專利名稱：具有集成流體管理的燃料電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及燃料電池。更具體地，本發明涉及燃料電池的氣體和冷卻 劑進給通路。
背景技術：
已知燃料電池須被進給氫氣和空氣或純氧。通常，在所要求特定能量
密度下其必須被冷卻；為此，優選地，電池始終由例如水的冷卻劑通過。 此外，必須控制例如氣壓、氣溫、氣體濕度、氣體再循環率等特定重要氣 體管理參數。這要求相當復雜和龐大的氣體管理系統，通常具有電池本身 同樣大的體積。
燃料電池包括由交替布置的雙極板和離子交換膜構成的堆。所述堆被 夾緊在兩端板之間。流體進給和返回管通常被布置為與堆疊方向平行且在 兩端板或其中一個端板處終止，在該處流體進給和返回管與將堆與所述氣 體管理系統連接的管相關結。
美國專利申請2004/0247984也已知將用于管理電池所使用流體的系統 元件集成在所謂的端板中。但是，根據所述技術，用于管理電池所使用流 體的元件在堆疊方向上布置的多個板之間被分隔，這將使得在堆疊方向電 池體積大幅增大。
本發明目的是減小所述流體管理系統體積，以便于在例如車輛中的安裝。
本發明另一目的是設計簡單的流體管理系統，其它優點中還包括其工 業生產有助于實現良好自動化，以降低工業生產成本。
為使燃料電池完全防漏且在其上實現均勻分布的電傳導，所述堆被平 行于堆疊方向的拉桿壓縮并被固定在端板任一側。因此端板必須堅固并在 雙極板和離子交換膜的整個截面上施加足夠且優選為均勻的壓力。端板也 必須承受系統中存在的氣體的壓力。
發明內容
本發明提出一種用于燃料電池的端板，所述端板包括結構塊，所述結 構塊具有設計用于緊靠多個單體電池的堆的內端面、與所述內端面相反的 外端面、以及一個或多個外周端面，所述內端面具有設計用于給位于電池 內的氣體通路進給的至少兩個開口 ，所述結構塊包括第一室并包括終止于 室的壁的進給管，其特征在于
參第一室設置在內端面與外端面之間、并在內端面一側和外端面一側 由結構塊的壁界定，所述室是大致平行于內端面的細長形，所述室通向外 周端面，所述室被安裝在所述外周端面上的至少一個塞子界定；
*再循環本體被裝配在所述室內，位于進給管終止的點，再循環本體 被密封地安裝在所述室的壁上以將所述室分隔為在一個開口處終止的氣體 再循環部分和在另一開口處終止的進給部分，所述再循環本體包括混合元 件，所述混合元件用于使來自進給管的新氣體和來自再循環部分的氣體混 合、并使混合物被導向另一開口。
由于本發明，通過容納流體管理所需的一些元件，優選為所有流體管 理涉及的所有元件，可在所述端板，優選地在兩端板中的一個中集成流體 管理功能。這是通過增加這種端板的厚度實現的，這可不利于端板或各板 的機械功能，但可使端板加工簡單并可在后者內使不同元件簡單并堅固地 裝配。
該方案在體積、減輕重量、可靠性乃至制造成本方面提供顯著優點。 此外，使用用于流體的自密封接頭和插入電連接器，可易于在燃料電池與 所安裝車輛之間創建接口，將燃料電池安裝在所述車輛上。有利地，電連 接器與接頭可被布置成使得集成流體管理系統的電池可易于被裝入車輛并 從中取出，以便于燃料電池的維護、維修或更換。
特別地由于形成細長室并且再循環本體在室的壁上密封地裝配在所述 室內，所述室可被分隔為在其中一個開口處終止的氣體進給部分和在另一 開口處終止的氣體再循環部分。如此，在端板中可并入多個元件，例如用 于控制某些運行參數的元件。這些元件可以是例如用以調節氣體壓力的泵 或電磁閥。這些元件也可被裝配在系列生產線上，外部管道的數量可減至 最小。
