TW201409819A - 燃料電池堆疊總成 - Google Patents

Abstract

一種燃料電池疊總成包括在一堆疊中的複數的燃料電池，該堆疊界定出二個相對的平行端面。該堆疊的每個相對的端面處設有一個端板總成。該等端板總成被耦接在一起，用以藉此將在該堆疊中的燃料電池保持在壓縮狀態下。該等端板總成的至少其中之一，且較佳的是二個端板總成皆包括：一界定出一主壓縮面的主板；一界定一從屬壓縮面的從屬板，該從屬壓縮面係面對該主壓縮面並且與該主壓縮面處於壓縮關係之中；以及一個塑性或黏塑性交界面，其配置在該主壓縮面與該從屬壓縮面之間。該塑性或黏塑性交界面可以由一個沿著該交界面的一個周圍邊緣延伸的圍阻結構所劃界。

Description

燃料電池堆疊總成

本發明係關於適合於組裝電化學燃料電池疊的方法及裝置。

燃料電池疊包括一系列的個別的燃料電池，其一層一層地建立成一疊配置。每個電池本身可以包括各種分層的元件，例如聚合物的電解質薄膜、氣體擴散層、流體的流動板件及用於保持流體緊密並且將流體燃料及氧化劑分配提供給該薄膜的主動表面的各種密封氣墊。在該疊的每個端面處，藉由繫桿而耦接在一起的一對壓力端板在傳統上係被用來將該堆疊保持在一起並且保持在該堆疊的電池上的壓縮作用。

最重要的是，由該等端板施加於該燃料電池疊的端部的壓力在該堆疊的表面各處係足夠均勻，使得該堆疊的全部的個別元件係保持在與彼此的適當壓縮關係之中。特別是密封襯墊在每個燃料電池的整個區域各處必須被保持於適當的壓縮，用以確保流體的流動路徑可以被適當地界定，使得燃料及/或氧化劑可以被正確地運送到每個電池的主動表面，並且不會洩漏。

傳統上，可以藉著提供結實且堅固的端板，其能夠在該堆疊端部的整個表面各處保持足夠過度的壓力，來維持均勻的壓力。這會產生大而重的端板來確保這些端板不會在必要的壓力下產生顯著的扭曲，並且不會不均勻地施加壓縮作用力。使用大而重的端板會導致比所需更重且更大的燃料 電池疊。一種替代方法是使用重量較輕的端板，但是要提供額外的機構來減輕當應用壓縮作用力時所產生的端板結構扭轉的效果。這可以是一個墊片，其對中地定位在一端板與一第一內部的堆疊元件之間。

描述在美國專利案US 6040072之中的一種方法係使用圍繞燃料電池疊的帶子或綁帶，用以經由該等端板以及一陣列的可調整元件來傳送負載，該等可調整元件係控制壓縮負載的分布，用以將夾持機構的尺寸大小及重量減少到最低程度。

在美國專利案US 2006/0194094中所描述的另一項方法係使用具有一個壓力護罩及一個承載板的端板，該壓力護罩係朝向該堆疊凸出地彎曲，該承載板則作用如同一個過渡元件，用來將壓縮作用力傳送到該燃料電池疊的一個平面元件。

這二個文件均承認了保持均勻的壓力分布的重要性。

當燃料電池在操作時所存在的一項問題是，該燃料電池疊的溫度會顯著地提升。結果，會發生燃料電池疊的熱膨脹而造成端板上的負載的改變，並且因此改變了扭轉的程度。這可能會不利地影響該等端板的扭轉的補償的機制，使得在該燃料電池疊的所有操作狀態之下在該堆疊各處不再施加均勻分布的作用力。

本發明的一項目的是提供一種改良的方式來確保在變化的狀態下一燃料電池疊的端面各處有良好的壓力分布。

根據一項觀點，本發明提供了一種燃料電池疊總成包括：在一堆疊中的複數的燃料電池，該堆疊界定出二個相對的平行端面；該堆疊的每個相 對的端面處設有一個端板總成，該等端板總成被耦接在一起，用以藉此將在該堆疊中的燃料電池保持在壓縮狀態下；其中該等端板總成的至少其中之一包括：一界定出一主壓縮面的主板；一界定一從屬壓縮面的從屬板，該從屬壓縮面係面對該主壓縮面並且與該主壓縮面處於壓縮關係之中；以及一個液壓的、塑性的或黏塑性的交界面，其配置在該主壓縮面與該從屬壓縮面之間。

