用于不銹鋼燃料電池雙極板的兩步驟成形的獨(dú)特的預(yù)成形設(shè)計(jì)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)涉及用于不銹鋼燃料電池雙極板的兩步驟成形的獨(dú)特的預(yù)成形設(shè)計(jì)。用在燃料電池中的雙極板和制造雙極板的方法。薄板由鐵素體或奧氏體不銹鋼制成，并且限定了波狀表面圖案，使得帶圖案的薄板可被形成為雙極板。在一種構(gòu)造中，沖壓或相關(guān)金屬成形工具操作可進(jìn)一步變形帶圖案的薄板為雙極板形狀，使得壁厚在整個(gè)所述表面上基本上均勻。以這種方式，在限定圖案的起伏的彎曲和側(cè)壁之間的相交處的拉伸/變薄/頸縮被大大減小。在一種形式中，圖案限定了重復(fù)的蛇形形狀。在特定實(shí)施例中，彎曲可包括表面改質(zhì)以減少薄板－工具不對(duì)準(zhǔn)的效果。
【專利說明】用于不銹鋼燃料電池雙極板的兩步驟成形的獨(dú)特的預(yù)成形設(shè)計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明概括地涉及用在燃料電池環(huán)境中的不銹鋼合金雙極板，其表現(xiàn)出容易制造性，并且更具體地涉及這種雙極板，其制造容易且便宜，同時(shí)盡可能地保留了機(jī)械/結(jié)構(gòu)特性。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多燃料電池系統(tǒng)中，氫或富氫氣體被通過流動(dòng)路徑供給到燃料電池的陽極偵牝而氧(例如以大氣氧氣的形式)被通過分開的流動(dòng)流進(jìn)供給到燃料電池的陰極側(cè)。合適的催化劑(例如，鉬)通常被設(shè)置成在這些相應(yīng)側(cè)上形成陽極，以促進(jìn)氫氧化并作為陰極以促進(jìn)氧氣還原。由此，電流被產(chǎn)生伴隨有作為反應(yīng)副產(chǎn)品的高溫水蒸氣。在一種燃料電池的形式中，其被稱為質(zhì)子交換膜或聚合物電解質(zhì)膜(在任一情況下，PEM)燃料電池，離聚物膜形式的電解質(zhì)被安放在陽極和陰極之間以形成膜電極組件(MEA)，其還被夾在擴(kuò)散層之間，擴(kuò)散層允許兩種氣體反應(yīng)物流到達(dá)MEA并且允許電流從MEA流出。前述的催化劑層可被設(shè)置在擴(kuò)散層或膜上或作為擴(kuò)散層或膜的一部分。
[0003]為了增加電輸出，各個(gè)燃料電池單元被堆疊，其中雙極板被設(shè)置在一個(gè)MEA的擴(kuò)散層和陽極電極與鄰近的MEA的擴(kuò)散層和陰極電極之間。通常，雙極板由導(dǎo)電材料制成，從而形成在MEA和外部電路之間的電路徑。在這種堆疊的構(gòu)造中，將鄰近地堆疊的MEA分開的雙極板具有相對(duì)的表面，其中每一個(gè)都包括流動(dòng)通道，流動(dòng)通道通過升高的凸臺(tái)(land)彼此分開。通道作為導(dǎo)管來將氫和氧反應(yīng)物流傳送到MEA的相應(yīng)的陽極和陰極，同時(shí)凸臺(tái)，通過它們與導(dǎo)電擴(kuò)散層的接觸，作為在MEA中生成的電能的傳輸路徑，擴(kuò)散層進(jìn)而與在催化劑位置產(chǎn)生的電流電連通。以這種方式，使電流經(jīng)過雙極板和導(dǎo)電擴(kuò)散層。
[0004]因?yàn)殡p極板在高溫和腐蝕性環(huán)境中操作，傳統(tǒng)的金屬，例如普通碳鋼，可能不適合某些應(yīng)用(例如，在汽車環(huán)境中)，在這種情況下要求長壽命(例如，約10年6000小時(shí)的壽命)。在典型的PEM燃料電池堆操作期間，質(zhì)子交換膜的溫度在約
和約175°C之間的范圍內(nèi)，并且壓力在約IOOkPa和200kPa絕對(duì)壓力的范圍內(nèi)。在這種條件下，由合金金屬例如不銹鋼制成的板可能是有優(yōu)勢的，因?yàn)樗鼈兙哂衅谕哪透g特性。在燃料電池制造成本是重要的考慮因素的情況下，基于金屬的雙極板可能相比其它的高溫、導(dǎo)電材料例如石墨來說是優(yōu)選的。除了相對(duì)便宜以外，不銹鋼板可被形成為相對(duì)薄的構(gòu)件(例如，厚度在0.1和1.0毫米之間)。
[0005]各種類型的不銹鋼中，那些帶有通常具有高鉻含量并且通常沒有鎳的鐵素體微結(jié)構(gòu)的不銹鋼，表現(xiàn)出體心立方(BCC)晶體結(jié)構(gòu)并且往往具有相對(duì)低成本和高耐腐蝕性(后者是由于氧化鉻屏障的形成)的期望屬性。不過，它們的硬化曲線使得它們?cè)诒┞督o傳統(tǒng)的沖壓或相關(guān)的一步驟金屬成形操作時(shí)比它們的更加傳統(tǒng)的(例如，304不銹鋼)相對(duì)物更容易出現(xiàn)頸縮、拉伸、變薄和隨之發(fā)生的破裂。這些困難在單步驟深拉操作(例如，涉及相對(duì)大的一例如深度在約300微米和400微米之間的一平面外變形的那些沖尤其普遍存在，在那種情況下可能發(fā)生顯著的側(cè)壁變形。這種早期頸縮和斷裂在用于形成反應(yīng)物流動(dòng)通道的鄰近的壁的緊密的半徑中尤其普遍。雖然其它更可成形的不銹鋼(例如前述的奧氏體的)的硬化曲線通常允許由傳統(tǒng)的一步驟方法施加的更加嚴(yán)苛的彎曲條件，由這種單步驟成形引起的早期頸縮和斷裂在拉拔深度比較大(例如在約400和500微米之間，或更多)的情況下也是普通存在的。
[0006]而且，當(dāng)前的雙極板制造占了整個(gè)燃料電池堆成本的大部分。雖然使用沖壓的不銹鋼雙極板在解決這個(gè)成本的顯著部分方面是可能是有益的，但是通常情況下不銹鋼(并且尤其是鐵素體不銹鋼)的低可成形性是重大的挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于沖壓非常薄(例如，0.100毫米或更薄)的薄板來說，這些薄板擁有要求的通道強(qiáng)度和深度以滿足功能要求。
