CN102468456B - 具有衬垫的燃料电池隔板和用于制造其的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有衬垫的燃料电池隔板和用于制造其的方法。所述方法包括：在燃料电池隔板的第一侧上一体地形成衬垫；在框架上注射成型框架衬垫，使得框架衬垫的第一气密部分基本上覆盖框架的表面以保持框架衬垫的形状，并且使得框架衬垫的第二气密部分从第一气密部分的两端向上和向下凸出，所述注射成型步骤与衬垫的形成步骤相独立地执行；和使框架衬垫的第一气密部分与在第一侧上形成有衬垫的隔板的第二侧接触。

Description

具有衬垫的燃料电池隔板和用于制造其的方法
技术领域
本发明涉及一种具有衬垫的燃料电池隔板和用于制造其的方法。更特别地，本发明涉及一种具有能够进一步改善气密性、电稳定性和耐久性的衬垫的燃料电池隔板和用于制造其的方法。
背景技术
燃料电池堆的构造可以关于单元电池描述如下。膜电极组件(MEA)布置在燃料电池堆的每个单元电池的中心。该MEA包括聚合物电解质膜，以及布置在聚合物电解质膜的两侧中的每一侧的诸如空气电极(阴极)和燃料电极(阳极)之类的电极/催化剂层，其中氢离子(质子)通过所述聚合物电解质膜进行传输，且氢气和氧气之间的电化学反应在所述电极/催化剂层中发生。
此外，气体扩散层(GDL)和衬垫顺序地堆叠在MEA的设有阴极和阳极的两侧上。包括用于供应燃料和排放反应所产生的水的流场的隔板位于GDL的外侧上。在多个单元电池堆叠在一起之后，用于支撑上述组件的端板被连接到燃料电池堆的最外端，从而完成燃料电池堆的制造。
因此，在燃料电池堆的阳极处，氢气通过氢气的氧化反应被分解为氢离子(质子，H+)和电子(e-)。氢离子和电子分别通过电解质膜和隔板传输到阴极。在阴极处，通过从阳极传输来的氢离子和电子与空气中的氧气所参与的电化学反应而产生水，并且同时，通过电子的流动而产生电能。
燃料电池堆的隔板(尤其是金属隔板)包括通过对厚度为大约0.1mm的薄金属板进行冲压而形成的流场，以便向燃料电池堆供应还原气体和氧化气体、供应用于冷却燃料电池堆的冷却剂、以及收集和传输所产生的电力。因此，隔板应该具有气密性和液密性，使得还原气体、氧化气体和冷却剂不会混合在一起。
因此，在隔板的一侧上施加衬垫以保持冷却剂和反应气体(氢气和空气)的气密性，并同时支撑布置在隔板另一侧上的衬垫。
根据燃料电池堆制造期间的生产率的观点，通过注射成型在金属隔板的两侧上一体地形成衬垫。参考图1和图2描述其实例。
特别地，图1是示出通过注射成型将衬垫7一体地结合到隔板上的常规方法的截面视图。首先，将粘结剂涂布到金属隔板1(下文中称为隔板)的整个表面中的将要形成衬垫7的区域上。
然后，将隔板1装载在下部模具3的顶部，使得隔板1位于上部衬垫槽2a和下部衬垫槽3a之间，其中上部衬垫槽2a和下部衬垫槽3a被配置成在上部模具2和下部模具3中配合衬垫7的形状。
随后，移动上部模具2以按压并固定隔板1的边缘，然后将衬垫材料注射到隔板1的顶部和底部内从而将气体侧衬垫5和冷却侧衬垫6一体地模制和结合到隔板1的两侧上。
图2是示出通过注射成型与衬垫7成一体的常规金属隔板1的结构的俯视图和截面视图。如图所示，衬垫7一体地形成在金属隔板1的边缘和歧管的周围。衬垫7包括一体地形成在金属隔板1顶部上并且保持反应气体(氢气或空气)的气密性的气体侧衬垫5，以及一体地形成在金属隔板1底部上并且保持冷却剂的气密性的冷却侧衬垫6。
像这样，形成在隔板上的衬垫7充当用于限定燃料电池堆的每个单元电池的基础，并且密封分别形成在隔板1的表面上的氢气、冷却剂和空气流场。
