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用于 燃料 电池的双极板

阅读：87发布：2023-01-19

专利汇可以提供用于燃料电池的双极板专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于燃料电池的双极板，所述双极板包括界定阳极表面的阳极板和界定阴极表面的阴极板。在所述阳极板与所述阴极板之间界定空腔。一个或多个开口提供于阴极板中并且在阴极表面与空腔之间延伸。空腔被配置来接收用于冷却阳极和阴极板的冷却剂/ 氧化剂并且也经由一个或多个开口将至少一部分冷却剂/ 氧化剂提供至阴极板的外部。，下面是用于燃料电池的双极板专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于燃料电池的双极板，所述双极板包括：
界定阳极表面的阳极板；
界定阴极表面的阴极板；
所述阳极板与所述阴极板之间的空腔；和
在所述阴极表面与所述空腔之间延伸的所述阴极板中的一个或多个开口；
其中所述空腔被配置来接收用于冷却所述阳极和阴极板的冷却剂/氧化剂并且也经由所述一个或多个开口将至少一部分所述冷却剂/氧化剂提供至所述阴极板的外部。
2.如权利要求1所述的双极板，其中所述空腔在所述双极板的第一外围边缘处具有用于接收所述冷却剂/氧化剂的至少一个冷却剂/氧化剂入口，并且所述空腔在第二外围边缘处具有用于排出至少一部分所述冷却剂/氧化剂的至少一个冷却剂/氧化剂出口。
3.如权利要求2所述的双极板，其包括所述至少一个冷却剂/氧化剂入口与所述冷却剂/氧化剂出口之间的两个流动路径：
第一流动路径，其由所述阳极板和所述阴极板完全封闭；和
第二流动路径，其穿过所述阴极板中的两个开口以使所述冷却剂/氧化剂暴露于所述阴极板的阴极表面。
4.如前述权利要求中任一项所述的双极板，其中所述阴极板包括冷却剂/氧化剂分配结构，其包括用于分配所述冷却剂/氧化剂的至少一个成形部分和界定所述空腔与所述阴极表面之间的开口的至少一个穿通部分。
5.如权利要求4所述的双极板，其中所述冷却剂/氧化剂分配结构包括界定所述空腔的入口孔的第一穿通部分和界定所述空腔的出口孔的第二穿通部分。
6.如权利要求5所述的双极板，其中所述冷却剂/氧化剂分配结构包括在所述入口孔与所述出口孔之间延伸的流体流动通道。
7.如权利要求5所述的双极板，其中所述冷却剂/氧化剂分配结构包括多个流体流动通道，其中：
第一流体流动通道包括一个末端处的入口孔并且在相反末端处闭合；并且第二流体流动通道包括一个末端处的出口孔并且在相反末端处闭合。
8.如权利要求7所述的双极板，其在所述阳极板与所述阴极板之间的空腔中包括空气流的一个或多个限制以便增加所述入口孔处的所述冷却剂/氧化剂的压力。
9.如权利要求8所述的双极板，其中空气流的所述一个或多个限制包括挡板。
10.如权利要求6至9中任一项所述的双极板，其中所述流体流动通道的尺寸沿着所述双极板的长度且/或横跨所述双极板的宽度而变化。
11.如权利要求4至10中任一项所述的双极板，其中所述成形部分抵靠所述阳极板，从而为所述阳极板与阴极板之间的空腔提供支撑。
12.如权利要求2至11中任一项所述的双极板，其中所述至少一个冷却剂/氧化剂入口包括所述阳极板与所述阴极板之间的空腔的开放外围边缘。
13.如权利要求2至12中任一项所述的双极板，其中所述至少一个冷却剂/氧化剂出口包括所述阳极板与所述阴极板之间的空腔的开放外围边缘。
14.如权利要求2至13中任一项所述的双极板，其中所述阴极板包括沿着它的纵向边缘延伸的阴极板波纹并且所述阳极板包括沿着它的纵向边缘延伸的阳极板波纹，其中所述阴极板波纹抵靠所述阳极板波纹，从而界定进入所述空腔的多个冷却剂/氧化剂入口和离开所述空腔的多个冷却剂/氧化剂出口。
15.如前述权利要求中任一项所述的双极板，其中所述阴极板中的所述开口的尺寸沿着所述双极板的长度且/或横跨所述双极板的宽度而变化。
16.一种燃料电池板组件，其包括：
根据前述权利要求中任一项所述的双极板；
阳极流体扩散层；和
包括阴极流体扩散层的层压层和构成电极的膜电极组件。
17.一种燃料电池堆叠，其包括多个如权利要求16所述的燃料电池板组件。
18.一种双极板，其大致上如本文中所描述并且如附图中所示。
19.一种燃料电池板组件，其大致上如本文中所描述并且如附图中所示。
20.一种燃料电池堆叠，其大致上如本文中所描述并且如附图中所示。