該交界面可以是一種黏塑性材料。該黏塑性材料可以是一種賓漢塑膠。該交界面可以包括一個大體上平面的或彎曲的輪廓的層，其係由一個沿著該交界面的一個周圍邊緣延伸的圍阻結構所劃界。該圍阻結構可以是一個耦接到該主壓縮面且耦接到該從屬壓縮的周圍密封件。該周圍密封件可以包括O型環密封件。

該交界面可以包括一配置在一個圍阻結構之內的液壓流體。該圍阻結構可以是一個填充有液壓流體的囊袋。該囊袋可以被耦接到從屬板或是與該從屬板形成一體。該從屬板可以與該堆疊的一個端部元件形成一體。該從屬板可以包括該燃料電池疊的一個收集器板。

該主壓縮面可以具有相對於彼此成一個優角(優角)的一個第一部分及一個第二部分，並且該從屬壓縮面可以具有相對於彼此成鈍角的對應的第一部分及第二部分，並且該塑性或黏塑性交界面可以包括一個介於各自之第一部分之間的第一交界面區域以及一個介於各自之第二部分之間的第二交界面區域。該等第一和第二交界面區域可以是分開的並且每個區域都 由一個分開的圍阻結構所劃界。可以選擇該等優角及鈍角以使得該主壓縮面及該從屬壓縮面的個別部分在將一負載應用到該等端板總成之前是非平行的，然而在應用負載將該等燃料電池保持在壓縮狀態下的情況下，在該主板中的彎曲力矩係導致該主壓縮面及該從屬壓縮面藉著該主板的扭轉而變成大體上、或更大程度的彼此平行關係。該從屬板可以包括一對分開的元件，每個元件係藉定出該第一部分及該第二部分的其中之一。該主壓縮面可以界定出一個凸出表面，該凸出表面被建構成使得在應用負載將該等燃料電池保持在壓縮狀態下的情況下，在該主板中的彎曲力矩係導致該主壓縮面及該從屬壓縮面變成大體上、或更大程度的彼此平行關係。該從屬壓縮面可以界定出一個凸出表面，該凸出表面被建構成使得在應用負載將該等燃料電池保持在壓縮狀態下的情況下，在該主板中的彎曲力矩係導致該主壓縮面及該從屬壓縮面變成大體上、或更大程度的彼此平行關係。該主板可以是從一種金屬形成的並且該從屬板可以是從一種非金屬材料形成的。該從屬板可以在至少一界定出一個橫向延伸部分的側邊上從該主板處橫向地延伸，該橫向延伸部分包含有至少一個流體分布通道，其係與一個穿過在該堆疊中的複數的燃料電池的流體分布通道相連通。該燃料電池疊總成可以包含將端板總成耦接在一起來將該堆疊中的該等燃料電池保持在壓縮狀態下的繫桿，該等繫桿延伸通過主板及從屬板並且被配置成朝向該橫向延伸部分的內部。該等二個端板總成均可以包括一個主板及一個從屬板，以及一個塑性或黏塑性交界面，如上文所述者。

根據另一項觀點，本發明提供了一種形成燃料電池疊總成的方法，該方法包含： 將複數的燃料電池形成一堆疊，該堆疊界定出二個相對的平行端面；將一端板總成的一從屬板定位在該堆疊的一個端面處，該從屬板具有一個從該堆疊面向外的從屬壓縮面；將一個液壓的、一個塑性的或是一個黏塑性的交界面定位在該從屬壓縮面上；將一界定出一主壓縮面的主板定位在該塑性的或黏塑性的交界面上，使得該塑性或黏塑性交界面係配置在該主壓縮面與該從屬壓縮面之間；將一個第二端板總成定位在該堆疊的相對的端面處；將該等端板總成耦接在一起，用以將該等燃料電池以及端板總成帶入壓縮關係之中並且用以將該堆疊保持在壓縮狀態下。