虽然通过注射成型在隔板1的两侧上形成衬垫7的上述方法能够以简单的方式制造燃料电池堆，但是在衬垫7的注射成型期间会遇到将参考图3和4描述的以下问题。
图3是示出在衬垫7的注射成型期间发生的隔板1的变形和沾污的截面视图。
形成在隔板1两侧上的气体侧衬垫5和冷却侧衬垫6的结构和厚度彼此不同，并且因此当衬垫材料注射在由厚度为大约0.1mm的薄板形成的隔板1的两侧上时，隔板1的中间部分可能会由于流经隔板1两侧的衬垫材料之间的压力差别而向下弯曲。
例如，当衬垫材料同时注射到上部模具2内形成的上部衬垫槽2a和下部模具3内形成的下部衬垫槽3a中时，填充在厚度较大的上部衬垫槽2a内的衬垫材料的量大于填充在厚度较小的下部衬垫槽3a内的衬垫材料的量，因此在填充在上部衬垫槽2a和下部衬垫槽3a内的衬垫材料之间会发生压力差别。结果，隔板1的中间部分由于该压力差别而向下弯曲。
此外，由于流经隔板1两侧的衬垫材料之间的流率的差别，可能会发生非填充部分。在另外的情况下，衬垫材料从上部和下部模具2和3泄漏，导致形成毛刺。
例如，当衬垫材料在相同的压力下注射到衬垫槽2a和3a中时，流经上部衬垫槽2a的衬垫材料的流率低于流经下部衬垫槽3a的衬垫材料的流率，导致发生非填充部分。
此外，当流经上部衬垫槽2a的衬垫材料的压力高于施加到隔板1的未注射衬垫材料的边缘的压力时，衬垫材料从上部和下部模具2和3之间的间隙泄漏并然后固化，导致形成毛刺。
另外，当衬垫材料通过上部和下部模具2和3之间的间隙引入时，衬垫材料会沾污隔板1的表面，这会增加隔板1的接触电阻，从而恶化燃料电池堆的性能。
当在具有凹凸结构的隔板的流场内存在毛刺时，不能使用工具或模切机(diecutter)自动去除毛刺，并且因此需要手动执行毛刺的去除。
图4是示出在与衬垫成一体的常规隔板的凹部出现的短路和腐蚀的截面视图。
从图4可以看到，衬垫7没有形成在隔板1的边缘上，并且隔板1的未形成有衬垫7的该边缘的金属表面总是暴露于外部。
衬垫7没有形成在隔板1的边缘上的原因是，当衬垫7一体地形成在隔板1上时，隔板1的边缘与上部和下部模具2和3接触并由此被保持。
当然，即使衬垫7没有形成在隔板1的边缘上，也不会在气密性能方面有显著影响。
然而，隔板1的边缘是与燃料电池的性能不相关的死区。当增加隔板1的边缘区域以减少由于流经隔板1两侧的衬垫材料之间的压力差别而引起的隔板1的变形时，可能会减少燃料电池堆的功率密度。
特别地，在隔板1的边缘之间的空间内形成的凹部最可能暴露于燃料电池堆工作期间经常发生的高温和高湿度条件下，并且在这种情况下，在隔板1的边缘之间的空间内形成的凹部内会形成冷凝水。
结果，冷凝水流经单元电池从而形成电路径，这会导致在单元电池之间发生短路。此外，隔板1的表面会被冷凝水腐蚀，这会降低隔板1的耐久性。
图4中的附图标记8表示膜电极组件(MEA)。
本背景技术部分中公开的上述信息只是为了增强对本发明的背景的理解，并且因此可能包含不构成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供了一种具有衬垫的燃料电池隔板和用于制造其的方法，其可以通过仅在隔板的一侧上注射成型衬垫材料，来解决当在隔板的两侧上同时注射衬垫材料时由于施加到隔板两侧的注射压力的差别而引起的隔板的变形、沾污等问题。
此外，本发明提供了一种具有衬垫的燃料电池隔板和用于制造其的方法，其可以通过在其中安装有框架的衬垫框架的两端设置凸起以覆盖并密封形成在隔板边缘之间的凹部来改善隔板的气密性，并且可以通过在燃料电池堆的制造期间采用施加了衬垫框架的隔板来解决燃料电池堆的绝缘和腐蚀等问题。