说明书全文

用于燃料 电池的双极板

背景技术

[0001] 本公开涉及燃料电池的双极板领域。

[0002] 常规的电化学燃料电池将通常均以气态流的形式的燃料和氧化剂转化成电能和反应产物。用于使氢和氧反应的常见类型的电化学燃料电池包括聚合物离子(质子)转移膜，其中燃料和空气通过膜的各个侧。质子(即氢离子)被引导通过膜、由电子平衡，所述电子被引导通过连接燃料电池的阳极和阴极的电路。为了提高可用电压，可形成包括许多这种膜的堆叠，所述膜被设置为具有分开的阳极流体流动路径和阴极流体流动路径。这种堆叠通常以块的形式，所述块包括许多单个燃料电池板，所述单个燃料电池板通过堆叠的任一端处的端板保持在一起。

[0003] 因为燃料与氧化剂的反应产生热量以及电功率，所以一旦达到操作温度，燃料电池堆叠需要冷却。冷却可经由强迫空气通过阴极流体流动路径来实现。在开放阴极堆叠中，氧化剂流动路径和冷却剂路径是相同的，即迫使空气通过堆叠将氧化剂供应至阴极并且冷却堆叠。发明内容

[0004] 根据本发明的第一方面，提供燃料电池的双极板，所述双极板包括：

[0005] 界定阳极表面的阳极板；

[0006] 界定阴极表面的阴极板；

[0007] 所述阳极板与所述阴极板之间的空腔；和

[0008] 在所述阴极表面与所述空腔之间延伸的所述阴极板中的一个或多个开口；

[0009] 其中所述空腔被配置来接收用于冷却所述阳极和阴极板的冷却剂/氧化剂并且也经由所述一个或多个开口将至少一部分所述冷却剂/氧化剂提供至所述阴极板的外部。

[0010] 以这种方式，共同冷却剂/氧化剂可用于使板冷却并且将氧化剂提供至电极的阴极侧而不需要任何复杂的通道或导管。

[0011] 空腔可在双极板的第一外围边缘处具有至少一个冷却剂/氧化剂入口用于接收冷却剂/氧化剂。空腔可在第二外围边缘处具有至少一个冷却剂/氧化剂出口用于排出至少一部分冷却剂/氧化剂。在外围边缘上使用共同入口和/或共同出口可提供冷却剂/氧化剂进入和/或离开双极板的容易通路。

[0012] 双极板可包括至少一个冷却剂/氧化剂入口与冷却剂/氧化剂出口之间的两个流动路径：

[0013] 第一流动路径，其由所述阳极板和所述阴极板完全封闭；和

[0014] 第二流动路径，其穿过所述阴极板中的两个开口以使所述冷却剂/氧化剂暴露于所述阴极板的阴极表面。

[0015] 阴极板可包括冷却剂/氧化剂分配结构，其可包括用于分配冷却剂/氧化剂的至少一个成形部分和界定空腔与阴极表面之间的开口的至少一个穿通部分。以这种方式，空腔内的冷却剂/氧化剂可方便地提供至分配结构以在阴极表面上分配。