將用于再循環電池未消耗氣體的元件裝配在一個端板中或集成在其上是特別有利的。例如，文丘里效應裝置利用新氣流可吸收離開電池的氣體 并在電池中再循環。優選地，用于排除電池所產生水的元件被裝配在一個 端板上或集成在一個端板中。
以上所述元件形成管理一種氣體的系統的一部分。可將用于管理一種 氣體的各元件與一個端板相關，并將用于管理另一氣體的元件與另一端板 相關，或如本發明所示實例及以下所述，可將所有這些元件僅與一個端板 相關。甚至可以不僅將氣體管理元件，非常有利地也將用于管理冷卻劑的 元件與同一個端板相關。當然，流體管理元件在兩端板之間可被分隔。氣 體管理元件和冷卻劑管理元件有可在兩端板之間被分隔。
如以下實例所示，用于氣體和冷卻劑的所有流體的管理系統的所有元 件可被安裝在兩端板或甚至僅在一個端板上，或集成在其中。當然，將流 體管理系統的僅一些或優選地多數元件集成在一個或兩端板中或安裝在其 上，這已是非常有利的。
這種板可被稱為"系統板"。這種端板因此配置為用于氣體通路。當然， 本發明也擴展至配置為包括用于兩種氣體(例如氫氣和氧氣)的管理元件 的端板，即具有與如前所述相似的兩種配置的板。
根據本發明另一方面，本發明也擴展至配置為管理用于冷卻燃料電池 的冷卻劑的端板。這種用于燃料電池的端板包括結構塊，所述結構塊具有 設計用于緊靠多個單體電池的堆的內端面，所述內端面具有設計用于與位 于電池內的冷卻劑通路連接的至少兩個開口，其特征在于，所述結構塊包 括形成冷卻劑進給器的室，采用以下布置
參形成進給器的室由所述結構塊(Bl)的一個或多個壁界定；
*形成進給器的室在所述兩個開口之間延伸；
參嵌件(Ellw)緊靠所述室的壁密封地定位并裝配在形成進給器的室
內，并包括使冷卻劑選擇性地循環到所述開口的裝置。 最后，本發明也擴展至包括交替布置的雙極板和離子交換膜的堆的燃 料電池，所述堆被夾緊在兩端板之間， 一個端板是系統板。
根據以下附圖對一個實施例以及少數變體的詳述將可更好理解本發
明圖1為包括燃料電池以及相關氣體管理系統的系統的示意圖； 圖2為根據本發明的燃料電池的示意性側視圖； 圖3為從圖2中X方向看的燃料電池的視圖； 圖4為圖2中燃料電池的俯視圖5為透視圖，顯示根據本發明的燃料電池靠近與車輛相關的接收支 承，但未與后者連接；
圖6為圖5中端板的另一透視圖，顯示設計為與多個單體電池的堆相
圖7A、圖7B、圖7C和圖7D顯示使圖6中端板可被制成的結構塊；
圖8為圖5中端板的俯視圖9為沿圖8中I-I的剖視圖10為圖5中端板的正視圖11為沿圖10中III-I工I的剖視圖12為沿圖10中II-II的剖視圖13為沿圖8中IV-IV的剖視圖14、圖15和圖16示意性顯示用于循環冷卻劑的泵和恒溫器被集成 在一個端板中、氣體管理裝置被集成在另一端板中的變體。
具體實施例方式
在開始詳述之前，讀者需注意圖中標號規定。以字母"P"開頭的標號 表示端板中穿孔、管、圓柱孔、通孔或開口。其實例為例如流體由此進入 燃料電池的開口。以一般方式(即不必考慮相關的流體)表示為"P7"。 以字母"o"結尾的標號更具體地表示氣體、氧氣或空氣，而字母"h"更 具體地表示氫氣，字母"w"更具體地表示冷卻劑。以字母"A"開頭的標 號是指形成燃料電池的多個單體電池的堆(通常稱為"堆")。以字母"C" 開頭的標號表示連接器，無論是否電氣的或用于氣體或冷卻劑。以字母"E" 開頭的標號表示屬于用于一種流體的管理系統的元件。如果以"E"開頭的 標號不是以字母"h"、 "o"或"w"其中之一為結尾，這意指該相關元件為 唯一的，即其不專用于僅僅一種所使用流體。