現在將以舉例的方式並且參照隨附圖式來描述本發明的實例，在圖式之中：圖1說明了一個燃料電池端板總成的分解立體圖，該燃料電池端板總成包含有一個主板，一個從屬板及一個介於該主板與從屬板之間的黏塑性交界面；圖1a說明了主板及從屬板的示意剖面圖，其說明了壓縮表面的角度關係；圖2說明了組合好的燃料電池疊的一端部的示意立體圖，該燃料電池疊結合了與圖1的端板總成相似的端板總成；圖3說明了一個替代的燃料電池端板總成的示意、部分切開的立體圖，該燃料電池端板總成包含有一主板，一從屬板及一介於該主板與該從屬板 之間的黏塑性交界面；圖4說明了圖3的燃料電池端板總成的剖面圖；圖5說明了一組合好的燃料電池疊的示意立體圖，該燃料電池疊結合了不同於圖1的替代性端板總成；圖6說明了一液壓流體囊袋的(a)立體圖，(b)部分剖面圖，(c)平面圖，及(d)邊緣視圖；及圖7說明了整合於一從屬端板上的液壓流體囊袋的(a)立體圖，(b)部分剖面圖，(c)邊緣視圖，(d)平面視圖及(e)沿著直線A-A所取的剖面圖。

燃料電池端板總成1的第一實例係以分解圖顯示在圖1之中。該端板總成1包括一主板2及一從屬板3。該主板2界定一主壓縮表面4，在這項實例之中該主壓縮表面4包括一第一部分5及一第二部分6。該等第一及第二部分係相對於彼此形成鈍角，並且更特別的是如圖1a所示的，在一個介於第一與第二部分之間的頂點7處，在該等第一與第二部分5，6之間有一個優角θ_M。該從屬板3具有一個對應的從屬壓縮表面8，其係背對圖1的觀看者。該從屬壓縮表面8也包括一第一部分9及一第二部分10，該等部分在圖1之中只能看到邊緣。從屬壓縮表面8的第一和第二部分也是彼此形成鈍角，並且更特別的是如圖1a所示，在一個介於第一與第二部分之間的頂點11處，第一與第二部分9，10之間有一個鈍角θ_S。雖然該從屬板3如圖所示的係一個在圖1之中的單一實體，其可以形成為二個部分(例如，二個半部)，每個部分界定出從屬壓縮表面8的第一部分9和第二部分10的其中之一。該等二個半部可以在該頂點11處緊靠。

介於該主壓縮表面4與該從屬壓縮表面8之間，設有一黏塑性交界面12。在圖1的配置之中，該黏塑性交界面被分成第一交界面區域13和第二交界面區域14。在圖1之中，只是為了清楚說明的目的，所示的第二交界面區域係從主壓縮表面4的第二部分分開。該黏塑性交界面12係由一圍阻結構所劃界。在所示的實例之中，有O型環密封件15，16形式之分開的圍阻結構，該等O型環密封件15，16係分別圍繞各自的交界面區域13，14的一個周圍邊緣並且延著該周圍邊緣而延伸。每個O型環部分地分別平放在各自的主板中之凹部、退縮部、凹槽、凹陷部或通道17之內，並且亦部分地位於在從屬板中之凹部、退縮部、凹槽、凹陷部或通道之內(無法在圖1中看出)。每個O型環提供了一個抵靠主壓縮面及從屬壓縮面的周圍密封件。更大體上地，一個O型環及一個保持特徵(例如，主壓縮面或從屬壓縮面其中之一的凹部、退縮部、凹槽、凹陷部或通道)可以被視為圍阻結構.

該從屬板3包含一平面表面18，其被建構成與一疊燃料電池的一端面相接合。該平面表面18可以是不均勻地平坦或是可以包括一系列的壓力元件，該等壓力元件本身界定出分布在該板件區域各處的一系列平面壓力表面，其係共同地界定出該平面表面18。

該從屬板3也可以包括一些流體分配結構19，用於以已知的方式運送該堆疊中的電池之中的燃料及/或氧化劑。該主板2和該從屬板3二者均包含用於讓繫桿22(該等繫桿的末端可以在圖2之中看到)穿過的一些開孔20，21，用於組合該堆疊集用於將該堆疊保持在壓縮狀態下。該主板2可以被形成為如同一個開放的電池結構，其具有空洞23及連接肢24，以針對任 何給定的強度有重量較輕的構造。

參照圖2，一端板總成1被應用於一燃料電池疊25的每個端部，該燃料電池疊的一個端部顯示在圖2之中。該燃料電池疊25包括複數的燃料電池26(並未被分開地顯示，而是將該燃料電池疊25建造成每個電池係平行於該從屬板平面表面18)。該疊電池因此界定了二個相對的平行端面，每個平行端面與各自的一個從屬板相接合。一組繫桿22係通過每個端板總成1並且將該等端部總成結合在一起，藉此壓縮在該堆疊25中的電池26。