[0016] 冷却剂/氧化剂分配结构可包括界定空腔的入口孔的第一穿通部分和界定空腔的出口孔的第二穿通部分。冷却剂/氧化剂分配结构可包括一个或多个流体流动通道。流体流动通道可在相应入口孔与出口孔之间延伸。在一些实施方案中，只流体流动通道的子集可包括穿通部分/开口。举例来说，交替流体流动通道可包括入口孔或出口孔。

[0017] 双极板可包括多个流体流动通道。交替(包括第一)流体流动通道可在一个末端处包括入口孔并且在相反末端处闭合。其它(包括第二)流体流动通道可在一个末端处包括出口孔并且在相反末端处闭合。与冷却剂/氧化剂出口相比，入口孔可更接近于冷却剂/氧化剂入口。与冷却剂/氧化剂入口相比，出口孔可更接近于冷却剂/氧化剂出口。以这种方式，冷却剂/氧化剂可穿过气体扩散层以便从入口孔传送至出口孔，从而改进冷却剂/氧化剂在双极板的阴极表面的暴露。

[0018] 空气流的一个或多个限制可提供于阳极板与阴极板之间的空腔中以便增加入口孔处的冷却剂/氧化剂的压力。空气流的一个或多个限制可包括挡板。空气流的一个或多个限制可在空腔中提供于交替流体流动通道的单一侧上。以这种方式，在入口与出口之间提供相对不受阻碍的流体流动的贯穿通道可以穿过双极板的交替流体流动路径形式来提供。

[0019] 流体流动通道的尺寸可沿着双极板的长度且/或横跨双极板的宽度而变化。改变流体流动通道的尺寸可允许调整电极的表面上的电极活性以便改进电极效率。

[0020] 成形部分可抵靠阳极板，从而为阳极板与阴极板之间的空腔提供支撑。

[0021] 至少一个冷却剂/氧化剂入口可包括阳极板与阴极板之间的空腔的开放外围边缘。至少一个冷却剂/氧化剂出口可包括阳极板与阴极板之间的空腔的开放外围边缘。

[0022] 阴极板可包括沿着它的纵向边缘延伸的阴极板波纹。阳极板可包括沿着它的纵向边缘延伸的阳极板波纹。阴极板波纹可抵靠阳极板波纹，从而界定进入空腔的多个冷却剂/氧化剂入口和离开空腔的多个冷却剂/氧化剂出口。以这种方式可为阳极板与阴极板之间的空腔提供支撑。

[0023] 阴极板中的开口的尺寸可沿着双极板的长度且/或横跨双极板的宽度而变化。改变开口的尺寸可允许调整电极的表面上的电极活性以便改进电极效率。一个或多个开口的横截面面积可小于由相应流体流动通道提供的通路的横截面面积，这可取决于具体流体/空气要求。