圖1示意圖中顯示燃料電池FC，其包括多個單體電池的堆A，其中可 見氫氣通路的進口 A7h和出口 A5h、用作冷卻劑的水的通路的進口 A7w和出口 A5w和氧氣通路的進口 A7o和出口 A5o。在圖底部可見圍繞虛線示意表示
的所有氣體和水的連接。
燃料電池的運行將不被描述，因為假定讀者已經對其了解了。在本詳 述中，術語"燃料電池"表示包括多個單獨電化學電池的堆和相關流體管 理元件的系統。也應說明此處所述實例涉及供以純氧的燃料電池。當采用 供以壓縮環境空氣的燃料電池時，與氧氣管理通路相比，空氣管理通路將 包括一些與本發明所提出的集成設計完全適應的改進。例如，空氣壓縮機 可以集成或不集成，可作為控制空氣濕度的裝置。
以下描述旨在顯示使燃料電池所使用流體的管理元件可集成在端板中 的布局。氫氣通路管理系統功能元件如下(見圖l):冷凝器Gh、文丘里管 裝置Vh、單向閥E5h、電壓力調節器E2h、泵E8h、壓力傳感器E3h、進給 壓力安全閥Elh、燃料電池中的壓力安全閥E9h、凈化電磁閥E10h。水通路 管理系統元件如下脫離子器D和自動凈化閥E16。氧氣通路管理系統元件 如下冷凝器Go、文丘里管裝置Vo、單向閥E50、電壓力調節器E20、泵 E8o、壓力傳感器E3o、進給壓力安全閥Elo、燃料電池中的壓力安全閥E9o、 凈化電磁閥ElOo、和用于調節燃料電池運行所產生水的水位的浮體E17。
圖2顯示形成燃料電池的多個單體電池的堆A。僅需記住堆A的單體電 池分別包括由離子交換膜分隔的陽極和陰極，整體地形成已知縮寫為"MEA" (膜電極組件)的電極和膜組件。該堆被夾緊在兩端板B和b之間。所述 夾緊確保系統的密封和元件之間的良好電接觸。圖3顯示具有布置在該燃 料電池內的氣體和水通路的進給開口 P7h、P7w和P7o以及再循環開口 P5h、 P5w和P5o的端板B。氫氣通路的進給開口 P7h被裝配到進口 A7h(見圖1)， 氫氣通過所述進口進入電池堆A;氫氣通路的再循環開口 P5h被裝配到出口 A5h，用于使未消耗的氫氣離開多個單體電池的堆A;冷卻水通路的進給開 口 P7w被裝配到進口 A7w,水通過所述進口進入多個單體電池的堆A;水通 路的再循環開口 P5w被裝配到出口 A5w，水通過所述出口離開多個單體電池 的堆A;最終，氧氣通路的進給開口P7o被裝配到進口 A7o，氧氣通過所述 進口進入多個單體電池的堆A，并且氧氣通路的再循環開口 P5o被裝配到出 □ A5o，未消耗氧氣通過所述出口離開電池堆A。
根據本發明，氣體和冷卻水管理系統包含在端板B中。所述端板B包 括厚度足以容納三個主室Plw、 Plh和Plo的結構塊Bl，所述主室可特別地參見圖4和圖7C。有利地，室Pl被布置為基本平行于內端面BIO。優選地， 其大體上為直的且更優選為圓柱形。圖7A、圖7B、圖7C和圖7D提供對本 發明非限定實施例的清晰理解。從大體為平行六面體材料塊經機械加工是 可能的。圖7A、圖7B、圖7C和圖7D顯示當已制成所需穿孔時且在形成流 體管理系統所需的元件被裝配之前的端板B的外觀。清楚可見集成設計有 助于通過連續工序進行生產、將所有同樣類型操作組合在同一工序中。