在一个方面中，本发明提供了一种具有衬垫的燃料电池隔板，该燃料电池隔板包括：在隔板的一侧上一体地形成并且保持气密性的衬垫；以及与隔板相独立地配置的框架衬垫，包括与隔板的另一侧接触的第一气密部分并且保持气密性。
在一个实施例中，框架衬垫的第一气密部分包括安装在其中的框架以保持框架衬垫的形状。
在另一实施例中，框架衬垫包括从第一气密部分的两侧向上和向下凸出的第二气密部分，以密封隔板和衬垫并进一步确保气密性。
在又一实施例中，第一气密部分与隔板在冷却侧的边缘和歧管的周围相接触以保持气密性。
在另一方面中，本发明提供了一种制造具有衬垫的燃料电池隔板的方法，该方法包括：在隔板的一侧上一体地形成衬垫；在框架上注射成型框架衬垫，使得第一气密部分覆盖框架的整个表面以保持框架衬垫的形状，并且使得第二气密部分从第一气密部分的两端向上和向下凸出，所述注射成型步骤与衬垫的形成步骤相独立地执行；以及使框架衬垫的第一气密部分与在一侧上形成有衬垫的隔板的另一侧接触，并且将框架衬垫的第二气密部分堆叠在相邻单元电池的另一第二气密部分上，在这两个第二气密部分之间夹有膜电极组件。
在一个实施例中，衬垫通过注射成型衬垫材料而一体地形成在隔板的一侧上。
在另一实施例中，衬垫通过涂布液体衬垫而一体地形成在隔板的一侧上。
在又一实施例中，衬垫通过使用粘结剂粘结固体衬垫而一体地形成在隔板的一侧上。
在又一实施例中，第一气密部分通过分别一体地形成在上部模具和下部模具中的上部凸起和下部凸起，来覆盖框架的整个表面。
本发明的其他方面和优选实施例将在下文中讨论。
附图说明
现在将参考通过附图示出的本发明的某些示例性实施例来详细描述本发明的上述及其它特征，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本发明进行限制，其中：
图1是示出通过注射成型将衬垫一体地结合到隔板上的一般常规方法的截面视图；
图2是示出通过注射成型与衬垫成一体的一般常规金属隔板的结构的俯视图和截面视图；
图3是示出在衬垫的注射成型期间出现的隔板的变形和沾污的截面视图；
图4是示出在与衬垫成一体的常规隔板的凹部内出现的短路和腐蚀的截面视图；
图5是示出根据本发明的说明性实施例的用于制造具有在隔板的一侧上注射成型的衬垫的隔板的方法的示意图；
图6是示出根据本发明的说明性实施例的用于制造框架衬垫的方法的示意图；
图7是示出根据本发明的说明性实施例的隔板组件的俯视图和截面视图；
图8是示出根据本发明的说明性实施例的单元电池内的隔板组件的结构的截面视图；并且
图9是示出根据本发明的说明性实施例的燃料电池堆的结构的截面视图。
附图中陈列的附图标记包括对下面进一步讨论的以下元件的引用：
10：隔板；
11：第一模具；
12：上部模具；
12a：上部衬垫成型槽；
13：下部模具；
13a：隔板收容槽；
14：气体侧衬垫；
20：框架衬垫；
21：框架；
22：第一气密部分；
23：第二气密部分；
24：第二模具；
25：上部模具；
25a：上部收容槽；
25b：上部中间槽；
25c：上部凸起；
26：下部模具；
26a：下部收容槽；
26b：下部中间槽；和
26c：下部凸起
应该理解的是，附图不一定要依比例，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。本文中公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由期望的特定应用和使用环境来确定。