[0007]為了改善薄不銹鋼薄板的可成形性，可使用液壓成形工藝。不過，這種工藝是較慢的，并且要求昂貴的專用設(shè)備，這種設(shè)備將使得難以滿足要求的生產(chǎn)率或生產(chǎn)成本。同樣地，可使用電磁成形，但是這種工藝仍然出于開發(fā)中并且不適合低成本大量生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開了一種形成燃料電池的不銹鋼雙極板的方法。這種方法包括提供不銹鋼預(yù)成形薄板給板成形工具的兩步驟(即，漸進(jìn)的)工藝，其中預(yù)成形薄板擁有名義厚度。該工具(這在一種形式中可以是一對(duì)協(xié)作成形的模具，被制造成在壓力下被壓在一起)可形成雙極板的最終形狀并且(如果合適地構(gòu)造成帶有必要模具)還被用于準(zhǔn)備預(yù)成形薄板。第一步驟將大體上平坦薄板的形狀改變?yōu)椴畹念A(yù)成形薄板以更好地限定形狀，該形狀在第二步驟中的成形時(shí)將形成構(gòu)成雙極板的流動(dòng)通道和凸臺(tái)。通過本發(fā)明的預(yù)成形步驟，構(gòu)成薄板的厚度的材料的選擇性移動(dòng)將有助于確保將由變形操作引起的離開名義厚度的最大偏離保持為最小。以這種方式，避免了伴隨傳統(tǒng)的成形工藝(例如，前述的一步驟成形工藝)的過分的頸縮、拉伸或變薄。如下面將更具體地討論的，在一種形式中，這種厚度偏離對(duì)于使用約365微米的拉拔深度的鐵素體不銹鋼來說可被保持到不多于約20%的量。通過本發(fā)明，厚度偏離表現(xiàn)出相比使用同樣材料、同樣名義薄板厚度和同樣的拉拔深度的傳統(tǒng)的一步驟方法的顯著的減小。導(dǎo)致這種結(jié)果的原因包括(I)預(yù)成形模具(其在一種特定形式中可以是大致V形的)在限定通道的凸臺(tái)處彎曲/變形薄板，否則在那里的材料在一步驟成形中不能獲得足夠的塑性變形，(2) V形預(yù)成形設(shè)計(jì)增加了在薄板進(jìn)入最終成形模具之前的薄板直線長度，同時(shí)保證了 V形筆直壁的厚度變化是均勻的且最小的，以及(3)在預(yù)成形的彎曲區(qū)域的頂點(diǎn)往往將額外的金屬供給到最終形狀中的彎曲半徑，因此減少了從最終形狀的壁區(qū)域的金屬拉伸/牽拉。這些特點(diǎn)全部有助于以令人滿意的方式移動(dòng)金屬并且以更小的變薄和頸縮形成更深的通道。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了形成鐵素體不銹鋼雙極板的方法。該方法包括將基本上平坦的鐵素體不銹鋼薄板形成為波狀圖案形狀,并且此后將該形狀形成為雙極板使得在建立該雙極板時(shí)，壁厚基本上是不變的；以這種方式，與由現(xiàn)有技術(shù)的一步驟方法所使用的偏離相比，與名義厚度的偏離被大大減小?；旧掀教沟谋“搴皖A(yù)成形蛇形圖案兩者限定了名義厚度；這個(gè)厚度至少遍及該薄板表面的到頭來會(huì)對(duì)應(yīng)雙極板的部分地基本上是不變的。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，公開了準(zhǔn)備燃料電池的方法。該方法包括布置MEA以包括陽極、陰極和設(shè)置在陽極和陰極之間的膜，使得相應(yīng)的陽極反應(yīng)物和陰極反應(yīng)物可被設(shè)置為與其流體連通。另外，該方法包括將放置一個(gè)或多個(gè)不銹鋼雙極板，這些雙極板由如下步驟形成:(a)提供由名義厚度限定的不銹鋼預(yù)成形薄板，在該薄板內(nèi)還限定了多個(gè)反應(yīng)物通道流動(dòng)路徑，和(b)改變預(yù)成形薄板的形狀使得由一個(gè)或兩個(gè)操作引起的相對(duì)于名義厚度的最大偏離被相對(duì)于按照現(xiàn)有技術(shù)的成形工藝的雙極板的形成被大大減小。在一種形式中，形狀改變是通過雙極板成形裝置的操作發(fā)生的(例如，前述的工具)，在這種情況下預(yù)成形模具可沖壓或以其它方式形成中間和最終形狀。
[0011]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，其它的部件可構(gòu)成燃料電池，例如一個(gè)或多個(gè)氣體擴(kuò)散層(GDL)，它們可被放置在相應(yīng)的電極(S卩，陽極和陰極)和雙極板之間以提供反應(yīng)物流動(dòng)路徑和到外部負(fù)載消耗電路的電流路徑中的一者或兩者。同樣地，應(yīng)該意識(shí)到，由GDL和電極共享的功能可被組合到混合結(jié)構(gòu)中。因此，例如，催化劑材料可被形成在⑶L和用于限定陽極和陰極的基板中的任一者或兩者上。而且，將雙極板放置成鄰近陽極或陰極可包括在它們之間放置相應(yīng)的GDL，使得雙極板的向外伸出的凸臺(tái)通過一側(cè)上的該雙極板和GDL與在另一側(cè)上的陽極或陰極和GDL之間的直接接觸而與電極中間接觸。在本文中，只要這種間接接觸維持在雙極板和相應(yīng)的電極之間的全部的反應(yīng)物流動(dòng)屬性，那么就認(rèn)為其是鄰近的。
[0012]本申請(qǐng)還提供了如下方案:
方案1.一種準(zhǔn)備燃料電池的不銹鋼雙極板的方法，所述方法包括:
構(gòu)造雙極板成形裝置以逐步地形成所述雙極板，所述逐步地形成包括:
使用第一成形步驟以預(yù)成形不銹鋼薄板使得構(gòu)成該薄板的材料的一部分被選擇性地移動(dòng)，所述預(yù)成形薄板限定了名義厚度和多個(gè)起伏，這些起伏代表其內(nèi)的雙極板反應(yīng)物通道流動(dòng)路徑；以及
使用第二成形步驟改變所述預(yù)成形薄板的形狀使得由所述第一和第二成形步驟引起的相對(duì)于所述名義厚度的最大偏離被相對(duì)于單步驟成形工藝的雙極板的形成被大大減??；以及提供所述薄板給所述雙極板成形裝置，使得當(dāng)所述雙極板成形裝置對(duì)所述薄板操作時(shí)，所述薄板的形狀被基本上轉(zhuǎn)換為所述雙極板的形狀。
[0013]方案2.如方案I所述的方法，其中用在所述雙極板中的所述不銹鋼包括奧氏體不銹鋼。
[0014]方案3.如方案I所述的方法，其中用在所述雙極板中的所述不銹鋼包括鐵素體不銹鋼。