回來參照圖1，該黏塑性交界面12較佳地從任何塑性或黏塑性材料形成，在將燃料電池疊保持在正確構造中，亦即，在燃料電池疊的全部層均處於適當的接觸狀態並且全部的襯墊密封件都在運作的所需的壓縮狀態下，該材料能夠限制或抑制塑料流動於該主壓縮表面4與該從屬壓縮表面8之間。用語「有限的塑料流動」是要涵蓋數種情況，至少包括以下的情況：

(i)塑性或黏塑性材料層12的固有的塑料流動係受到圍阻結構的約束，使得該材料無法逃脫出由主壓縮表面4、從屬壓縮表面5及圍阻結構(例如，O型環15，16)所界定的邊界，並且因此塑料的流動受到限制以防止材料從主板與從屬板之間逃脫出。

(ii)塑性或黏塑性材料的固有結構的整體性足以確保：該材料的塑料流動在運用於燃料電池疊的正常的壓縮作用力下不足以使得該材料可以從主板與從屬板2，3之間逃脫出。

(iii)上述(i)及(ii)二者的組合。

在每種情況下，塑性或黏塑性交界面的表現係使得其能夠在以下情況下局部地其本身重新分布：(a)在該堆疊的組合期間於壓縮作用力應用到 端板總成的情況下；(b)主板或從屬板於負載情況下的任何彎曲的情況下；及(c)在燃料電池的正常操作期間造成堆疊的熱膨脹及後續端板結構的扭曲或扭曲的變化，包括在燃料電池上之電負載的改變期間來自於熱循環的反覆熱膨脹/收縮。

該交界面材料12較佳地具有足夠的固有結構整體性，用以使得該材料可以在組合期間被全然地定位好，並且也有可能的是在重新組合成單一的能夠操控的可以自行支撐實體的期間該材料可以被移除及重新定位。

可以替代地使用液壓的交界面來取代塑膠或黏塑性材料。用語「液壓的交界面」是要用來涵蓋包含一個受控體積的液壓流體的交界面，在被應用於該等端板總成的壓縮作用力之下，該液壓流體可以於該受控體之內將其自身重新分配，使得壓力可以用一種與上文的塑性或黏塑性交界面一起描述的類似方式被均勻地在主板與從屬板之間傳送。液壓交界面的實施例包括那些使用水、甘油或其他已知的液壓流體，在主板與從屬板之間所經歷到的壓力範圍之內，這些流體一般來說是具有非常低的可壓縮性或是非可壓縮的。適合於與液壓流體一起使用(且亦與塑性或黏塑性材料一起使用)的圍阻結構的實施例包括可撓性囊袋，其可以從任何適當的可撓性材料形成，例如橡膠或金屬。一項實施例顯示在圖6之中。

圖6顯示出一個液壓流體囊袋60，其包含一對金屬薄片61，62，此等薄片可以用雷射熔接在一起來形成在周圍邊緣64處的接縫63。該金屬薄片61，62因此一起在其之間界定出一個液壓的流體凹穴65。該液壓的流體66填滿了此凹穴65。如將於下文中進一步討論的，如此的囊袋配置也可以被用來將塑性或黏塑性材料容納於其中。在所示的實施之中，該囊袋可以是 從0.2mm厚度的金屬薄片61，62製造的，用以形成一個0.6mm厚度的凹穴65。這些厚度可以經過調適以配合任何特殊的燃料電池總成，用以提供足夠的壓縮強度及厚度來容納端板的屈曲。

包含有液壓的、塑性或黏塑性交界面係使得材料可以使其自身局部地重新分配，用以調適主壓縮表面及從屬壓縮表面的分歧。此種局部化的分歧可能會隨著壓縮作用力因為變化的熱膨脹的結果所產生的改變而產生。這種局部的材料重新分配確保了隨之發生的由從屬板表面18應用到燃料電池疊的不均勻壓力可以被減少、降低到最低程度或甚至是被消除。該交界面係使得主板與從屬板之間的分布的壓力成為一致的。