在附图中，附图标记在附图的几幅图中始终指代本发明的相同或等效部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施例，其实例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合示例性实施例来描述本发明，但应理解的是，本说明并非旨在将本发明限于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施例，而且涵盖可包括在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、改型、等效形式和其它实施例。
此外，应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。
图5是示出根据本发明的说明性实施例的用于制造具有在隔板的一侧上注射成型的衬垫的隔板的方法的示意图。
本发明提供了一种在一个表面上注射成型有衬垫的燃料电池隔板10和用于制造其的方法。
具有用于保持气密性的衬垫的燃料电池隔板10例如是金属隔板。
以下将描述制造在一个表面上注射成型有衬垫的燃料电池隔板10的方法。
首先，例如通过丝网印刷将粘结剂涂布到隔板10的将要注射成型衬垫的顶部上。这里，涂布到隔板10表面上的粘结剂可以是与衬垫材料相同的材料，并且优选地可以是氟橡胶或硅橡胶底漆(primer)。
把涂布了粘结剂的隔板10装载在用于对隔板10进行注射成型的模具11(下文中称为第一模具)内。第一模具11包括上部模具12和下部模具13。例如，上部模具12可以用作可移动模具，并且下部模具13可以用作固定模具。在上部模具12内设置有用于形成气体侧衬垫14的上部衬垫成型槽12a。此外，在下部模具13内设置有隔板收容槽13a，并且隔板收容槽13a的底部是用于支撑隔板10底部的平面。把涂布有粘结剂的隔板10***下部模具13的隔板收容槽13a内。然后，移动上部模具12以闭合下部模具13。这里，通过上部模具12的按压力将隔板10的边缘夹在上部模具12和下部模具13之间。最后，把衬垫材料注射到上部模具12中形成的上部衬垫成型槽12a内以形成气体侧衬垫14，然后打开上部模具12以从第一模具11移除注射成型的气体侧衬垫14，从而完成在一个表面上注射成型有衬垫的隔板10的制造。
气体侧衬垫14被注射成型并一体地结合到通过上述方法制造的隔板10的顶部。这里，气体侧衬垫14一体地结合到燃料电极隔板10a或空气电极隔板10b的边缘，并结合到歧管的周围，以保持隔板10的气密性，使得通过歧管引入的氢气和氧气经过隔板10的流场而得到供应。
此外，与在一个表面上注射成型有气体侧衬垫14的隔板10的制造过程相分离地，对包括形成在两端的凸起的框架衬垫20进行注射成型。
尽管气体侧衬垫14通过注射成型来形成，但是可以将液体衬垫涂布到隔板10的一侧上或者可以使用粘结剂将固体衬垫结合到隔板10的一侧上，从而在隔板10的一侧上一体地形成气体侧衬垫14。
接下来，将参考附图描述根据本发明优选实施例的用于制造框架衬垫20的方法。
图6是示出根据本发明的说明性实施例的用于制造框架衬垫的方法的示意图，并且图7是示出根据本发明的说明性实施例的隔板组件的俯视图和截面视图。
首先，形成框架21，该框架21将要***框架衬垫20中以保持框架衬垫20的形状。框架21具有与气体侧衬垫14相同的形状，并且由与隔板10相同的材料形成。框架21可以根据重量和成本而由诸如塑料或玻璃纤维材料之类的聚合物形成。然而，框架21应该由具有一定刚度的材料形成，以便在制造燃料电池堆的自动处理期间保持衬垫的形状。
