專利名稱：燃料電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本新型涉及一種燃料電池，且特別是一種具有雙面流道板的燃料電池裝置。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料電池的種類相當(dāng)多，而且分類的方式也各有所不同，若依質(zhì)子交換膜性質(zhì)不同加以區(qū)分，有堿性燃料電池、磷酸燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固態(tài)氧化物燃料電池等五種不同質(zhì)子交換膜的燃料電池。
于傳統(tǒng)燃料電池結(jié)構(gòu)中，流道板是置于膜電極組(MEA)的兩端，其所使用的材質(zhì)應(yīng)具備高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、易加工、重量輕和成本低廉等特性，目前制作流道板的材料有石墨、鋁及不銹鋼，通常是采用石墨制成。在流道板上加工流道，作為供應(yīng)燃料與氣體的信道，使反應(yīng)物能經(jīng)由流道到達(dá)擴(kuò)散層，而進(jìn)入作用層參與反應(yīng)。另外，流道板也具有傳導(dǎo)電流的功能，使反應(yīng)所產(chǎn)生的電流得以應(yīng)用，因此又稱為電流收集板(current collect plate)。
然而，傳統(tǒng)的流道板(如石墨板)通常是采單面流道設(shè)計(jì)，而且其本身的體積大，重量不夠輕盈，導(dǎo)電能力也有待加強(qiáng)。而傳統(tǒng)的燃料電池堆(stack)，則由于是采用此種笨重的單面流道板所堆棧而成，導(dǎo)致燃料電池堆整體的體積與重量皆因而加倍，相當(dāng)不利于整合至便攜式的消費(fèi)性電子產(chǎn)品，而且整體的集電能力也差強(qiáng)人意。
新型內(nèi)容本新型的主要目的是提供一種燃料電池裝置，不但可讓燃料電池本身的體積及重量大幅減少，亦可增進(jìn)流道板的集電功能。
為達(dá)成本新型上述目的，本新型提供一種燃料電池裝置，是至少包括一個(gè)以上的膜電極組，其中該膜電極組是至少包含一陽極電極、一質(zhì)子交換膜及一陰極電極；一個(gè)以上的雙面流道板，是設(shè)置于該膜電極組的一側(cè)，其中該雙面流道板是使用一波形結(jié)構(gòu)。
1.本新型燃料電池裝置使用一種具有波形結(jié)構(gòu)的雙面流道板，可讓燃料電池(特別是燃料電池堆)整體的體積及重量皆大幅減少，此有利于將燃料電池整合至便攜式的消費(fèi)性電子產(chǎn)品。
2.本新型燃料電池裝置利用雙面流道板板體本身的剛性，因而可將集電片制造為極薄的結(jié)構(gòu)，可讓燃料電池本身的體積及重量大幅減少。
3.本新型燃料電池裝置所使用的雙面流道板可通過使用具有抗化性非導(dǎo)體的工程塑料材質(zhì)的板體，再設(shè)置導(dǎo)電材料的集電片，如此不但可讓燃料電池的重量輕而具有可攜帶的便利性，且同時(shí)使雙面流道板具有良好的集電功能。
4.本新型燃料電池裝置所使用的雙面流道板可有效防止燃料(如甲醇)或電化學(xué)反應(yīng)生成物對集電片的表面進(jìn)行破壞，因而降低燃料電池的汰換率。
為使熟悉該項(xiàng)技術(shù)人士了解本新型的目的、特征及功效，茲通過下述具體實(shí)施例，并配合附圖，對本新型詳加說明如后。


圖1是本新型燃料電池裝置的一具體實(shí)施例基本部分的立體組合圖；圖2A是本新型燃料電池裝置的另一具體實(shí)施例基本部分的立體組合圖；圖2B是本新型圖2A的立體分解圖；圖3A是本新型燃料電池裝置的又一具體實(shí)施例基本部分的立體組合圖；圖3B是本新型圖3A的立體分解圖；圖4A顯示本新型燃料電池裝置所使用的雙面流道板的細(xì)部結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
圖4B顯示圖4A雙面流道板的變化實(shí)施例的剖面示意圖；圖5是圖2A燃料電池裝置的變化實(shí)施例基本部分的立體分解圖。