[0015]方案4.如方案I所述的方法，其中所述被選擇性地移動(dòng)的材料對(duì)應(yīng)所述薄板的基本上與其內(nèi)的接下來要形成凸臺(tái)和所述通道中的至少一個(gè)的位置重合的離散部分。
[0016]方案5.如方案4所述的方法，其中所述離散部分將在由所述第一成形步驟成形時(shí)限定基本上V形形狀。
[0017]方案6.如方案5所述的方法，其中所述基本上V形形狀限定了在其頂點(diǎn)處的平坦區(qū)域。
[0018]方案7.如方案4所述的方法，其中在所述基本上V形形狀的頂點(diǎn)處限定的角度是在約114度和120度之間。
[0019]方案8.如方案3所述的方法，其中所述改變所述形狀的拉拔深度是至少約350微米。
[0020]方案9.如方案8所述的方法，其中所述預(yù)成形薄板限定了預(yù)成形拉拔深度，其足以基本上匹配最終成形深度。
[0021]方案10.如方案I所述的方法，其中相對(duì)于所述名義厚度的所述最大偏離是小于約 20%。
[0022]方案11.如方案I所述的方法，其中所述減少的最大偏離對(duì)應(yīng)在所述薄板的對(duì)應(yīng)所述通道的區(qū)域中的變薄和頸縮的隨之發(fā)生的降低。
[0023]方案12.—種準(zhǔn)備燃料電池的雙極板的方法，所述方法包括:
使用第一成形步驟來將鐵素體不銹鋼的基本上平坦的薄板形成為基本上非平坦的蛇形圖案的形狀，其中所述基本上平坦的薄板限定了基本上遍及其表面的限定所述雙極板的部分的名義厚度；以及
使用第二成形步驟來將所述蛇形圖案形成為雙極板使得在其建立時(shí)，其限定了基本上不變的壁厚，相對(duì)于所述名義厚度的偏離被相對(duì)于根據(jù)單步驟成形工藝的雙極板的形成被大大減小。
[0024]方案13.如方案12所述的方法，其中所述第一和第二成形步驟中的每一個(gè)都包括沖壓。
[0025]方案14.如方案13所述的方法，還包括通過在形成在所述蛇形圖案中的多個(gè)基本上V形形狀尖峰中每一個(gè)的頂點(diǎn)周圍提供平坦區(qū)域，來減少在所述蛇形圖案和用于執(zhí)行所述沖壓的工具之間的不對(duì)準(zhǔn)的可能性。
[0026]方案15.如方案14所述的方法，其中所述減少不對(duì)準(zhǔn)的可能性包括通過將蛇形圖案內(nèi)的平坦彎曲區(qū)域以多達(dá)約400微米的側(cè)偏放置在雙極板成形裝置內(nèi)，來在所述第二成形步驟之前自我調(diào)節(jié)所述蛇形圖案。
[0027]方案16.如方案12所述的方法，相對(duì)于所述名義厚度的偏離被相對(duì)于根據(jù)單步驟成形工藝的雙極板的形成的所述減小是至少約50%。
[0028]方案17.如方案12所述的方法，其中與所述蛇形圖案和所述雙極板中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的拉拔深度是在約300微米和約400微米之間。
[0029]方案18.—種準(zhǔn)備燃料電池的方法，所述方法包括:
布置膜電極組件以包括陽極、陰極和設(shè)置在所述陽極和陰極之間的膜，使得相應(yīng)的陽極反應(yīng)物和陰極反應(yīng)物可處于與其流體連通；以及
放置不銹鋼雙極板，其內(nèi)限定了與所述陽極和所述陰極中的每一個(gè)都鄰近的多個(gè)流動(dòng)通道，使得在所述燃料電池操作時(shí)，從燃料源和氧氣源分別引入的反應(yīng)物可通過所述流動(dòng)通道被傳遞到所述陽極和所述陰極，所述雙極板通過以下形成:
成形不銹鋼預(yù)成形薄板，使得其限定了名義厚度和其內(nèi)的多個(gè)反應(yīng)物通道流動(dòng)路徑；以及改變所述預(yù)成形薄板的形狀使得相對(duì)于所述名義厚度的最大偏離被相對(duì)于根據(jù)單步驟成形工藝的雙極板形成被大大減小。
[0030]方案19.如方案18所述的方法，其中所述成形所述預(yù)成形薄板和所述改變所述預(yù)成形薄板的形狀是通過雙極板成形裝置執(zhí)行的。
[0031]方案20.如方案19所述的方法，其中所述最大偏離的所述大大減小是至少約50%。[0032]方案21.如方案19所述的方法，還包括通過在限定所述預(yù)成形薄板中的蛇形圖案的多個(gè)基本上V形形狀尖峰中每一個(gè)中形成的頂點(diǎn)周圍提供平坦區(qū)域，來減少在所述預(yù)成形薄板和所述雙極板成形裝置之間的不對(duì)準(zhǔn)的可能性。
[0033]方案22.如方案18所述的方法，其中用在所述雙極板中的所述不銹鋼包括鐵素體不銹鋼。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]在結(jié)合下面附圖閱讀時(shí)，可最佳地理解對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的如下具體描述，其中同樣的結(jié)構(gòu)由同樣的附圖標(biāo)記指示，附圖中:
圖1圖示了帶有周圍的雙極板的燃料電池的一部分的部分分解、橫截面視圖；
圖2是按照現(xiàn)有技術(shù)制造的雙極板的一側(cè)的側(cè)面立面視圖，其中75微米鐵素體薄板的一步驟成形示出了頸縮失效；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的在被成形為雙極板前的預(yù)成形薄板的側(cè)面立面視圖；
圖4是圖3的薄板在其已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明經(jīng)歷了在模具內(nèi)的成形步驟使得成形引起的沿著其表面的變薄被減小后的側(cè)面立面視圖；
圖5示出了根據(jù)公開的發(fā)明制造的薄板的兩個(gè)不同的實(shí)施例的并列比較，其中右側(cè)示出了圖3的薄板而左側(cè)示出了改進(jìn)的版本，其中形成在薄板的蛇形圖案內(nèi)的大體上V形彎曲已經(jīng)在它們的放入雙極板成形裝置之前的預(yù)成形形狀中的頂點(diǎn)處被壓平；