形成該交界面12的塑性或黏塑性材料可以選擇自任何的適當材料材料，例如丙烯酸油灰、矽樹脂糊狀物、礦物或人造油脂等等。用於交界面12的其中一種較佳等級的材料為賓漢(Bingham)塑膠。較佳地，該塑性或黏塑性材料選自一種具有剛性、半剛性或是在低應力下能自行支撐的主體的材料，用於容易組裝端板，但是該材料在高應力下如同一種黏性流體般地流動。然而，可以使用其他材料，像是粉末(例如，粉末狀大理石、粉末狀塑膠)，並且如果有需要的話，該材料可以被容納在如上文中與液壓流體一起描述的囊袋或其他圍阻結構之內。不需要具有剛性、半剛性或自行支撐性質的材料可以被提供成為冷凍元件，用於組裝、使得自動組裝燃料電池更加容易。

在該等較佳實例之中，黏塑性材料12係以一種液壓狀態在該主板2與從屬板3的壓縮表面4，8之間流動，並且以該等O型環15，16被容納在一個預定的體積之內。無論壓縮表面4，8相對於彼此的關係為何，液壓壓 力被均勻地分布。

這種配置的實質上的益處可包括(i)介於在燃料電池疊總成中的每個電池之間及在燃料電池疊總成中的每個電池之內的密封件的整體性；(ii)即便當變化的負載被應用到該堆疊總成，例如由製造的差異所導致者以及由燃料電池疊的正常操作參數所造成的變化，在整個電極區域都有均勻的界面阻抗；(iii)在熱循環作用的影響下在整個電極區域的均勻界面阻抗。

該端板總成有助於一種重量輕的端板設計，該設計補償了端板結構在變化負載之下的扭曲，並且當熱及其他機械作用力正在循環整體的壓縮負載時將均勻分布的作用力供應到一堆疊總成。該端板總成可以容許特定堆疊的壓縮微調，而不會危及每個電池相對於其相鄰電池的平行關係。

大數目的端板總成的設計受益於上文所描述的液壓的、塑性或黏塑性交界面。非窮舉性選擇的替代設計係如下文所述。

圖1說明了一種主端板及從屬端板的設計，其中該等板件2，3係經過刻面處理而包括第一部分5及第二部分6，該第一及第二部分每個都是平面的，但是配製成相對於彼此成一鈍角。在一項替代性的構造之中，第一部分5及第二部分6每個都不需要是平面的而可以是彎曲表面，例如，各個部分可以呈現出在y-方向中是一凸出表面，亦即，描述出當沿著從該頂點7到該等板件之接近開孔21的周圍邊緣前進時向外延伸的曲線。例如，當如於圖1所示的x及y方向二者中沿著該表面前進時，該等彎曲表面可以是在一個方向中彎曲的(例如，凸出或凹入)或是在二個正交方向中彎曲的。

介於第一部分5與第二部分6之間的過渡區域可以是如圖2所示的平順的，圓形的過渡部分27。該主壓縮表面4及該從屬壓縮表面8可以是平 順的彎曲輪廓，而在x方向及/或y方向中均沒有平面的部分。

該主板2及該從屬板3可以被預形成，使得當該等板件在解除壓縮時，該主壓縮表面4及該從屬壓縮表面8可以是彼此非平行的。舉例而言，主板2的優角θ_M及從屬板的鈍角θ_S可以是加起來會大於360度的非相配合的角度，使得當該等板件解除壓縮時，主壓縮表面的第一和第二部分5，6係從各自的從屬壓縮表面的第一及第二部分9，10分離開。分離的大小可以被計算出來，使得當該堆疊的正確壓縮角度係被該主板2使用繫桿22所施加時，在該主板之中的彎曲力矩係導致壓縮表面4，8或是壓縮表面5，6，9，10的個別部分藉著主板的扭曲而變成比較接近而為平行的、大體上平行的或是完全是平行的。