[0024] 可提供燃料电池板组件，其包括：

[0025] 本文公开的任何双极板；

[0026] 阳极流体扩散层；和

[0027] 包括阴极流体扩散层的层压层和构成电极的膜电极组件。

[0028] 可提供燃料电池堆叠，其包括本文公开的多个任何燃料电池板组件。

[0029] 可提供燃料电池堆叠，其包括如本文描述的多个燃料电池板组件。附图说明

[0030] 现在仅作为举例参照附图来给出描述，其中：

[0031] 图1示出根据本发明的一个实施方案的双极板；

[0032] 图2至4示意性地展示如何可建造根据本发明的一个实施方案的燃料电池板组件；

[0033] 图5展示定位在图4的燃料电池板组件顶部上的第二双极板的剖视图；

[0034] 图6至12示意性地示出根据本发明的一个实施方案可如何构建燃料电池板组件；

[0035] 图13示意性地示出根据本发明的一个实施方案可如何将燃料电池堆叠装配在一起；

[0036] 图14示意性地示出根据本发明的一个替代实施方案可如何将燃料电池堆叠装配在一起；

[0037] 图15示出根据本发明的一个实施方案的燃料电池堆叠；并且

[0038] 图16示出根据本发明的另一个实施方案的双极板。

具体实施方式

[0039] 本文公开的一个或多个实施方案涉及燃料电池的双极板，所述双极板具有界定外部阳极表面的阳极板，和界定外部阴极表面的阴极板。阳极板与阴极板之间的空腔被配置来接收用于冷却阳极和阴极板的冷却剂/氧化剂并且也经由阴极板中的一个或多个开口将至少一部分冷却剂/氧化剂提供至阴极板的外部。以这种方式，共同冷却剂/氧化剂可用于使板冷却并且将氧化剂提供至电极的阴极侧而不需要任何复杂的通道或导管。

[0040] 图1示出根据本发明的一个实施方案的双极板102的一个末端。

[0041] 在图1中展示的双极板102的末端具有端口104。应认识到双极板102的另一个末端也可具有端口，如图6中展示。端口104用于接收流体，如氢气，其被提供至电极的有效区域。电极的有效区域的覆盖区在图1中用参考符号105展示，虽然电极本身未展示。下面参照图4来更详细描述电极。

[0042] 如在本领域中已知，有效区域105是与电极表面接触以使得为电极提供所需反应气体以促进经由膜的质子交换的气体扩散层(GDL)的区域。

[0043] 端口104在穿过双极板102的厚度的方向上接收流体。除了将流体提供至电极以外，当在构建堆叠时，双极板的端口对齐时，端口104也将流体传送至燃料电池堆叠中的相邻燃料电池组件。

[0044] 在此实例中，双极板102具有多个流体流动通道106，其为不连续的并且横跨双极板102的侧向宽度来延伸。以这种方式，在流体进入流体流动通道106时，流体可横跨有效区域105的宽度来侧向分散。

[0045] 如以下更详细地论述，流体经由气体扩散层沿着双极板102的纵向长度来传送。然而，一个或多个任选端口通道108可提供端口104与有效区域105之间的流体连接。端口通道108可以双极板102中的沟槽形式来提供。端口通道108与流体扩散层之间的关系在以下参照图2来更详细描述。

[0046] 另外，一个或多个任选连接通道107也可将流体在沿着双极板102的长度的连续流体流动通道106之间运输。这类连接通道107也可以双极板102中的沟槽形式来提供。连接通道107可在连接流体流动通道106的不同末端之间交替以便提供沿着双极板102的纵向长度的曲折或指状交叉路径。这可促进流体渗透较大比例的流体扩散层以使得它均匀地提供至电极。

[0047] 双极板包括阳极板180和阴极板182。阳极板180的外表面被称为阳极表面并且阴极板182的外表面被称为阴极表面。

[0048] 在阳极板180与阴极板182之间存在空腔184。在一些实例中，阳极板180和阴极板182可个别地模压并冲压，然后点焊在一起以提供图1的双极板102，从而界定两个板180、182之间的空腔184。

[0049] 阴极板184中的流体流动通道106包括在阴极表面与空腔182之间延伸的至少一个开口186。开口使空腔182与阴极表面流体连通。在此实例中，阴极板182中的每个流体流动通道106在每个末端处穿通以便提供从空腔184到阴极表面的入口孔和从阴极表面到空腔184的出口孔。流体流动通道106在入口孔与出口孔之间延伸。入口孔是最接近于接收冷却剂/氧化剂的双极板的一侧的流体流动通道106中的开口。类似地，出口孔是最远离接收冷却剂/氧化剂的双极板的一侧的流体流动通道106中的开口。

[0050] 冷却剂/氧化剂可经由双极板102的第一外围边缘188中的一个或多个冷却剂/氧化剂入口来传送至空腔184中。进入冷却剂/氧化剂入口的一些冷却剂/氧化剂然后穿过空腔184并且从双极板102的第二外围边缘190的一个或多个冷却剂/氧化剂出口离开。另外，进入空腔184的一些冷却剂/氧化剂穿过流体流动通道106中的入口孔并且暴露于双极板102的阴极表面。直接穿过空腔184的冷却剂/氧化剂可冷却阳极和阴极板180、
182。在此实例中，双极板的第二外围边缘190与双极板的第一外围边缘188相反。