為避免將其余描述與非必要細節混淆，將不描述生產功能系統板所涉 及的所有加工和裝配工作。目的是解釋在端板中集成一個或多個管理系統 的設計原理，任何情況下均取決于流體管理系統或各系統準確布局的準確 細節當然可更改。可能從已包含所有穿孔的拉制塊開始，所述穿孔平行于 例如鋁等組成材料被拉制的方向。也可通過鑄造方法制成該塊。
如此，優選地，所有進給和返回管P2、 P3設置在內端面B10和外端面 Bll之間，且是大致平行于內端面BIO的細長形，并終止在與室或各室P1 相同的外周端面B12。
無論采用什么方法，目的是有利地制造形成平行腔體的三個主室Plw、 Plh和Plo (特別地見圖3)，所述主室在至少一側(即外周端面上)甚至在 其兩側上敞開，這有利于流體管理元件的便利裝配。在平行腔體中，元件 將被裝配，且管道和元件將被連接以構建分別用于氫氣通路、冷卻劑通路 和氧氣通路的三個管理系統。
圖6顯示根據本發明設計為緊靠所述堆的端板B的內端面BIO。該內端 面具有設計為通過多個單獨電化學電池的堆A進給氫氣通路的兩個開口 P7h和P5h、設計為進給氧氣通路的兩個開口 P7o和P5o以及設計為進給冷 卻劑通路的兩個開口 P7w和P5w。外端面Bll和一個或多個外周端面B12 的整體與多個單獨電化學電池的堆A無任何接觸。這使得可在這些表面上 安裝構建流體管理系統所需的多個元件，如在同一圖6和特別地在圖5中 可見的。
圖7C顯示第一室Pl設置在內端面B10和外端面Bll之間，在結構塊 Bl的厚度之內。其沿平行于內端面BIO的方向是細長的并由在此情況下為 圓柱形的壁P10側向界定。當然所述室的圓柱形特性僅為便利機械制造； 所述室可為平行六面體外觀，仍大體上平行于內端面B10是細長的。
優選地，為便于裝配，室P1通過整個結構塊B1并通向兩個相反的外周端面B12，室Pl被分別裝配在一個外周端面B12上的兩個閉合形成裝置 所界定，例如閉合件E12h和容器E7h (見圖ll)。
圖5顯示根據本發明的燃料電池FC以及通過相對接近運動(見雙箭頭 Fl)燃料電池可安裝在其上的支承件S，所述相對接近運動可使建立不同流 體連接(電氣、氣體和冷卻劑連接)、同時使電池被機械定位。
以下是集成在端板B中的不同流體通路的詳述。
冷卻水通路(特別地見圖9)
室Plw在其頂部受裝配在外周端面B12上的閉合件E12w所界定。凈化 閥E16被裝配在閉合件E12w上以排出水中存在的任何氣體。嵌件Ellw被 裝配在室Plw的底部端。該嵌件Ellw接收兩個自密封的接頭Clw和C2w并 形成蓋，該蓋使室Plw在其兩端之一處封閉。
嵌件Ellw包括與開口 P5w和接頭C2w連通的內室P60w。所述嵌件也接 收管道E61w，所述管道的壁在內室P60w的高度上為完整的，且在整個大致 沿室Plw的長度延伸的部分上包括多個開口 P62w。管道E61w外的室Plw 的空間可容納用以形成脫離子器D的合適化學成分的晶體。室Plw形成一 側與開口P7w連通、另一側與接頭Clw連通的進給器。
水通過圖9中接頭Clw進入端板B、通過脫離子器D并通過開口 P7w 進入電池。因為管道E61w頂端未阻塞，并非所有流體通過晶體。這使得可 限定壓頭損失。實驗觀察顯示消電離作用是充分的。作為變體，可采用類 似過濾器的布置，這將促使全部流體通過脫離子器。在進入雙極板后，水 通過開口 P5w返回端板B，經由圖9中接頭C2w離開流體管理系統。注意接 頭C2w顯示為開通的而接頭Clw顯示為閉合的，以清楚顯示其運行，但實 際上當燃料電池被安裝在例如車輛中并運行時，這些連接器均為同時開通 的，或當燃料電池被取下時其均為同時閉合的。