符號說明燃料電池裝置(1)、(2)、(3) 膜電極組(10)、(20)、(30)陽極電極(100)、(200)、(300)質(zhì)子交換膜(102)、(202)、(302)陰極電極(104)、(204)、(304)槽溝(120)、(220)、(320)、(322)雙面流道板(12)、(22)、(32) 基板(24)渠道(240) 進(jìn)口(240a)電路組件(26) 引線(28)板體(40) 集電片(42)金屬層(42a)電路組件(44)具體實(shí)施方式
圖1顯示本新型燃料電池裝置的一具體實(shí)施例基本部分的立體組合圖。
參考圖1所顯示，本新型的燃料電池裝置(1)是單一燃料電池，其是至少包括膜電極組(10)、雙面流道板(12)。其中，膜電極組(10)是至少包含陽極電極(100)、質(zhì)子交換膜(102)以及陰極電極(104)。雙面流道板(12)是設(shè)置于膜電極組(10)的一側(cè)，而且雙面流道板(12)是使用一波形結(jié)構(gòu)。如圖1所顯示，本新型燃料電池裝置可通過一供給機(jī)制來使得燃料通過槽溝(120)來與膜電極組(10)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，因而產(chǎn)生電力。
圖2A是本新型燃料電池裝置的另一具體實(shí)施例基本部分的立體組合圖。圖2B是本新型圖2A的立體分解圖。參考圖2A及圖2B所顯示，本新型的燃料電池裝置(2)是一燃料電池堆(stack)，其是至少包括該些膜電極組(20)、雙面流道板(22)。其中，膜電極組(20)是至少包含陽極電極(200)、質(zhì)子交換膜(202)以及陰極電極(204)。雙面流道板(22)是設(shè)置于該些膜電極組(20)的一側(cè)，特別是設(shè)置于該些膜電極組(20)的該些陽極電極(200)之間，而且雙面流道板(22)是使用一波形結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，本新型燃料電池裝置(2)中的雙面流道板(22)并非僅限定于設(shè)置在該些膜電極組(20)的該些陽極電極(200)之間的情況下，其亦可應(yīng)用于多種變化實(shí)施例，例如可將雙面流道板(22)設(shè)置于該些膜電極組(20)的該些陰極電極(204)之間，或者可將雙面流道板(22)設(shè)置于該些膜電極組(20)的該陽極電極(200)與該陰極電極(204)之間。另外如圖2A所顯示，本新型燃料電池裝置可通過一供給機(jī)制來使得燃料通過槽溝(220)來與該些膜電極組(20)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，因而產(chǎn)生電力。
圖3A是本新型燃料電池裝置的又一具體實(shí)施例基本部分的立體組合圖。圖3B是本新型圖3A的立體分解圖。參考圖3A及圖3B所顯示，本新型的燃料電池裝置(3)是一燃料電池堆(stack)，其是至少包括該些膜電極組(30)、該些雙面流道板(32)。其中，該些膜電極組(30)是設(shè)置于該些雙面流道板(32)之間，其是至少包含陽極電極(300)、質(zhì)子交換膜(302)以及陰極電極(304)。而且，該些雙面流道板(32)是使用一波形結(jié)構(gòu)。如第三A圖所顯示，本新型燃料電池裝置可通過一供給機(jī)制來使得燃料或空氣可以通過槽溝(320)或槽溝(322)來與該些膜電極組(30)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，因而產(chǎn)生電力。
圖4A顯示本新型燃料電池裝置所使用的雙面流道板(12)、(22)、(32)的細(xì)部結(jié)構(gòu)剖面示意圖。參考圖4A所顯示，本新型所使用的雙面流道板(12)、(22)、(32)包括板體(40)是具有至少一個(gè)以上的流道結(jié)構(gòu)，其中該些流道結(jié)構(gòu)的設(shè)置位置，是對應(yīng)配合該些膜電極組(10)、(20)、(30)的設(shè)置位置，如第四圖所顯示，該流道結(jié)構(gòu)是一波形結(jié)構(gòu)。該些集電片(42)是一導(dǎo)電材料且該些集電片(42)分別覆蓋住板體(40)的該些流道結(jié)構(gòu)，以及該些集電片(42)是固定于板體(40)，如圖4A所顯示，該些集電片(42)同樣是使用一波形結(jié)構(gòu)。在材質(zhì)選用方面，板體(40)的基材可以選擇一抗化性非導(dǎo)體工程塑料基板、塑料碳基板、FR4基板、FR5基板、環(huán)氧樹酯基板、玻纖基板、陶瓷基板、高分子塑化基板以及復(fù)合式材料基板等其中一種。而集電片(42)的材質(zhì)可以是選擇一導(dǎo)電性佳的材料，且其表面特別是經(jīng)過抗腐蝕及/或防酸的處理或其本身即具有該特性的抗化性金屬材料(如不銹鋼、鈦、金、石墨、碳金屬化合物等)。再者，集電片(42)可進(jìn)一步包含金屬層(42a)，通過濺鍍、噴鍍等制程以形成于集電片(42)的表面上，其中金屬層(42a)的材質(zhì)，可以是選擇自金、銅、銀、碳、高導(dǎo)電性金屬等其中一種。