圖6是在成形時(shí)間序列的若干快照的過程上示出了帶有平坦的彎曲區(qū)域的改進(jìn)的薄板如何在雙極板成形裝置中自我調(diào)節(jié)，甚至是在被暴露給400微米的側(cè)偏時(shí)；
圖7示出了帶有305微米預(yù)成形拉拔深度的名義75微米厚預(yù)成形薄板，其示出了在頂點(diǎn)附近的15.3%的最大厚度偏離；
圖8A示出了現(xiàn)有技術(shù)的帶有365微米設(shè)計(jì)拉拔深度的名義75微米厚預(yù)成形薄板的一步驟成形工藝的結(jié)果；
圖SB示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的兩步驟成形工藝的結(jié)果，其涉及根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的帶有365微米拉拔深度的名義75微米厚預(yù)成形薄板；以及
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的雙極板的逐步成形中使用的各種步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0035]首先參照?qǐng)D1，以分解圖的形式示出了傳統(tǒng)的PEM燃料電池I的部分剖視圖。燃料電池I包括基本上平坦的質(zhì)子交換膜10、與質(zhì)子交換膜10的一個(gè)面面對(duì)地接觸的陽極催化劑層20，和與另一面面對(duì)地接觸的陰極催化劑層30。整體上，質(zhì)子交換膜10和催化劑層20和30被稱為MEA40。陽極擴(kuò)散層50被布置成與陽極催化劑層20面對(duì)地接觸，而陰極擴(kuò)散層60被布置成與陰極催化劑層30面對(duì)地接觸。擴(kuò)散層50和60中的每一個(gè)被制造成帶有大體上多孔構(gòu)造，以促進(jìn)氣體反應(yīng)物穿過以到達(dá)催化劑層20和30。整體上，陽極催化劑層20和陰極催化劑層30被稱為電極，并且可被形成為單獨(dú)的不同的層，如所示，或者替換地(如上所述)，可被形成為至少部分地分別嵌入在擴(kuò)散層50或60中，以及部分地嵌入在質(zhì)子交換膜10的相對(duì)面中。
[0036]除了給反應(yīng)物氣體提供基本上多孔的流動(dòng)路徑以到達(dá)質(zhì)子交換膜10的合適側(cè)面夕卜，擴(kuò)散層50和60還提供在電極催化劑層20、30和雙極板70 (通過凸臺(tái)74)之間的電接觸，雙極板70進(jìn)而作為集電器。而且，通過其大體上多孔的本質(zhì)，擴(kuò)散層50和60還形成了導(dǎo)管以去除在催化劑層20、30處生成的產(chǎn)品氣體。另外，陰極擴(kuò)散層60在陰極擴(kuò)散層中生成顯著量的水蒸氣。這個(gè)特征對(duì)于幫助保持質(zhì)子交換膜10含水來說是重要的。水滲入到擴(kuò)散層中可通過引入少量的聚四氟乙烯(PTFE)或相關(guān)材料來調(diào)節(jié)。
[0037]一對(duì)雙極板70的簡化的相對(duì)表面70A和70B被提供以將每個(gè)MEA40和伴隨的擴(kuò)散層50、60與堆內(nèi)鄰近的MEA和層(哪一個(gè)都未被示出)分開。一個(gè)板70A接合陽極擴(kuò)散層50而第二板70B接合陰極擴(kuò)散層60。每個(gè)板70A和70B (其在組裝后作為單一整體將構(gòu)成雙極板70)限定了沿著相應(yīng)的板面的數(shù)個(gè)反應(yīng)物氣體流動(dòng)通道72。凸臺(tái)74通過朝著相應(yīng)的擴(kuò)散層50、60伸出并與其直接接觸來將反應(yīng)物氣體流動(dòng)通道72的相鄰部分分開。雖然示出了雙極板70 (出于風(fēng)格化目的)限定了純矩形反應(yīng)物氣體流動(dòng)通道72，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到更加準(zhǔn)確的(且優(yōu)選的)實(shí)施例將在下面結(jié)合圖4和6被示出，其中形成了大體上蛇形通道172、272 (以及它們各自的大體上平坦頂點(diǎn)173、273)
在操作中，第一氣體反應(yīng)物，例如氫氣，通過板70A的通道72被傳送到MEA40的陽極20偵彳，而第二氣體反應(yīng)物，例如氧氣(通常以空氣的形式)，通過板70B的通道72被傳送到MEA40的陰極30側(cè)。催化反應(yīng)分別發(fā)生在陽極20和陰極30，產(chǎn)生了通過質(zhì)子交換膜10遷移的質(zhì)子和產(chǎn)生電流的電子，電流可借助在凸臺(tái)74和層50、60之間的接觸被傳輸通過擴(kuò)散層50、60和雙極板70。
[0038]接著參照?qǐng)D2，示出了根據(jù)傳統(tǒng)的一步驟現(xiàn)有技術(shù)將三個(gè)商業(yè)可獲得的不銹鋼薄板70A、70B和70C形成為雙極板70的結(jié)果。在這三個(gè)中的每一個(gè)中(這三個(gè)全部限定了大體上連續(xù)的表面輪廓，該輪廓由分別被彎曲73A、73B和73C分開的大體上筆直的側(cè)壁71A、71B和71C構(gòu)成)，不銹鋼薄板是鐵素體的，并且約75微米厚，而模具拉拔深度被設(shè)置為365微米。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，不同的雙極板設(shè)計(jì)可規(guī)定其它的厚度，并且典型的值是在約350和400微米之間。如所能見，顯著的頸縮發(fā)生在對(duì)應(yīng)的側(cè)壁71A、71B和71C與彎曲73A、73B和73C之間的相交75A、75B和75C處，其中第一薄板70A表現(xiàn)出約42%的頸縮(即，變薄)，第二薄板70B表現(xiàn)出約63%頸縮而第三薄板70C表現(xiàn)出約38%頸縮。同樣地，在相當(dāng)?shù)臏y試中，其中拉拔深度被設(shè)置為350 (而不是365)微米，頸縮(其是厚度偏離的測量)分別是34.4%、38%和4L 3%。