用于注射成型框架衬垫20的模具24(下文中称为第二模具)包括上部模具25和下部模具26，其中上部模具25包括形成在其两侧上的一对上部收容槽25a，并且下部模具26包括形成在其两侧上的一对下部收容槽26a。上部模具25可以用作可移动模具，并且下部模具26可以用作固定模具。上部收容槽25a以预定间隔水平布置在上部模具25中，并且在上部收容槽25a之间以低于上部收容槽25a顶部的高度设置有上部中间槽25b。这里，每个上部收容槽25a的两侧以这样的方式渐缩：每个上部收容槽25a的截面面积向下增加，使得成型的产物能够容易地从模具移除。
此外，上部凸起25c被形成为从上部模具25的底部中心向下凸出，以引导框架21使其位于框架衬垫20的中心。换言之，上部凸起25c固定到上部模具25的底部以支撑框架21的顶部中心，使得框架21***稍后描述的上部中间槽25b和下部中间槽26b之间，并且在衬垫材料的注射期间不会移动。
下部收容槽26a被布置成在下部模具26中与上部收容槽25a相对应，并且在下部收容槽26a之间以高于下部收容槽26a底部的高度设置有下部中间槽26a。这里，每个下部收容槽26a的两侧以这样的方式渐缩：每个下部收容槽26a的截面面积向上增加，使得成型的产物能够容易地从模具移除。
此外，下部凸起26c被形成为从下部模具26的顶部中心向上凸出，以引导框架21使其位于框架衬垫20的中心。换言之，下部凸起26c被固定到下部模具26的顶部以支撑框架21的底部中心，使得框架21***上部中间槽25b和下部中间槽26b之间，并且在衬垫材料的注射期间不会移动。
上部凸起25c和下部凸起26c中的每一个所具有的长度使得，当上部模具25和下部模具26闭合时，框架21的顶部和底部能够同时由上部凸起25c和下部凸起26c固定。此外，上部凸起25c和下部凸起26c之间的距离应该与框架21的厚度相同或者小于框架21的厚度，以便稳固地固定框架21。
然后，把框架21装载在具有上述结构的第二模具24中。在装载框架21期间，把框架21放置在设置于下部模具26的下部收容槽26a之间的下部凸起26c上。随后，向下移动上部模具25以将其放置在下部模具26上。这里，上部模具25的上部凸起25c通过上部模具25的闭合力按压放置在下部模具26的下部凸起26c上的框架21的顶部，从而固定框架21。
在固定框架21之后，通过上部模具25和下部模具26的入口注射衬垫材料以形成框架衬垫20，然后打开上部模具25以从第二模具24移除注射成型的框架衬垫20，从而完成在两端形成有凸起的框架衬垫20的制造。
通过上述方法形成的框架衬垫20包括充当框架的框架21，覆盖框架21并与隔板10的冷却侧接触的第一气密部分22，以及从第一气密部分22的两端沿衬垫的厚度方向凸出的第二气密部分23。
框架衬垫20的第一气密部分22位于燃料电极隔板10a和空气电极隔板10b之间(即，在第一气密部分的相反两侧)，通过燃料电池堆的紧固力与隔板10的冷却侧接触以保持气密性，并支撑气体侧衬垫14。
第二气密部分23从第一气密部分22的两端沿燃料电池堆的堆叠方向(即上下方向)凸出，以覆盖隔板10和气体侧衬垫14并密封形成在隔板10的边缘之间的凹部，从而进一步保持燃料电池堆的气密性。
图8是示出根据本发明的说明性实施例的单元电池内的隔板组件的结构的截面视图，并且图9是示出根据本发明的说明性实施例的燃料电池堆的结构的截面视图。在一个实施例中，燃料电池堆是用于向车辆(例如混合动力车)提供动力的车用燃料电池堆。然而，燃料电池堆的其他用途也可以受益于本文中描述的特定实施例。
如图所示，燃料电池堆包括多个单元电池，其中在所述单元电池中，包括注射成型在其底部上的空气电极衬垫的空气电极隔板10b、框架衬垫20的第一气密部分22、包括注射成型在其顶部上的燃料电极衬垫的燃料电极隔板10a、以及膜电极组件(MEA)8被顺序地堆叠；多个单元电池被重复堆叠。