圖4B顯示圖4A雙面流道板的變化實(shí)施例的剖面示意圖。如圖4B所顯示，板體(40)可進(jìn)一步設(shè)置有一個(gè)以上的電路組件(44)，電路組件(44)可以是一布線(circuitry)，且特別是一印刷式布線(printed circuitry)，其中電路組件(44)是與集電片(42)作電氣連接。
圖5是圖2A燃料電池裝置的變化實(shí)施例基本部分的立體分解圖。如圖5所顯示，本新型的燃料電池裝置(2)可進(jìn)一步包括基板(24)，是具有至少一個(gè)以上的中空部，其中該些中空部的設(shè)置位置，是對應(yīng)配合該些膜電極組(20)的設(shè)置位置，且使得該些膜電極組(20)及雙面流道板(22)能夠壓合密接至基板(24)上。再者，基板(24)可進(jìn)一步設(shè)置有一個(gè)以上的電路組件(26)，電路組件(26)可以是一布線(circuitry)，且特別是一印刷式布線(printed circuitry)，其中電路組件(26)可透過與引線(28)接觸，而與雙面流道板(22)的該些集電片(42)作電氣連接，以使得該些集電片(42)是透過該布線而電氣連接成一串聯(lián)及/或并聯(lián)電路，因而可將燃料電池堆的各電力產(chǎn)生單元作一連結(jié)。而在本新型燃料電池裝置(2)的燃料供給機(jī)制方面，是可透過設(shè)置于基板(24)上的渠道(240)來具體實(shí)施。首先，將燃料注入進(jìn)口(240a)，接著燃料沿著渠道(240)行進(jìn)，最后流至槽溝(220)中，燃料便可因此與該些膜電極組(20)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，因而產(chǎn)生電力。
本新型的燃料電池裝置可以是一種采用液態(tài)燃料(如甲醇)的燃料電池、或采用氣態(tài)燃料的燃料電池、或采用固態(tài)燃料的燃料電池等等。最后，歸納本新型的有益效果如下1.本新型燃料電池裝置使用一種具有波形結(jié)構(gòu)的雙面流道板，可讓燃料電池(特別是燃料電池堆)整體的體積及重量皆大幅減少，此有利于將燃料電池整合至便攜式的消費(fèi)性電子產(chǎn)品。
2.本新型燃料電池裝置利用雙面流道板板體本身的剛性，因而可將集電片制造為極薄的結(jié)構(gòu)，可讓燃料電池本身的體積及重量大幅減少。
3.本新型燃料電池裝置所使用的雙面流道板可通過使用具有抗化性非導(dǎo)體的工程塑料材質(zhì)的板體，再設(shè)置導(dǎo)電材料的集電片，如此不但可讓燃料電池的重量輕而具有可攜帶的便利性，且同時(shí)使雙面流道板具有良好的集電功能。
4.本新型燃料電池裝置所使用的雙面流道板可有效防止燃料(如甲醇)或電化學(xué)反應(yīng)生成物對集電片的表面進(jìn)行破壞，因而降低燃料電池的汰換率。
雖然本新型已以具體實(shí)施例公開如上，然其所公開的具體實(shí)施例并非用以限定本新型，任何熟悉此技術(shù)人士，在不脫離本新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾，其所作的更動(dòng)與潤飾都屬于本新型的范疇，本新型的保護(hù)范圍當(dāng)以本申請權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種燃料電池裝置，其特征在于，至少包括一個(gè)以上的膜電極組，其中該膜電極組是至少包含一陽極電極、一質(zhì)子交換膜及一陰極電極；一個(gè)以上的雙面流道板，是設(shè)置于該膜電極組的一側(cè)，其中該雙面流道板是使用一波形結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于，該燃料電池裝置是一燃料電池堆。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池裝置，其特征在于，該雙面流道板是設(shè)置于該些膜電極組的該些陽極電極及/或該些陰極電極之間。