[0051] 根据本发明的此实施方案的双极板界定冷却剂/氧化剂入口与冷却剂/氧化剂出口之间的两个流动路径：被阳极板180和阴极板182完全封闭的第一流动路径；和穿过阴极板182中的两个开口186以便使冷却剂/氧化剂暴露于阴极板182的阴极表面的第二流动路径。

[0052] 如从以下描述认识到，暴露于阴极表面的冷却剂/氧化剂可经由阴极气体扩散层(GDL)扩散以便为膜电极组件(MEA)的阴极提供氧化剂。未进入阴极GDL的任何冷却剂/氧化剂可经由流体流动通道106中的出口孔来传送回到空腔184中，然后经由双极板102的第二外围边缘190离开双极板102。

[0053] 以这种方式，第一外围边缘188可提供冷却剂/氧化剂的共同入口，其可取决于它的经由双极板102到达第二外围边缘190的路径来冷却阳极和阴极板180、182并且为附近MEA的阴极GDL提供氧化剂。

[0054] 阴极板182中的流体流动通道106可被称为冷却剂/氧化剂分配结构，其具有至少一个成形部分(从阴极板182的平面延伸开来的流体流动通道的侧面)和至少一个穿通部分(流体流动通道106的末端处的开口186)。在此实例中的冷却剂/氧化剂分配结构的成形部分抵靠阳极板108中的相应流体流动通道106，从而为阴极板182与阳极板180之间的空腔184提供支撑。

[0055] 在此实例中，双极板102具有在双极板102的大部分长度上延伸的单一冷却剂/氧化剂入口和单一冷却剂/氧化剂出口。这与图6中展示的双极板相反，其具有沿着阳极和阴极板的侧面的波纹来界定的多个冷却剂/氧化剂入口和冷却剂/氧化剂出口。

[0056] 应认识到在一些实例中，穿过阴极板182的开口186不需要成双地提供，因为冷却剂/氧化剂可在电极处消耗。因此，可不需要从阴极表面到冷却剂/氧化剂出口的流动路径并且到达阴极表面的流动路径可以闭端形式提供。

[0057] 阴极板182中的开口186的替代布置的另一个实例在以下参照图16来描述。

[0058] 阳极板180中的流体流动通道106不具有开口，因为在MEA的阳极侧不需要冷却剂/氧化剂。

[0059] 图2至4展示如何图1的双极板102可建造成根据本发明的一个实施方案的燃料电池板组件。图2展示安置在双极板102上的第一流体扩散层210。图3展示分配于双极板102和第一流体扩散层210上的粘着剂314、316。图4展示安置于第一流体扩散层和粘着剂316上的层压层418，其包括膜电极组件和第二流体扩散层。进一步细节在以下提供。

[0060] 图2展示位于图1的双极板102上的流体扩散层210。流体扩散层通常被称为气体扩散层(GDL)，并且在此实例中被称为阳极GDL210，因为它将气体提供至电极的阳极侧的有效区域。

[0061] 阳极GDL 210具有延伸区域212，其在双极板102的端口104与有效区域105之间延伸。突舌212在有效区域105的覆盖区外部。延伸区域被称为突舌212。突舌212从阳极GDL 210的主体延伸，所述阳极GDL 210在此实例中总体上与有效区域105共定位。阳极GDL的突舌212可将在端口104接收的氢气传送至有效区域105。如以上识别，在图1中展示的端口通道108也可将氢气从端口104传送至有效区域105。然而，应认识到这些端口通道108是任选的，因为氢气的运输可单独经由阳极GDL 210来发生。类似地，图1的连接通道107也是任选的，因为阳极GDL 210可为将氢气在流体流动通道106之间传送的单独手段。