[0039]在任一情況下，這種不可接受的高水平的變薄或拉伸可導(dǎo)致斷裂，尤其是對(duì)于鐵素體不銹鋼，它們尤其有這種趨勢，這是因?yàn)榕c奧氏體或其它不銹鋼的硬化曲線相比它們的硬化曲線更低。本發(fā)明的發(fā)明人同樣意識(shí)到類似高可能性的斷裂或變?nèi)?哪一個(gè)都未被示出)將在拉拔深度可能更大(例如高于約400微米)的情況下發(fā)生在通常更加穩(wěn)健的奧氏體不銹鋼。因此，雖然本公開的大部分對(duì)于鐵素體不銹鋼來說尤其有用，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，本文討論的發(fā)明也可適用于奧氏體不銹鋼，尤其是在可能要求更大(即，400微米或更大)的拉拔深度的情況下。
[0040]接著參照?qǐng)D3、4和9，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)發(fā)明的兩步驟成形工藝(圖3和4)的結(jié)果，以及在準(zhǔn)備雙極板中使用的步驟(圖9)。這些包括首先準(zhǔn)備預(yù)成形薄板170A (圖3)，和接著使薄板170A在模具或相關(guān)雙極板成形裝置(未示出)中經(jīng)受沖壓或相關(guān)變形，使得通過該第二步驟變形被轉(zhuǎn)換成適合于在雙極板170中使用的形狀(圖4)。圖3的預(yù)成形形狀限定了大體上三角形的橫截面輪廓，而圖4中的最終形式限定了帶有梯形特征的蛇形形狀。在優(yōu)選的形式中，薄板170A由鐵素體或奧氏體不銹鋼合金制成，其中抑制腐蝕的材料(例如，鉻、鎳、鑰、銅等)被添加到鐵基中。通過示例，鐵素體不銹鋼可含有鉻并且基本上不含有(可能至多約百分之30按重量)鎳。同樣地，奧氏體不銹鋼可含有按重量在約百分之約16和26之間的鉻和按重量百分之約8和22之間的鎳，其中熟知的示例包括美國鋼鐵學(xué)會(huì)(AISI)類型304和類型316品種。其它的合金，例如鐵-鎳合金，不太可能被用作基礎(chǔ)材料，這是因?yàn)樗鼈內(nèi)鄙倏垢g性。
[0041]通過本發(fā)明的方法，后續(xù)成形步驟的最初的預(yù)成形步驟促進(jìn)了薄板材料的選擇性移動(dòng)，使得整體操作保持了相對(duì)于原始薄板的名義厚度的偏離為最小值。在本文中，這種選擇性移動(dòng)對(duì)應(yīng)構(gòu)成最初平坦的原始薄板的材料的離散部分向鄰近的薄板區(qū)域的局部化轉(zhuǎn)移。在更特定的形式中(如下面將更具體地討論的)，這些離散的部分可與在形成限定通道的彎曲的位置內(nèi)的或圍繞該位置的那些區(qū)域重合。與本發(fā)明的方法相關(guān)聯(lián)的一個(gè)優(yōu)勢被實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)閳D3中示出的V形預(yù)成形170A在將包括凸臺(tái)74 (如圖1中所示)的部分(在最終成形時(shí))以及將限定通道72的底部(如圖1中所示)的部分處都包括對(duì)薄板的彎曲或相關(guān)變形。相比而言，已知技術(shù)的一步驟成形使得構(gòu)成原始薄板的材料不會(huì)經(jīng)歷足夠的塑性變形；這進(jìn)而導(dǎo)致過分的頸縮、變薄和相關(guān)的與原始名義厚度的大偏離。與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的另一優(yōu)點(diǎn)是V形預(yù)成形設(shè)計(jì)170A增加了在薄板進(jìn)入最終成形工具模具之前的原始薄板直線長度，同時(shí)保持了 V形狀的筆直(B卩，斜)壁171A的厚度變化均勻且最小。另一優(yōu)點(diǎn)來自于預(yù)成形的彎曲區(qū)域中的頂點(diǎn)173A供給額外的金屬給在圖4的最終形式中示出的彎曲半徑175 ;額外金屬的這種移動(dòng)或供給在減少從最終形式170的壁區(qū)域171的金屬拉伸或牽拉方面是有用的。這些特征全部有助于形成帶有更小的變薄和頸縮的更深的通道。換句話說，預(yù)成形設(shè)計(jì)允許發(fā)生拉伸的材料長度比同樣的變形被在單步驟成形工藝中被施加到薄板時(shí)更長，在單步驟成形工藝中任何拉伸都高度局部化。因?yàn)椴牧喜⒉挥兄谶@個(gè)量的局部拉伸，所以本發(fā)明的預(yù)成形方法僅將金屬移動(dòng)這個(gè)路程的一部分，同時(shí)最小化拉伸；這此后允許最終形式完成期望的最終幾何形狀而不超出局部材料特性。
[0042]本質(zhì)上，本文公開的兩步驟方法中的第一步驟預(yù)拉伸了材料薄板，并且更具體地說在被形成的雙極板的易斷裂區(qū)域執(zhí)行了這種預(yù)拉伸。在描述的實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)預(yù)成形薄板170A的形成的工具加工的拉拔深度D是350微米(盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，其它的深度也可被采用，這取決于所得到的反應(yīng)物通道的期望尺寸)，而側(cè)向通道重復(fù)長度L是1.6毫米。同樣地，用于制造最終雙極板形狀的工具的拉拔深度是365微米。而且，在奧氏體(而不是鐵素體)不銹鋼被使用的情況下(例如，其中拉拔深度中的一個(gè)或兩個(gè)是超過約400微米)，同樣的預(yù)成形工具可被使用并且通過調(diào)節(jié)拉拔深度(沖壓機(jī)沖程)可獲得不同的預(yù)成形拉拔形狀；這種方法可有助于減少工具冗余和相關(guān)的成本。