也應注意，這是本發明一個優點，即在水通過系統的過程中，水可保 持系統板B整體處于合適溫度。
優選地，除形成冷卻劑進給器的室Plw夕卜，根據本發明的端板包括使 氫氣和氧氣管理系統以如下所述方式布置的第一室(Plh)和第二室(Plo) (見例如圖4)。
氫氣通路(主要見圖11)
室Plh在結構塊Bl的內端面B10上的開口 P5h與P7h之間延伸。室Plh在頂部被裝配在外端面B12上的閉合件E12h所界定。壓力傳感器E3h被裝 配在閉合件E12h上。室Plh其底部部分被裝配到結構塊Bl的外周端面B12 的底部部分上的水收集容器E7h所界定。
接頭Clh被裝配到外周端面B12的底部部分(圖5)。該接頭Clh被裝 配在形成供給氫氣給電池的所述進給管P2h的通孔之上(也見圖7C—結構 塊Bl的俯視圖一以確定不同穿？l，包括進給管P2h)。進給管P2h與形成通 向凈化開口的輔助管P3h的另一穿孔連接、并至少通過壓力安全閥Elh (圖 5)與后者連接，所述輔助管基本上平行于進給管。輔助管P3h此后經接頭 C2h (圖5、圖6)與車輛外部連接。凈化浸漬管E27 (圖11)被裝配在水 容器E7h中并與凈化電磁閥E10h連接(圖5和圖6)，凈化電磁閥E10h經 垂直于輔助管P3h的凈化穿孔P8h與輔助管P3h連通。
進給管P2h經垂直于進給管P2形成的通路P4h(見圖7C)終止在室Plh 的壁P10h處(圖13)。再循環本體E6h (圖11)位于在室Plh內，密封地 在壁P10h上且位于通路P4h的層面。本體E6h將室Plh分隔為末端在開口 P7h的氣體進給部分P12h和末端在開口 P5h的氣體再循環部分Pllh。
為更好理解再循環本體E6的結構，讀者可參考圖13，其中以通過與圖 11平面垂直的平面的剖視圖顯示用于氧氣通路的室Plo的再循環本體E6o。 本體E6h和E6o以及它們包含的設備和裝置是相同的。每個再循環本體E6 包括第一腔體E61、第二腔體E62和第三腔體E63。第二腔體E62—方面與 通路P4 (見圖13中P4o，氫氣通路P4h在圖11中不可見)連通，同時與 通孔E64 (見圖13中E64q，氫氣通路的等同物在圖11中不可見)連通， 所述通孔E64與壓力調節電磁閥E2h (圖5、圖10和圖11)連通。圖7C 顯示通路P4h和P4o，而未顯示同一類型的其它結構細節以免使圖散亂。
單向閥E5被裝配在室Pl的部分Pll (再循環)和第一腔體E61之間的 再循環本體E6上。穿孔P6提供第一腔體E61和第三腔體E63之間的連通。 此外，再循環泵E8h (圖5和圖10)被裝配在結構塊B1上，其吸入側與室 Plh的部分Pll連通，其排出側與第一腔體E61連通。謹為說明目的，膜泵 可用于氧氣側和氫氣側上。有利地，兩個膜泵E8h和Ego被單個電機E14 同時驅動。
電磁閥E2與在形成文丘里管裝置V的匯合一分叉部分的空隙連通(朝 向圖11和圖13頂部，即相對于氣體循環的下游)。腔體E63與匯合區之外的區域連通。
氫氣經接頭Clh進入并通過氫氣電池的進給管P2h，在該處通過與保持 在燃料電池運行溫度的端板接觸而被加熱。氣體由進給管P2h發送至再循 環本體E6h。氣體(以閥E2h所調節的壓力)到達室P12h內。對于室Plh 的頂部部分P12h的壓力設定點是固定的。這正是多個單體電池的堆A的入 口所需的壓力。