該主壓縮表面及該從屬壓縮表面可以是平坦的，亦即，不具有彎曲部分且不具有彼此成鈍角的部分。參照圖3及圖4，一個端板總成30包括一主板32及一從屬板33。該主板32係一平面板件且包括一平面的壓縮表面34。該從屬板33係一平面板件且包括一平面的壓縮表面38。介於該等壓縮表面34，38之間係設置有一彈性或黏塑性交界面12，其係由一個配置在一凹部37之內的O型環密封件15所接界。在此配置之中，所示的該圍阻結構係一個在該從屬板中的退回部39，其界定出該從屬壓縮表面的有效邊緣。該退回部39限制了O型環15的運動並且藉此侷限了彈性或黏塑性材料12。將可以看出的是，在該O型環15的邊界外側的主板32及從屬板33的周圍邊緣並不會形成處於彼此的壓縮關係之中的壓縮表面的部分，因為它們並不會會合並且被充分地分開，用以當端板總成中產生扭曲時促成各自的板件的非平行的姿態。即便有任何此種非平行關係，出現在該堆疊的 從屬板33的平面表面18仍然可以將均勻的壓縮提供到該堆疊。此端板總成30及其黏塑性交界面12的運作係類似於與圖1一起所描述者。

該主壓縮表面和該從屬壓縮表面的其中之一的輪廓可以是一曲線。參照圖5，一個端板總成50包括一個主板52和一個從屬板53。該主板52當被製造時係平面的板件並且當被解除壓縮時係包括一平面的壓縮表面54。該從屬板53是一彎曲的凸出板件並且包括一彎曲的凸出壓縮表面58。當該主板52被繫桿22耦接到從屬板58並且被耦接到該堆疊25的板件26時，在該主板52上的壓縮作用力會產生主板繞著從屬板53的凸出表面的彈性扭曲。這係將該主壓縮面和該從屬壓縮面帶入彼此大體上平行的關係之中。 這提供了一種在該從屬板的壓縮表面上的更加均勻的作用力分布。介於該等板件的壓縮表面54，58之間係放置有一個彈性或黏塑性交界面12，該交界面12係以類似於與圖1到圖4(無法在圖5中看出)所描述的方式由一個O型環密封件15所劃界。在這種情況中，該黏塑性交界面提供了一種彎曲的面際層，其係遵循著從屬板的凸出表面的輪廓。除此之外，此端板總成30及其黏塑性交界面12的操作係類似於與圖1中所描述者。

雖然圖5顯示出一個從屬板53，其具有一個壓縮表面58，該壓縮表面細在一個方向(y-方向)中彎曲(例如，凸起)並且在正交(x)方向中是平面的，該壓縮表面58可以在x-及y-方向二者中彎曲。考慮任何繫桿22的固定中心的最佳壓力分布以及彈性主板及/或從屬板的特性以及彈性或黏塑性交界面，精確的彎曲輪廓可以被調整。

本文中所描述的彈性或黏塑性交界面對於大型的燃料電池疊來說係特別有效率。當一個堆疊是從只有一些電池或甚至數十個電池形成時，在熱 循環期間電池在端板所施加的壓力上的累積效果可能是相當小或是緩和的。然而，在較大的堆疊中，例如，在192個電池的堆疊中，來自熱循環的總厚度變化可能是多達1mm或更多。這種變型可以藉著增加在整個堆疊的襯墊的壓縮及/或藉著端板中的扭曲而以傳統的方式來加以調整。該液壓、塑性或黏塑性交界面可以被製做成足夠厚，用以在不管是該燃料電池疊的尺寸大小為何的情況下容納主板及/或從屬板的預期彎曲量。

較佳的是，一燃料電池疊的二個端部均具有一個如上文所描述的其中一項實例的端板總成，但是將可以了解的是，如果使用上文所描述之端板總成的堆疊總成的只有其中一端部及其他端部具有傳統式的端板，可以達成至少一些益處。

在較佳的配置之中，該主板係為了強度及剛性的緣故而從金屬材料形成，而可能地在一些實例之中則容許在將該堆疊放置於壓縮狀態下時有適度的及/或可預期量的彈性變形。該從屬板較佳地是從一種剛性的非彈性、非金屬材料形成的，該材料在壓縮狀態下將會保持其形狀並且將壓縮作用力均勻地從交界面12分佈到平面表面18。

當該從屬板包含至少一個流體分配結構(通道)19的情況，如在圖1及2中以實例說明的，這些流體分配結構較佳的是橫側地配置在繫桿22定位處外部。如圖所示，該從屬板3係從該等壓縮表面4，5橫向地延伸(如在y方向中所示者)並且在界定出一橫向延伸部分的主板2外側橫向地延伸於該等繫桿之外並且於該主板之外。這是有益的，因為由該等繫桿所施加的壓縮係被保持近可能地接近需要均勻壓力分布的電池邊緣的區域。該流體分布通道19係與一向下延伸到該堆疊側邊的流體分布通道相連通，並 且如此對於精確地受到控制的均勻壓力分布的需求會比較小。