[0043]薄板170A的接下來將被成形為雙極板170的表面是波狀的，使得它限定了大體上波形的、重復(fù)的蛇形圖案，該蛇形圖案由連續(xù)長度的不銹鋼材料構(gòu)成，該連續(xù)長度包括重復(fù)的在相交處175相交的側(cè)壁171和彎曲(現(xiàn)在處于與圖1中描述的形狀類似的凸臺(tái)形狀)組成的圖案。形成V形可任選地包括大體上被平整的區(qū)域173A ;這有助于促進(jìn)預(yù)成形薄板170A在最終成形模具中的正確對(duì)準(zhǔn)。以這種方式，薄板170A可容許相對(duì)于工具200 (后面示出)的潛在的大的不對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)保證了期望的最終形式。下面更具體地討論并具體在圖6中示出了等效的結(jié)構(gòu)，其中完成的雙極板270模仿圖4的完成的雙極板170的其它剩余特征。增強(qiáng)的對(duì)準(zhǔn)有助于提供從供給區(qū)域到有效區(qū)域的更好的過渡。而且，這種構(gòu)造減少了(因此，更好地控制)在成形操作后的構(gòu)成薄板170A的材料的彈性回彈變形，因?yàn)樗陬A(yù)成形階段提供了額外的塑性變形。在另一特定形式中，側(cè)壁171是大體上筆直的。在又一形式中，V形限定了寬敞開的角度以允許在最終成形工藝中薄板170A和工具200的相對(duì)更大的不對(duì)準(zhǔn)。優(yōu)選地，對(duì)于普通的雙極板170通道設(shè)計(jì)來說這個(gè)角度的范圍是在114度和120度之間。在又一形式中，由薄板170A的側(cè)壁171和彎曲173形成的通道可包括大預(yù)成形拉拔深度以盡可能緊密地匹配最終成形深度(并且將與由工具的模具的深度規(guī)定的深度相一致)；這種構(gòu)造將導(dǎo)致大塑性變形。同樣地，小沖壓機(jī)半徑可被用于拉伸和變形通道區(qū)域的角部，這些區(qū)域大體上與最終成形的雙極板170的相交處175重合，相交處175否則因?yàn)殍F素體不銹鋼材料的低應(yīng)變硬化率(和由此產(chǎn)生的向外拉伸并變得太薄的趨勢)而不能承受在最終成形中的足夠的塑性變形。所公開的發(fā)明將允許被使用的薄板形成雙極板170，以提供在最終形式通道幾何形狀的端部處的基本上均勻的厚度分布，而沒有頸縮和斷裂。這種方法同時(shí)適合于鐵素體和奧氏體不銹鋼。
[0044]具體參照?qǐng)D4，局部化變薄的顯著減小被與現(xiàn)有技術(shù)的一步驟方法相比較地示出，具體示出了在表面上的厚度的均勻分布(以微米為單位地用斜體字示出)，對(duì)于具有75微米的初始厚度的鐵素體不銹鋼樣本來說，對(duì)于350微米的最終成形階段的拉拔深度，在對(duì)應(yīng)薄板170A的彎曲173A的位置173處的厚度的最大減少是約20% (更具體地，20.5%)0這個(gè)最優(yōu)結(jié)果考慮了各種預(yù)成形形狀和尺寸，包括從O毫米到0.4毫米的凸臺(tái)寬度，在0.24毫米和0.4毫米之間的頂點(diǎn)曲率半徑，和在320微米和350微米之間的拉拔深度。同樣地，這個(gè)最優(yōu)設(shè)計(jì)對(duì)于365微米的最終成形階段被重復(fù)，并且產(chǎn)生了在對(duì)應(yīng)彎曲和筆直側(cè)壁的相交處的位置(未示出)處的約23.2%的厚度的最大減小。與上面討論的單步驟方法相比，優(yōu)化的厚度偏離減小比圖2的最佳執(zhí)行的薄板70C的厚度偏離好約50%，并且比最差執(zhí)行薄板7(?好約67%。 [0045]具體參照?qǐng)D9，示出了用于形成雙極板的步驟300。最初，將大體上平坦的薄板S(例如，通過連續(xù)的傳送機(jī)或其它已知的裝置)饋送入一組預(yù)成形模具210、220。模具210、220在第一成形步驟310中的操作確保了形成大體上波狀的預(yù)成形形狀170A、270A(前者類似于圖2中所描述的)。由此，第二成形步驟320將它們成為它們的最終形狀。盡管理論上被示出為具有同樣的大致形狀，但是在預(yù)成形步驟310中使用的模具210、220不同于在最終成形中使用的第二步驟中使用的那些。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的，預(yù)成形和最終模具組都被設(shè)計(jì)制造以用于特定的零件功能和材料類型。因此，替換的零件設(shè)計(jì)或材料類型可要求略微不同的形狀/設(shè)計(jì)，并且所述模具組可被相應(yīng)地改進(jìn)。從這兩個(gè)成形步驟，步驟330可被用于形成額外的雙極板特征，例如沖出內(nèi)部特征、端口開口等。這種沖出的特征可包括集管開口以分布流體到完成的堆組件(未示出)，而端口(即，陽極和陰極)開口提供了供反應(yīng)物流體進(jìn)出每個(gè)燃料電池的路徑。其它特征，例如建立或支撐組件的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的開口和便于組裝和一體化(例如，便于燃料電池電壓監(jiān)視)的其它脫模工具也可被形成。此后，額外的步驟340可被用于提供切割、修整、周長沖穿或要被丟棄的多余材料的相關(guān)分離。例如，對(duì)應(yīng)步驟340的最后工作站可被用于沖掉周長材料以從條帶中切割出完成的板170、270從而收集以用于下游組裝。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的，用于形成最終形狀雙極板170、270的裝置可包括這些和其它各種制造階段使得全部都被集成到單個(gè)成形工具或機(jī)器內(nèi)。預(yù)成形步驟和模具(其對(duì)應(yīng)第一成形步驟310)以及最終成形步驟和模具(其對(duì)應(yīng)第二成形步驟320)具有切割在工具的通常形狀內(nèi)的半徑，以防止完全成形的雙極板170、270的撕裂。因此，如上指出的，雖然圖3的預(yù)成形形狀和圖6的第一階段通常限定了更接近三角形的橫截面形狀，但是最終形式(例如圖4中描述的和圖6的最后階段描述的)限定了更接近梯形的形狀。在任一情況下，兩個(gè)部分在角部處都是融合的且光滑的，以最小化應(yīng)力集中因素和相關(guān)的應(yīng)力梯級(jí)。如此，避免了急劇的過渡、角部等，因?yàn)樗鼈儗?duì)于諸如在成形步驟310,320中施加的那些沖壓操作來說不是最優(yōu)的。
