布線、所述絕緣層下表面的焊盤以及所述多個通孔的孔壁。9.根據(jù)權利要求1至8中任一所述的燃料電池集流板，其特征在于，進一步包括:輔助檢測電路，設置在所述集流層上。10.根據(jù)權利要求1至8中任一所述的燃料電池集流板，其特征在于，所述集流層通過擠壓或者粘連工藝貼合在所述絕緣層的上表面。11.根據(jù)權利要求1至8中任一所述的燃料電池集流板，其特征在于，所述集流層為金屬箔層;和/或，所述絕緣層為玻璃纖維環(huán)氧樹脂層。12.根據(jù)權利要求1至8中任一所述的燃料電池集流板，其特征在于，進一步包括:電池堆輸出接口，與所述集流層電連接。13.根據(jù)權利要求12所述的燃料電池集流板，其特征在于，所述電池堆輸出接口包括母座和插針兩部分，所述母座與所述集流層電連接，所述插針與外接的電源輸出線連接； 其中，所述母座包含安裝孔，所述安裝孔內(nèi)設有彈簧卡片，所述插針插入所述安裝孔內(nèi)時，所述彈簧卡片將所述插針與所述母座相固定。14.根據(jù)權利要求13所述的燃料電池集流板，其特征在于，所述母座焊接固定在所述集流層上。15.—種燃料電池堆，其特征在于，所述燃料電池堆的集流板采用如權利要求8所述的結構，所述燃料電池堆的端板采用絕緣材料制成。16.—種燃料電池堆端板，其特征在于，采用絕緣材料制成，用于與如權利要求8所述的集流板連接構成燃料電池堆。
【文檔編號】H01M8/0202GK205595407SQ201620215819
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】李驍, 左彬, 曹雙林, 葉蕾
【申請人】武漢眾宇動力系統(tǒng)科技有限公司