再循環氣體由通過開口 P5h (圖11)離開電池的多余未消耗氣體組成。 一旦到達室Plh的部分Pllh，氣體中存在的任何液態水在重力作用落入容 器E7h。例如每隔一定時間，通過啟動電磁閥E10h排出系統中的任何水殘 留。再循環氣體通過單向閥E5h進入腔體E61，從該處可自由通過進入腔體 E63。文丘里管裝置V形成腔體E62中存在的新氣體與腔體E63中存在的再 循環氣體在該處被混合的裝置，此后混合物進入室Plh的部分P12h并此后 進入開口 P7h。
在低功率下，文丘里效應所產生的氣體再循環不足，再循環泵E8h被 啟動。其吸收室Plh的部分Pllh中的氣體，并將其排入室Plh的腔體E61 中。在此條件下，單向閥E5h被關閉。
如此，從底部到頂部工作，在室Plh中可分為幾個階段開口P5h之 下的第一階段、開口 P5h與再循環本體之間的第二階段、與第二腔體E62 對應的第三階段、與第三腔體E63對應的第四階段、和再循環本體與開口 P7h之間的第五階段。壓力傳感器E3h (圖5)被裝配在結構塊上以記錄在 該第五階段的主要壓力。
已說明用于給燃料電池進給氫氣的管理系統如何被集成在端板中。優 選地，端板B包括可采用與第一室Plh類似布置的第二室Pl、與一個室(Plh) 相關的氣體通路作為氫氣通路、以及與第二室Plo相關的氣體通路作為氧 氣通路(此時為純氧氣)。
氧氣通路(主要見圖12和圖13)
氧系統與氫系統一樣，其不同之處在于
a. 凈化物通過電磁閥ElOo (圖5)被直接發送到大氣。為此，穿孔P3q 的頂部設有過濾器E20，以使氧氣自由溢出。閉合件E15將穿孔P3o的頂部 和底部隔離。穿孔P30的底部被用于排出容器E70中的水。
b. 在陰極(氧氣) 一側有相當多液體形式的水生成。離開電池的水在重力作用落入容器E7o的底部。浮體E17控制浸漬管E19的入口的開口 E18。 該浸漬管E19與穿孔P9o連接然后到穿孔P30。由此，水通過接頭C2o被發 送排出系統。
電氣部分區(主要見圖5)
系統功能由電控制。由此，有利地可能在靠近根據本發明端板或在其 上安裝用于管理燃料電池的電子模塊E25。優選地，根據本發明的端板也支 承用于外部連接電子管理模塊E25的多針接頭C4。控制單元E25被放置在 結構塊B1的頂部。所述控制單元從不同傳感器(非詳盡列表壓力傳感器 E3h和E30、電流測量傳感器E21、氫氣速度檢測器E26等)接收信息。控 制單元收集信息且對不同單元(壓力調節線圈E2h和E2q、凈化電磁閥E10h 和ElOo、泵電機E14、安全接觸器E22)起作用。優選地，根據本發明的端 板也包括為燃料電池所傳送的電流設計的兩個電能接頭C3。最終，根據優 選實施例，所有電連接器和氣體或冷卻劑進給連接器被布置為使得它們可 通過所述板與設計為接收所述板的支承件S (見圖5)之間的單一線性相對 接近運動被相互連接在一起。
圖14顯示本發明一個實施例變體，其中端板B'和端板b'均包括電池 所使用流體的管理元件。例如，冷卻劑管理被集成在一個端板中，而氣體 管理被集成在另一端板中。如圖15和圖16所示，這可便于安裝恒溫器E29w 和用于冷卻劑的循環泵E30w。圖15示意說明當電池須被冷卻時恒溫器E29w 的結構。已通過堆A的冷卻劑由外部返回散熱器。圖16說明當電池冷卻時 恒溫器E29w的結構。已通過堆的冷卻劑被泵直接收集以僅在堆內的閉合通 路中循環，以使其逐漸加熱均勻。