該從屬板3的功能可以與該燃料電池疊最末端的元件整合。在一些燃料電池疊的配置之中，在一堆疊中的最後的元件可以是一收集器板件，其比在該堆疊中的其他板件(例如，陽極板，陰極板或雙極板)稍微更厚。如此的在該堆疊中的收集器板件，或其他最後的元件，可以被用來形成如被界定於該堆疊中的從屬板的功能。

圖7顯示出一種配置，在該配置中一液壓流體囊袋與一從屬板70形成一體，例如，其中該從屬板係形成該囊袋71的一壁部。在此配置之中，一金屬薄片72係被雷射或阻抗熔接到該從屬板70的表面74來形成接縫73。一個凹穴75係藉此形成並且以液壓流體填充。藉著使用一個被鑽孔在該從屬板中的填料口(未顯示於圖中)，且該填料口在填料之後被密封起來，該凹穴75可以用液壓流體來填充。或者，該凹穴75可以在最後的接縫熔接之前被填充。舉例而言，該凹穴75可以透過一基底熔接部中的一個缺口被填滿，然後該熔接處係使用較大元件的質量來完成，用以使熱量散出。該凹穴也可以被用來限定如上文所討論的塑膠或黏塑性材料，而不是液壓流體。該從屬板70可以是在該堆疊中的一個最後的元件，例如，如上文所討論的電流收集器板件。可以使用其他的可撓性材料來取代金屬薄片。

雖然上文描述的實例是關於一種質子交換薄膜(PEM)燃料電池，用於將氫及氧化劑轉換成電能，上文所描述的概念可以被立即地應用於其他燃料電池的技術。特別是，其他類型的燃料電池典型上是在甚至比PEM燃料電池更高的溫度下操作的，並且因此熱循環對於可能是要調適的甚至更大的問題。

其他實例是要落入隨附的申請專利範圍的範圍之內。

1‧‧‧燃料電池端板總成

2‧‧‧主板

3‧‧‧從屬板

4‧‧‧主壓縮表面

5‧‧‧第一部分

6‧‧‧第二部分

7‧‧‧頂點

8‧‧‧從屬壓縮表面

9‧‧‧第一部分

10‧‧‧第二部分

11‧‧‧頂點

12‧‧‧交界面

13‧‧‧第一交界面區域

14‧‧‧二交界面區域

15‧‧‧O型環密封件

16‧‧‧O型環密封件

17‧‧‧凹部、退縮部、凹槽、凹陷部或通道

18‧‧‧平面表面

19‧‧‧流體分配結構

20‧‧‧開孔

21‧‧‧開孔

22‧‧‧繫桿

23‧‧‧空洞

24‧‧‧連接肢

Claims (22)