衬垫框架20的第二气密部分23与相邻单元电池的另一第二气密部分23接触，并且通过燃料电池堆的紧固力而被压缩。这里，从第一气密部分22的顶部凸出的第二气密部分23的厚度t2是气体侧衬垫14的厚度t1和隔板10的厚度t的总和(t2＝t1+t)。
以下将描述具有上述构造的带衬垫的燃料电池隔板的操作和效果。
根据本发明，与在两侧上一体地形成有衬垫的常规隔板不同，仅在隔板10的一侧上注射衬垫材料。当根据本发明仅在隔板10的一侧上注射衬垫材料时，隔板10的另一侧由模具的平面支撑，并且因此可以解决当在隔板的两侧上同时注射衬垫材料时引起的隔板10变形的问题。
此外，当仅在隔板10的一侧上注射衬垫材料时，可以解决由于在隔板的两侧上同时注射衬垫材料的常规隔板的两侧之间的压力差别而引起的、通过上部和下部模具之间的间隙引入衬垫材料的问题，并且因此可以防止隔板的沾污。
当在框架21上注射衬垫材料时，可能会在第二气密部分23的两侧上形成毛刺。然而，这些毛刺与当衬垫材料注射在隔板的两侧上时形成的那些毛刺不同，并且衬垫材料没有形成在具有凹凸结构的隔板10的流场处。这样形成的毛刺从第二气密部分23的两侧凸出，并且因此可以使用毛刺去除工具或模切机来自动去除毛刺。
框架衬垫20的第二气密部分23从第一气密部分22的两端向上和向下凸出，并且与MEA8交替地堆叠，以覆盖并密封形成在隔板10的边缘之间的凹部，从而使单元电池彼此绝缘。结果，可以改善电稳定性和气密性。
例如，第二气密部分23密封形成在隔板10的边缘之间的凹部(即空间)，使得能够防止凹部内形成的冷凝水移动到其他单元电池，并且因此可以防止当凹部内形成的冷凝水暴露于外部时引起的短路和腐蚀的发生，并改善隔板10的耐久性。
第二气密部分23的两侧以这样的方式渐缩，使得其截面面积相对于框架21的水平中心线向上和向下减少，并且因此可以降低通过歧管引入的反应气体的流阻。
当把框架衬垫20用作本发明的上述实施例中的冷却侧衬垫时，它可以被用作气体侧衬垫14。
典型地，衬垫由具有极好耐化学性的昂贵的氟材料形成，以抵挡由于燃料电池的特性导致的反应表面的酸性环境。然而，当使用不需要具有极好耐化学性的冷却侧衬垫来代替框架衬垫20时，可以使用较便宜的材料(诸如硅或EDPM)。
如上所述，根据本发明的具有衬垫的燃料电池隔板和用于制造其的方法具有以下优点。
1.由于衬垫材料仅注射在隔板的一侧上，所以隔板的另一侧由模具的平面支撑，并且因此可以缓解当在隔板的两侧上同时注射衬垫材料时引起的隔板变形的问题。
2.由于衬垫材料仅注射在隔板的一侧上，所以可以缓解由于在隔板的两侧上同时注射衬垫材料的常规隔板的两侧之间的压力差别而引起的、通过上部和下部模具之间的间隙引入衬垫材料的问题，并且因此可以防止隔板的沾污。
3.当衬垫材料注射在框架上时，可能会在第二气密部分的两侧上形成毛刺。然而，这些毛刺与当衬垫材料注射在隔板的两侧上时形成的那些毛刺不同，并且衬垫材料没有形成在具有凹凸结构的隔板的流场处。这样形成的毛刺从第二气密部分的两侧凸出，并且因此可以使用毛刺去除工具或模切机来自动去除毛刺。
4.框架衬垫的第二气密部分从第一气密部分的两端向上和向下凸出，并且与MEA交替地堆叠，以覆盖并密封形成在隔板的边缘之间的凹部，从而使单元电池彼此绝缘。结果，可以改善电稳定性和气密性。
5.第二气密部分密封形成在隔板的边缘之间的凹部(即空间)，使得能够防止凹部内形成的冷凝水移动到其他单元电池，并且因此可以防止当凹部内形成的冷凝水暴露于外部时引起的短路和腐蚀的发生，并改善隔板的耐久性。
6.第二气密部分的两侧以这样的方式渐缩，使得其截面面积相对于框架的水平中心线向上和向下减少，并且因此可以降低通过歧管引入的反应气体的流阻。