[0062] 图3展示沉积于图2的双极板102和阳极GDL 210上的两道粘着剂314、316。第一道粘着剂314提供围绕端口104的连续环并且越过阳极GDL 210的突舌212。第二道粘着剂316围绕阳极GDL 210的外部沉积于双极板102上，其也越过阳极GDL 210的突舌212。以这种方式，将第二道粘着剂316定位以使得当膜电极组件位于部分燃料电池板组件上时，它提供围绕阳极GDL 210的密封。

[0063] 选择粘着剂以使得粘着剂在阳极GDL 210的突舌212中的渗透最小化，从而不显著阻碍经由阳极GDL 210的流体运输。

[0064] 在其它实施方案中，成型辅助垫圈可代替粘着剂来使用。举例来说，成型辅助衬垫可具有如下参照图4论述的层压层418。

[0065] 图4展示燃料电池板组件400，其中层压层418添加至图3的部分燃料电池板组件。层压层是4层膜电极组件(MEA)并且包括阴极流体扩散层、第一层催化剂、电极膜和第二层催化剂。两个催化剂层和电极膜可在一起被称为构成电极的膜电极组件。

[0066] 4层MEA 418定位于第二道粘着剂316上。从图4中可以看出第二道粘着剂316已经移置并且展开以使得它抵靠第一道粘着剂314，从而提供围绕在端口104外部的阳极GDL 210的突舌212的密封。另外，两个移置粘着剂道314、316在突舌212的表面上相遇，从而完全罩住阳极并且提供电池的整体阳极密封。

[0067] 当4层MEA 418的外部条带定位于粘着剂316上时，有效区域界定于4层MEA 418的外围内，所述粘着剂316防止将阳极气体(氢气)运输至电极。应认识到可控制粘着剂的安置以便将粘着剂移置至预定有效区域105中降至最低限度。

[0068] 图5展示定位在图4的燃料电池板组件400顶部上的第二双极板502的剖视图。如在本领域中已知，可建造多个燃料电池板组件400以形成燃料电池堆叠。

[0069] 如图5中展示，当第二双极板502定位于燃料电池组件400顶部时，它接触围绕第一双极板102的端口104的第一道粘着剂314。因此，此第一道粘着剂314产生围绕两个双极板的端口的密封，阳极GDL 210的突舌212经过所述双极板下方。如果双极板102包括端口通道(如在图1中以参考符号108展示)，那么阳极GDL 210的突舌212可具有足够刚性以防止坍塌至端口通道的沟槽中。这可与现有技术燃料细胞相反，其中与电极相关联的辅助衬垫位于沟槽上方，并且可下陷至沟槽中。

[0070] 如可以在图5中看出，第一双极板102的阳极板180的阳极表面接触阳极GDL 210的底部表面；阳极GDL 210的顶部表面接触4层MEA 418的底部表面；并且4层MEA 418的顶部表面接触第二双极板502的阴极板582的阴极表面。

[0071] 阳极板580与阴极板582之间的空腔584的剖视图展示于图5中。从图1的描述中应认识到进入第二双极板502的冷却剂/氧化剂可经由未在图5中展示的开口来接近阴极板582中的流体流动通道506。以这种方式，所需氧化剂提供至4层MEA418的阴极GDL层。

[0072] 在一些实例中，双极板102的几何形状可包括提供与GDL 210、418接触的不同表面区域的特征。举例来说，流体流动通道106的尺寸可沿着双极板102的长度且/或横跨双极板102的宽度而变化。以这种方式，与流体流动通道之间的相应GDL 210、418接触的阴极表面和/或阳极的表面积也沿着或横跨双极板102而变化。替代地或另外，阴极板182中的开口186的尺寸可沿着双极板102的长度且/或横跨双极板102的宽度而变化。以这种方式来改变双极板102的特征的尺寸可允许调整电极表面上的电极活性以便改进电极效率。