[0046]接著參照?qǐng)D5-7，在預(yù)成形薄板170A上的變型可被用于減少與被用作雙極板成形裝置的一部分的模具的不對(duì)準(zhǔn)的幾率。因?yàn)樵黾拥牟粚?duì)準(zhǔn)可能是更高度的最大變薄的重要原因之一，所以有利的是建立顯示了自我修正趨勢的預(yù)成形薄板。具體參照?qǐng)D5，可改善對(duì)準(zhǔn)的一種方式是通過促進(jìn)在薄板170A的彎曲173A處的頂點(diǎn)和底部模具210的頂部之間的更加貼合的配合。分別在右和左示出了一種形式的薄板170A與任選的形式270A之間的比較。薄板270A包括在彎曲273A處的平坦區(qū)域，而薄板170A的彎曲173A具有更加明顯的(即，尖銳)的V形。這個(gè)平坦區(qū)域大體上與底部模具210的肩部210A的形狀重合。這種成形允許了厚度應(yīng)變被略微更加均勻地沿著通道的弧形長度分布(如由重復(fù)長度規(guī)定的，該重復(fù)長度由側(cè)壁271A、彎曲273A和相交處275A沿著表面限定)。這還減少了在薄板270A和底部模具210之間的不對(duì)準(zhǔn)的幾率，由此使得能夠形成帶有深通道設(shè)計(jì)的雙極板270。在一種形式中，鐵素體不銹鋼薄板270A的名義厚度是75微米，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，可以使用其它的厚度。與上面結(jié)合圖3和4提及的V形設(shè)計(jì)一樣，這種改進(jìn)的薄板270A的預(yù)成形設(shè)計(jì)也具有用于相對(duì)大的側(cè)偏的自我調(diào)節(jié)的能力。對(duì)薄板270A的預(yù)成形設(shè)計(jì)的這種改進(jìn)將略微地改變彎曲273A的角度；不過，這對(duì)薄板270A的預(yù)成形和最終的雙極板270的可成形性都具有非常小的影響。利用對(duì)應(yīng)預(yù)成形薄板270A的任選設(shè)計(jì)，在薄板的變型發(fā)展時(shí)，相對(duì)于工具200的底部模具210的大量的側(cè)偏(例如，約200-400微米)可有重新對(duì)準(zhǔn)的趨勢。
[0047]具體參照?qǐng)D6，薄板270A的坯料的位置(其也可被應(yīng)用于圖3的薄板170A)被示出為在其向下移動(dòng)時(shí)有自我調(diào)節(jié)的趨勢；這在底部和頂部模具210和220對(duì)應(yīng)時(shí)刻tl到t6的彼此逼近時(shí)由箭頭B示出。重要地，成形發(fā)生在對(duì)準(zhǔn)的薄板270A (或170A)和底部模具210之間；這進(jìn)而保持變薄相對(duì)均勻。雖然示出的不對(duì)準(zhǔn)是特別明顯的(例如，接近400微米)，但是應(yīng)該意識(shí)到更小程度的不對(duì)準(zhǔn)可同樣地解決。重要地，這種自我對(duì)準(zhǔn)確保了之前被在預(yù)成形薄板270A (或170A)上執(zhí)行的工件硬化減少了頸縮、變薄等的幾率。圖6的最終形狀270類似于圖4的最終形狀170。
[0048]具體參照?qǐng)D7，示出了預(yù)成形薄板，以及其相對(duì)于被相當(dāng)?shù)爻尚蔚牡撞磕＞?10的貼合定位。薄板S在工具200的模具210和220下經(jīng)受了變形，使得它們被轉(zhuǎn)換成預(yù)成形薄板170A，其具有與之前版本的350微米深度相比更淺的305微米的拉拔深度D。在這個(gè)示例中，最大變薄發(fā)生在V形彎曲的頂點(diǎn)附近，并且不多于15.3%。應(yīng)該意識(shí)到，用于350微米深度的同樣的預(yù)成形工具設(shè)計(jì)(例如上面參照?qǐng)D3和4討論過的那個(gè))也可被用在采用了更淺的預(yù)成形的工具中，在這種情況下在另一試驗(yàn)(未示出)，本發(fā)明的發(fā)明人使用同樣的預(yù)成形設(shè)計(jì)產(chǎn)生了在大體上類似于圖4中的側(cè)壁171的區(qū)域的區(qū)域中的19%的最大變薄。
[0049]接著參照?qǐng)D8A和8B，示出了在現(xiàn)有技術(shù)一步驟成形工藝1000 (圖8A)和根據(jù)本發(fā)明的兩步驟成形工藝2000 (圖SB)之間的比較，該兩步驟成形工藝由預(yù)成形步驟2000A和成形步驟2000B構(gòu)成。在這兩種情況下，名義75微米厚的薄板被經(jīng)受了成形以將薄板轉(zhuǎn)換成具有365微米拉拔厚度的相應(yīng)的雙極板。在現(xiàn)有技術(shù)工藝1000中，平坦薄板到雙極板的轉(zhuǎn)換表現(xiàn)出在一個(gè)位置(對(duì)應(yīng)從左端約1300微米)處的大于其75微米原始厚度的50%的頸縮導(dǎo)致的厚度減少R ;這種減少指示在雙極板結(jié)構(gòu)能力方面的顯著危害。比較而言，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的工藝2000的薄板到雙極板的轉(zhuǎn)換示出了在從平坦薄板到預(yù)成形薄板的轉(zhuǎn)換，以及從預(yù)成形薄板到最終雙極板的轉(zhuǎn)換中厚度減少都不多于約20%。通過預(yù)成形步驟(以及上面討論的對(duì)彎曲頂點(diǎn)的任選的平整)所能實(shí)現(xiàn)的材料的更加平緩的預(yù)拉伸移動(dòng)有助于推動(dòng)或重新定位材料到預(yù)成形薄板170A中的其它位置，由此導(dǎo)致了在第二步驟的最終成形操作中的拉伸更小。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，預(yù)成形深度不必與最終形式一樣，只要其能減少在最終拉拔中的變薄到設(shè)計(jì)要求即可。在一個(gè)優(yōu)選的形式中，預(yù)成形的深度是基于計(jì)算機(jī)模擬確定的。而且，最終形式的品質(zhì)對(duì)在制造過程中固有的預(yù)成形深度變化中的小變化不是非常敏感。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造的燃料電池可以是更大的燃料電池堆的一部分，燃料電池堆可進(jìn)而形成交通工具，例如轎車，的推進(jìn)系統(tǒng)的至少一部分。燃料電池堆可被構(gòu)造成提供交通工具的動(dòng)力或相關(guān)的推進(jìn)需求的至少一部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，其它交通工具形式可被與燃料電池堆聯(lián)合使用；這種交通工具可包括卡車、摩托車、飛機(jī)、航天器或船只。