總之，我們強調本發明優點特別在于消除了許多連接器、連接、密封 或焊縫，而所有這些均為不可靠性乃至工業制造成本的來源。用于流體或 多種流體的管理系統或多個管理系統的布局不是本發明目的。根據申請人， 此處所釋制造緊湊系統板的原理似乎與許多(如果不是全部)流體管理系 統方案一致，即使這意指一些元件未集成在這種端板中或安裝在端板上。 例如通過能夠產生堆與端板之間足夠接觸壓力的例如彎肘桿系統等的快裝 系統提供連接，本發明也便于更換電化學電池的堆且可重復利用端板或板。 根據本發明的系統板也可適用于被連接并被插入單體電池的兩個堆之間。
權利要求
1.一種用于燃料電池的端板(B)，所述端板包括結構塊(B1)，所述結構塊(B1)具有設計用于緊靠多個單體電池的堆的內端面(B10)、與所述內端面相反的外端面(B11)、以及一個或多個外周端面(B12)，所述內端面具有設計用于給位于電池內的氣體通路進給的至少兩個開口(P5，P7)，所述結構塊(B1)包括第一室(P1)并包括終止于室(P1)的壁的進給管(P2)，其特征在于●第一室(P1)設置在內端面(B10)與外端面(B11)之間、并在內端面(B10)一側和外端面(B11)一側由結構塊(B1)的壁(P10)界定，所述室是大致平行于內端面(B10)的細長形，所述室(P1)通向外周端面(B12)，所述室(P1)被安裝在所述外周端面(B12)上的至少一個塞子(E12)界定；●再循環本體(E6)被裝配在所述室(P1)內，位于進給管(P2)終止的點，再循環本體(E6)被密封地安裝在所述室的壁上以將所述室(P1)分隔為在一個開口(P5)處終止的氣體再循環部分(P11)和在另一開口(P7)處終止的進給部分(P12)，所述再循環本體(E6)包括混合元件，所述混合元件用于使來自進給管(P2)的新氣體和來自再循環部分(P11)的氣體混合、并使混合物被導向另一開口(P7)。
2. 如權利要求l所述的端板，其特征在于，所述室(PI)通過整個結 構塊(Bl)并通向相反的外周端面(B12)，所述室(PI)被分別安裝在一 個外周端面(B12)上的兩個閉合件(E12)所界定。
3. 如權利要求1或2所述的端板，其特征在于，所有進給和排放管(P2、 P3)設置在內端面(BIO)和外表面(Pll)之間，并是大致平行于內端面(BIO)的細長形，且與所述室(PI)通向相同的外周端面(B12)。
4. 如權利要求1至3中一項權利要求所述的端板，其特征在于，室 (Plh)在與再循環本體(E6h)相對的端部由水收集容器(E7h)界定，所述室包括裝配在水收集容器(E7h)內并與凈化電磁閥(E10h)連接的凈化 浸漬管(E27)。
5. 如權利要求1至3中一項權利要求所述的端板，其特征在于，室 (Plo)在與再循環本體相對的一端由水收集容器(E7o)界定，所述室包括排出所產生水的浸漬管(E19)，浸漬管的開口由浮體(E17)控制。
6. 如權利要求1至5中一項權利要求所述的端板，其特征在于，還包 括通向凈化開口的輔助管(P3)，所述輔助管被布置為大體平行于進給管(P2)且至少通過壓力安全閥(El)與進給管(P2)連接。
7. 如權利要求1至6中一項權利要求所述的端板，其特征在于，還包 括采用與第一室布置相似布置的第二室，與一個室(Plh)相關的氣體通路 作為氫氣通路、以及與另一室(Plo)相關的氣體通路作為空氣或氧氣通路。