已经参考本发明的优选实施例对本发明进行了详细描述。然而，本领域技术人员应该理解的是，可以在这些实施例中做出变更而不脱离本发明的原理和精神，其中本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中限定。

Claims (12)

1.一种装置，包括：
具有第一侧和第二侧的燃料电池隔板，所述第一侧和所述第二侧在所述燃料电池隔板的相反侧；
一体地形成在所述隔板的所述第一侧上的衬垫，从而形成单体燃料电池隔板衬垫组合，所述衬垫与所述隔板气密；和
与所述隔板相独立地形成的框架衬垫，所述框架衬垫具有与所述隔板的第二侧气密接触的第一气密部分，
其中所述框架衬垫的所述第一气密部分包括安装在其中的框架以保持所述框架衬垫的形状。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述框架衬垫包括从所述第一气密部分的两端向上和向下凸出的第二气密部分。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述第一气密部分与所述隔板的冷却侧的隔板边缘气密接触，并且与所述隔板的歧管的周围气密接触。
4.如权利要求1所述的装置，还包括：第二燃料电池隔板和一体地形成在所述第二燃料电池隔板的第一侧上的第二衬垫，其中所述框架衬垫的所述第一气密部分的相反侧与所述第二燃料电池隔板的第二侧气密接触。
5.一种用于制造具有衬垫的燃料电池隔板的方法，所述方法包括：
在燃料电池隔板的第一侧上一体地形成衬垫；
在框架上注射成型框架衬垫，使得所述框架衬垫的第一气密部分覆盖所述框架的表面以保持所述框架衬垫的形状，并且使得所述框架衬垫的第二气密部分从所述第一气密部分的两端向上和向下凸出，所述注射成型步骤与所述衬垫的形成步骤相独立地执行；和
使所述框架衬垫的所述第一气密部分与在第一侧上形成有所述衬垫的所述隔板的第二侧接触。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述框架衬垫是单元电池的一部分，所述方法还包括：将所述框架衬垫的所述第二气密部分堆叠在相邻单元电池的另一第二气密部分上，在两个第二气密部分之间夹有膜电极组件。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述衬垫通过注射成型衬垫材料而被一体地形成在所述隔板的第一侧上。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述衬垫通过涂布液体衬垫而被一体地形成在所述隔板的第一侧上。
9.如权利要求5所述的方法，其中所述衬垫通过使用粘结剂粘结固体衬垫而被一体地形成在所述隔板的第一侧上。
10.如权利要求5所述的方法，其中所述第一气密部分覆盖所述框架的除了在用于注射成型的上部模具和下部模具中分别一体地形成上部凸起和下部凸起的部分以外的整个表面。
11.一种燃料电池堆，包括：
多个燃料电池隔板，每个隔板在其第一侧上一体地形成有气密衬垫；
与所述隔板相独立地形成的多个框架衬垫，每个框架衬垫具有第一气密部分，所述第一气密部分具有各自与相应隔板的第二侧气密接触的相反两侧，每个框架衬垫还具有从所述第一气密部分的两端向上和向下凸出的第二气密部分；和
多个膜电极组件，其中所述框架衬垫的所述第二气密部分被堆叠在相邻单元电池的另一第二气密部分上，在两个第二气密部分之间夹有所述多个膜电极组件中的一个。
12.如权利要求11所述的燃料电池堆，其中所述燃料电池堆是车用燃料电池堆。
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