1. 一種燃料電池疊總成，其包含：在一堆疊中的複數的燃料電池，該堆疊界定出二個相對的平行端面；在該堆疊的每個相對端面處的一端板總成，該等端板總成係被耦接在一起，用以藉此將在該堆疊中的燃料電池保持在在壓縮狀態下；其中該等端板總成的至少其之一包括：一主板，其界定一主壓縮面；一從屬板，其界定一從屬壓縮面，該從屬壓縮面係面對該主壓縮面並且處於與該主壓縮面的壓縮關係之中；及一液壓、塑性或黏塑性交界面，其配置在該主壓縮面與該從屬壓縮面之間。
2. 如申請專利範圍第1項的燃料電池疊總成，其中，該交界面係一種黏塑性材料。
3. 如申請專利範圍第2項的燃料電池疊總成，其中，該黏塑性材料係一種賓漢(Bingham)塑膠。
4. 如申請專利範圍第1項的燃料電池疊總成，其中，該交界面包括一個大體上平面的或是彎曲的輪廓層，其係由一個沿著該交界面的一個周圍邊緣延伸的圍阻結構所劃界。
5. 如申請專利範圍第4項的燃料電池疊總成，其中，該圍阻結構係一耦接到該主壓縮面且耦接到該從屬壓縮面的周圍密封件。
6. 如申請專利範圍第5項的燃料電池疊總成，其中，該周圍密封件包括一O型環密封件。
7. 如申請專利範圍第1項的燃料電池疊總成，其中，該交界面包括配置在一圍阻結構之內的液壓流體。
8. 如申請專利範圍第7項的燃料電池疊總成，其中，該圍阻結構係一填充有該液壓流體的囊袋。
9. 如申請專利範圍第8項的燃料電池疊總成，其中，該囊袋係被耦接到該從屬板或是與該從屬板成為整體。
10. 如申請專利範圍第1項的燃料電池疊總成，其中，該從屬板與該堆疊的一端部元件成為整體。
11. 如申請專利範圍第10項的燃料電池疊總成，其中，該從屬板包括該燃料電池疊的一個收集器板件。
12. 如申請專利範圍第1項的燃料電池疊總成，其中，該主壓縮面具有一第一部分以及一第二部分，該等第一及第二部分係彼此成一優角；並且其中該從屬壓縮面具有一對應的第一部分及第二部分，該等第一及第二部份係彼此成一鈍角，並且其中該塑性或黏塑性交界面包括一介於個別的第一部分之間的第一交界面區域以及一介於各自的第二部分之間的第二交界面區域。
13. 如申請專利範圍第12項的燃料電池疊總成，其中，該第一及該第二交界面區域係分開的並且每個區域係被一個分開的圍阻結構所劃界。
14. 如申請專利範圍第12項的燃料電池疊總成，其中，該優角及該鈍角係被選擇，使得在該一負載應用於該等端板總成之前主壓縮面及從屬壓縮面的個別部分係非平行的，然而在應用該負載以將燃料電池保持在壓縮狀態的情況下，在該主板之中的彎曲力矩係導致藉著該主板的扭曲該主壓 縮面及該從屬壓縮面變成一大體上、或甚至更大程度的彼此平行關係。
15. 如申請專利範圍第13項的燃料電池疊總成，其中，該從屬板包括一對分開的元件，各元間隙界定出該第一部分及該第二部分的至少其中之一。
16. 如申請專利範圍第1項的燃料電池疊總成，其中，該主壓縮面界定出一個凸出表面，該凸出表面被建構成可以使得應用負載以將燃料電池保持在壓縮狀態的情況下，在該主板中的彎曲力矩係導致該主壓縮面及該從屬壓縮面變成一大體上、或甚至更大程度的彼此平行關係。
17. 如申請專利範圍第1項的燃料電池疊總成，其中，該從屬壓縮面界定一凸出表面，該凸出表面係被建構成使得在應用負載以將該燃料電池保持在壓縮狀態的情況之下，在主板中的彎曲力矩係導致該主壓縮面及該從屬壓縮面成為一大體上或程度更大的彼此平行關係。
18. 如申請專利範圍第1項的燃料電池疊總成，其中，該主板係從一種金屬形成並且該從屬板係從一種非金屬材料形成。
19. 如申請專利範圍第1項的燃料電池疊總成，其中，該從屬板係在至少一界定出一橫向延伸部分的側邊上橫向地從主板處延伸出來，該橫向延伸部分包含至少一種流體分布坑道，其係與一通過在該堆疊中的複數燃料電池的流體分布坑道相連通。
20. 如申請專利範圍第19項的燃料電池疊總成，進一步包含數個繫桿，該等繫桿將該等端板總成耦接在一起，用以將該堆疊中的燃料電池保持在壓縮狀態下，該等繫桿係延伸通過該主板及該從屬板並且配置成在該橫向延伸部分的內側。
21. 如申請專利範圍第1項的燃料電池疊總成，其中，該等端板總成二者均包括一主板及一從屬板以及如申請專利範圍請求項1所界定的一塑性或黏塑性交界面。
22. 一種形成燃料電池疊總成的方法，該方法包含：將複數的燃料電池形成一堆疊，該堆疊界定出二個相對的平行端面；將一端板總成的一從屬板定位在該堆疊的一端面處，該從屬板具有一遠離該堆疊而面向外的從屬壓縮面；將一液壓的、一塑性的或一黏塑性交界面定位在該從屬壓縮面上；將一界定出一主壓縮面的主板定位在該液壓的、塑性或黏塑性交界面上，使得該液壓的、塑性或黏塑性交界面係配置在該主壓縮面與該從屬壓縮面之間；將一第二端板總成定位在該堆疊的相對的端面處；該將等端板總成耦接在一起，用以將該等燃料電池和端板總成帶入壓縮關係之中並且用以將該堆疊保持在壓縮狀態下。