[0073] 图6至12示意性地示出根据本发明的一个实施方案可如何构建燃料电池板组件.[0074] 图6示出提供至建造点的双极板102的条带。可以看出双极板102在此实例中具有两个端口104、622。第一端口104是如以上详细论述的入口。第二端口622可为出口或入口。在一些实施方案中，在燃料电池中的与氢气的反应的化学计量效率大于一，因此第二端口622应用作出口以便提供用于产物水管理的贯通流。在其它实施方案中，如果化学计量效率和/或水管理技术允许，第二端口622也可为入口。

[0075] 双极板可包括单独阳极板602a和阴极板602b，其只在双极板102进入建造点之前不久连接在一起，例如电阻、激光或粘着剂粘合在一起。这在图6中展示为阳极板602a和阴极板602b最初单独地提供。

[0076] 如也可在图6中所见，阳极板和阴极板的纵向边缘可为波纹状以为双极板提供额外支撑。举例来说阳极板中的波纹可与阴极板中的波纹对齐并且抵靠以便经由双极板的厚度来提供额外支撑。阳极板中的波纹可被称为阳极板波纹692并且阴极板中的波纹可被称为阴极板波纹694。由阳极板波纹和阴极板波纹界定的孔经由多个冷却剂/氧化剂入口和多个冷却剂/氧化剂出口来提供阳极板与阴极板之间的空腔的通路。

[0077] 使用这些波纹可形成刚性平台以抵抗由燃料电池组件中的垫圈施加的力所引起的偏转，但是仍然允许阴极氧化剂和冷却空气的不间断的通气道。

[0078] 阳极GDL 210的堆叠和4层MEA418的堆叠定位于建造点的任一侧。

[0079] 图7展示第一阳极GDL 210已经从堆叠中获取以准备用与图2展示相同的方式定位于双极板上。应认识到此操作和以下操作可为自动的。图8展示阳极GDL 210位于双极板102上的适当位置。

[0080] 图9展示粘着剂分配器930位于阳极GDL 210和双极板102上方的适当位置处。

[0081] 图10展示由粘着剂分配器930分配的三道粘着剂314、316、1040。第一道314和第二道316与参照图3所描述的相同。在图10中还展示提供围绕第二端口622的连续环的第三道粘着剂1040。这与第一道粘着剂314提供围绕第一端口104的连续环的方式相同。

[0082] 图11展示4层MEA已经从堆叠中获取以准备用与图4中展示的相同的方式定位于双极板102和阳极GDL 210上。图12展示位于双极板102和阳极GDL 210上适当位置的4层MEA418。

[0083] 应认识到由图6至12示出的每个构建步骤可在相同建造点执行。

[0084] 图13阐明由图6至12示出的构建方法以使得燃料电池堆叠可装配在一起。图13示出与图6至12中所示出的相同的双极板102条带、阳极GDL 210堆叠和4层MEA 418堆叠。另外，图13展示燃料电池堆叠的顶部端板的两个部件堆叠1350、1352和燃料电池堆叠的底部端板的两个部件堆叠1354、1356。在开始构建燃料电池板组件之前，将来自底部端板的堆叠1354、1356的板定位于建造点，并且当燃料电池堆叠已经建造至所需大小时，将来自顶部端板的堆叠1350、1352的板定位于建造点的燃料电池板组件的顶部。然后，燃料电池堆叠可从建造点移动，如图13中以参考符号1362所展示。

[0085] 最后，夹具1358、1360可连接至燃料电池堆叠1362的每一侧以在预定工作尺寸下将燃料电池板组件保持在一起以便提供完整燃料电池堆叠1361。

[0086] 燃料电池堆叠1361的一个侧面可被称为冷却剂/氧化剂入口端面1363，其包括双极板的第一外围边缘中的入口。相反侧面可被称为冷却剂/氧化剂出口端面1365，其包括双极板的第二外围边缘中的出口。根据以上描述，应认识到氧化剂经由冷却剂/氧化剂入口端面1363进入燃料电池堆叠，穿过空腔以使阳极和阴极板冷却或经由阴极板中的开口暴露于阴极GDL，然后任何未消耗的冷却剂/氧化剂经由冷却剂/氧化剂出口端面1365离开燃料电池堆叠。