8. —種用于燃料電池的端板(B)，所述端板包括結構塊(Bl)，所述 結構塊(Bl)具有設計用于緊靠多個單體電池的堆的內端面(BIO)，所述 內端面具有設計用于與位于電池內的冷卻劑通路連接的至少兩個開口(P5w， P7w)，其特征在于，所述結構塊(Bl)包括形成冷卻劑進給器的室 (Plw)，采用以下布置 形成進給器的室由所述結構塊(Bl)的一個或多個壁界定；*形成進給器的室在所述兩個開口之間延伸；*嵌件(Ellw)緊靠所述室的壁密封地定位并裝配在形成進給器的室 內，并包括使冷卻劑選擇性地循環到所述開口的裝置。
9. 如權利要求8所述的端板，其特征在于，室(Plw)由裝配在外周 端面(B12)上的至少一個閉合件(E12w)界定。
10. 如權利要求8或9中一項權利要求所述的端板，其特征在于，嵌 件(Ellw)形成在所述室(Plw) —端阻塞所述室的閉合件。
11. 如權利要求8至10中一項權利要求所述的端板，其特征在于，嵌 件(Ellw)包括與開口 (P5w)和接頭(C2w)連通的內室(P60w)。
12. 如權利要求ll所述的端板，其特征在于，其壁包括多個開口的管 道(E61w)被裝配在嵌件(Ellw)上、并大體沿所述形成進給器的室的全 長延伸。
13. 根據權利要求8至12中一項權利要求所述的端板，其特征在于， 除形成冷卻劑進給器的室(Plw)夕卜，還包括采用權利要求1至7任一權利 要求所述布置的第一室(Plh)和第二室(Plo)。
14. 根據權利要求1至13中一項權利要求所述的端板，其特征在于， 還包括為燃料電池所傳送電流設計的兩個電能連接器(C3 )。
15. 如權利要求所述1至14中一項權利要求所述的端板，其特征在于，所有電連接器和氣體或冷卻劑進給接頭被布置成使它們可簡單通過所述板 與設計用于接收所述板的支承件之間的線性相對接近運動相互連接。
16. —種燃料電池(FC)，包括交替布置的雙極板和離子交換膜的堆(A)，所述堆(A)被夾緊在兩個端板(B， C)之間，其中一個端板采用如 權利要求1至15任一所述的端板。
17. 如權利要求16所述的燃料電池，其特征在于，用于控制某些運行 參數的元件被裝配在一個端板上或集成在一個端板中。
18. 如權利要求17所述的燃料電池，其特征在于，用于再循環電池未 消耗氣體的元件被裝配在一個端板上或集成在一個端板中。
19. 如權利要求18所述的燃料電池，其特征在于，用于排除電池所產 生的水的元件被裝配在一個端板上或集成在一個端板中。
20. 如權利要求16所述的燃料電池，其特征在于，用于分配冷卻劑的 元件被裝配在一個端板上或集成在一個端板中。
全文摘要
一種包括交替布置的雙極板和離子交換膜的堆(A)的燃料電池(FC)，所述堆(A)被夾緊在兩端板(B，C)之間，堆(A)包括用于電池運行所需流體的進給和返回管，所述流體包括至少一種燃料氣體，與流體管理系統連通的所述管包括控制某些運行參數的元件、再循環電池未消耗氣體的元件、以及去除電池所產生水的元件，所述裝置包括為電池進給氣體的連接，其中流體管理系統至少部分地集成在一個端板中。
文檔編號H01M8/04GK101292383SQ200680038933
公開日2008年10月22日 申請日期2006年10月16日 優先權日2005年10月18日
發明者C·勒魯瓦, D·勞倫特, D·奧爾索默 申請人:米其林研究和技術股份公司;保羅·謝爾研究所