[0051]除非另有指示，否則表示量的全部數(shù)值都是近似值，其可根據(jù)在本發(fā)明的實(shí)施例中力圖獲得的期望特性而變化。如此，它們可都被理解為由近似詞“約”修飾。同樣地，注意到術(shù)語例如“優(yōu)選地”、“一般地”和“通?！辈皇窃诒疚闹斜挥糜谙拗扑蟊Ｗo(hù)的發(fā)明的范圍或暗示某些特征對(duì)所要求保護(hù)的發(fā)明的結(jié)構(gòu)或功能來說是關(guān)鍵的、必要的、或者甚至是重要的，而是強(qiáng)調(diào)替換的或額外的特征可以在或可以不在本發(fā)明的特定實(shí)施例中被使用。而且，術(shù)語“基本上”在本文中被用于代表固有的不確定度，其可歸因于任何定量比較、值、測量結(jié)果、或其它表示，并且因此可代表定量表示可從所述參考變化而不導(dǎo)致所討論的主題的基本功能的變化的程度。
[0052]在已具體地并參照其具體實(shí)施例描述了本發(fā)明之后，顯然的是，在不脫離所附權(quán)利要求所定義的實(shí)施例范圍的情況下，可進(jìn)行改進(jìn)和改變。更具體地，雖然本發(fā)明的一些方面在本文中被認(rèn)為是優(yōu)選的或特別有利的，但是可行的是，本發(fā)明不必限于本發(fā)明的這些優(yōu)選的方面。
【權(quán)利要求】
1.一種準(zhǔn)備燃料電池的不銹鋼雙極板的方法，所述方法包括: 構(gòu)造雙極板成形裝置以逐步地形成所述雙極板，所述逐步地形成包括: 使用第一成形步驟以預(yù)成形不銹鋼薄板使得構(gòu)成該薄板的材料的一部分被選擇性地移動(dòng)，所述預(yù)成形薄板限定了名義厚度和多個(gè)起伏，這些起伏代表其內(nèi)的雙極板反應(yīng)物通道流動(dòng)路徑；以及 使用第二成形步驟改變所述預(yù)成形薄板的形狀使得由所述第一和第二成形步驟引起的相對(duì)于所述名義厚度的最大偏離被相對(duì)于單步驟成形工藝的雙極板的形成被大大減小；以及 提供所述薄板給所述雙極板成形裝置，使得當(dāng)所述雙極板成形裝置對(duì)所述薄板操作時(shí)，所述薄板的形狀被基本上轉(zhuǎn)換為所述雙極板的形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用在所述雙極板中的所述不銹鋼包括奧氏體不銹鋼。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用在所述雙極板中的所述不銹鋼包括鐵素體不銹鋼。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述被選擇性地移動(dòng)的材料對(duì)應(yīng)所述薄板的基本上與其內(nèi)的接下來要形成凸臺(tái)和所述通道中的至少一個(gè)的位置重合的離散部分。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述離散部分將在由所述第一成形步驟成形時(shí)限定基本上V形形狀。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述基本上V形形狀限定了在其頂點(diǎn)處的平坦區(qū)域。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中在所述基本上V形形狀的頂點(diǎn)處限定的角度是在約114度和120度之間。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述改變所述形狀的拉拔深度是至少約350微米。
9.一種準(zhǔn)備燃料電池的雙極板的方法，所述方法包括: 使用第一成形步驟來將鐵素體不銹鋼的基本上平坦的薄板形成為基本上非平坦的蛇形圖案的形狀，其中所述基本上平坦的薄板限定了基本上遍及其表面的限定所述雙極板的部分的名義厚度；以及 使用第二成形步驟來將所述蛇形圖案形成為雙極板使得在其建立時(shí)，其限定了基本上不變的壁厚，相對(duì)于所述名義厚度的偏離被相對(duì)于根據(jù)單步驟成形工藝的雙極板的形成被大大減小。
10.一種準(zhǔn)備燃料電池的方法，所述方法包括: 布置膜電極組件以包括陽極、陰極和設(shè)置在所述陽極和陰極之間的膜，使得相應(yīng)的陽極反應(yīng)物和陰極反應(yīng)物可處于與其流體連通；以及 放置不銹鋼雙極板，其內(nèi)限定了與所述陽極和所述陰極中的每一個(gè)都鄰近的多個(gè)流動(dòng)通道，使得在所述燃料電池操作時(shí)，從燃料源和氧氣源分別引入的反應(yīng)物可通過所述流動(dòng)通道被傳遞到所述陽極和所述陰極，所述雙極板通過以下形成: 成形不銹鋼預(yù)成形薄板，使得其限定了名義厚度和其內(nèi)的多個(gè)反應(yīng)物通道流動(dòng)路徑；以及 改變所述預(yù)成形薄板的形狀使得相對(duì)于所述名義厚度的最大偏離被相對(duì)于根據(jù)單步驟成形工藝的雙極板形成被大大減小。
【文檔編號(hào)】H01M8/02GK103887534SQ201310710507
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】S.徐, S.J.斯潘塞, J.R.布拉德利, G.W.弗利, A.T.莫拉萊斯 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司