[0087] 图14示出根据本发明的一个实施方案构建燃料电池堆叠的替代方法。在此实例中，阳极GDL、4层MEA和端板部件以条带形式供应并且正好在拾取和安置过程之前分割。

[0088] 图15示出根据本发明的一个实施方案的燃料电池堆叠1500。燃料电池堆叠的顶部端板1570包括两个孔1572、1574，其分别与燃料电池板组件的每一末端处的端口(在图15中未展示)流体连接。应认识到如果需要，类似孔可提供于底部端板1576中。

[0089] 图16示出根据本发明的另一个实施方案的双极板1600。在图16中，阴极板1682展示于顶部，与其中阴极板展示于底部的图1的双极板102相反。图16的双极板的阴极板中的开口的布置不同于图1所展示的布置并且可改进阴极板1682的阴极表面处的空气暴露。亦包括在图16的双极板1600中的是阻碍进气口与出气口之间的直接空气流动的任选挡板1653，从而进一步改进阴极板1682的阴极表面上的空气流动。进一步细节在以下提供。

[0090] 在此实例中，第一流体流动通道1606a具有阴极板1682中的入口孔1658和相反封闭端1659。封闭端不具有出口孔。第二流体流动通道1606b具有阴极板1682中的出口孔1654和不具有入口孔的相反封闭端。通过开口11658、1654的此布置，空气经由相邻气体扩散层(GDL)(在图16中未展示)从第一流体通道1606a传送至第二流体流动通道1606b。此空气流动方向在图16中由箭头1660展示。导致空气以这种方式在流体流动通道1606a、
1606b之间流动可改进将空气提供至相关联膜电极组件(未展示图16)的阴极侧的均匀性。

[0091] 任选地，可提供引导双极板的第一外围边缘上的进气口和双极板的第二外围边缘上的出气口之间的空气流动的障碍物1653以便增加进气口1658处的空气压力，从而促进空气经由GDL从第一流体流动通道1606a流至第二流体流动通道1606b。在此实例中的障碍物是挡板1653，其对于从阳极板与阴极板之间的空腔1657到出气口的空气流动提供限制。

[0092] 图16的双极板1600可被认为提供穿过阴极GDL的强制扩散。至少部分地，这可通过添加挡板1653以便部分地遮掩在进气口与出气口之间提供直接流动路径的冷却通道1657来实现。此流动路径是直接的，因为它未穿过阴极板1682中的任何开口11658、1654。

[0093] 双极板1600可被认为具有进气口与出气口之间的三个流动路径：

[0094] 完全由阳极板180和阴极板182封闭的第一流动路径1655、1651，所述第一流动路径遇到如以上论述的挡板1653；

[0095] 由阳极板180和阴极板182完全封闭的第二流动路径1656，所述第二流动路径未遇到挡板1653并且可被称为直通冷却通道；和

[0096] 第三流动路径1655、1660、1652，其穿过阴极板1682的第一流体流动通道1606a中的进气口1658和第二流体流动通道1606b中的出气口1654以便使空气暴露于阴极板1682的阴极表面。

[0097] 与第二(直通冷却)通道1656相比，第一流动路径1655、1651和第三流动路径1655可在稍微升高压力下运作。开口/孔1658、1654可为横跨双极板1600的相反特征，以便成为阴极流场中的通路的入口和出口孔。交替流体流动通道1606a可具有进气口1658。
其它/交错流体流动通道1606b可具有出气口1654。

[0098] 进气口与出气口1658与1654之间的后续压力差可促进双极板1606的阴极表面上的空气流动。类似地，挡板1653可定位于沿着双极板1600的交替冷却通道1656中。

[0099] 图16的实施方案可实现三个变量的成比例的调整：

[0100] 1.沿着第二流动路径1656的直通冷却空气的量；

[0101] 2.沿着第三流动路径1660的扩散空气的量；和

[0102] 3.沿着第一流动路径1651的冷却/反应空气与沿着第三流动路径1660的扩散空气的比率。

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