4.一種燃料電池裝置，其特征在于，至少包括復(fù)數(shù)個(gè)雙面流道板，其中該雙面流道板是使用一波形結(jié)構(gòu)；一個(gè)以上的膜電極組，是設(shè)置于該些雙面流道板之間，其中該膜電極組是至少包含一陽極電極、一質(zhì)子交換膜及一陰極電極。
5.如權(quán)利要求4所述的燃料電池裝置，其特征在于，該燃料電池裝置是一燃料電池堆。
6.如權(quán)利要求1或4所述的燃料電池裝置，其特征在于，該雙面流道板包括一板體，是具有至少一個(gè)以上的流道結(jié)構(gòu)，其中該些流道結(jié)構(gòu)的設(shè)置位置，是對應(yīng)配合該些膜電極組的設(shè)置位置；一個(gè)以上的集電片，是一導(dǎo)電材料且該些集電片分別覆蓋住該板體的該些流道結(jié)構(gòu)，以及這些集電片是固定于該板體；以及
7.如權(quán)利要求6所述的燃料電池裝置，其特征在于，該流道結(jié)構(gòu)是一波形結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求6所述的燃料電池裝置，其特征在于，該集電片是使用一波形結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求6所述的燃料電池裝置，其特征在于，該板體的基材，是選擇一抗化性非導(dǎo)體工程塑料基板、一塑料碳基板、一FR4基板、一FR5基板、一環(huán)氧樹酯基板、一玻纖基板、一陶瓷基板、一高分子塑化基板以及一復(fù)合式材料基板的其中一種。
10.如權(quán)利要求6所述的燃料電池裝置，其特征在于，該集電片的材質(zhì)，是選擇自不銹鋼、鈦、金、石墨、碳金屬化合物、抗化性金屬的其中一種。
11.如權(quán)利要求6所述的燃料電池裝置，其特征在于，該集電片是一導(dǎo)電材料，且其表面是經(jīng)過抗腐蝕及/或防酸的處理。
12.如權(quán)利要求6所述的燃料電池裝置，其特征在于，該集電片，進(jìn)一步包含一金屬層，是形成于該集電片的表面上。
13.如權(quán)利要求12所述的燃料電池裝置，其特征在于，該金屬層的材質(zhì)，是選擇自金、銅、銀、碳、高導(dǎo)電性金屬的其中一種。
14.如權(quán)利要求6所述的燃料電池裝置，其特征在于，該雙面流道板進(jìn)一步包括至少一個(gè)以上的電路組件，是設(shè)置于該板體。
15.如權(quán)利要求14所述的燃料電池裝置，其特征在于，該電路組件是一布線。
16.如權(quán)利要求15所述的集電板，其特征在于，該布線是一印刷式布線，且電氣連接至該些集電片。
17.如權(quán)利要求6所述的燃料電池裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一基板，是具有至少一個(gè)以上的中空部，其中該些中空部的設(shè)置位置，是對應(yīng)配合該些膜電極組的設(shè)置位置。
18.如權(quán)利要求17所述的燃料電池裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個(gè)以上的電路組件，是設(shè)置于該基板。
19.如權(quán)利要求18所述的燃料電池裝置，其特征在于，該電路組件是一布線。
20.如權(quán)利要求19所述的燃料電池裝置，其特征在于，該布線是一印刷式布線，且電氣連接至該雙面流道板的該些集電片。
21.如權(quán)利要求20所述的燃料電池裝置，其特征在于，該些集電片是透過該布線而電氣連接成一串聯(lián)及/或并聯(lián)電路。
22.如權(quán)利要求17所述的集電板，其特征在于，該些膜電極組及該雙面流道板是壓合密接至該基板上。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種燃料電池裝置，是至少包括一個(gè)以上的膜電極組，其中該膜電極組是至少包含一陽極電極、一質(zhì)子交換膜及一陰極電極。以及，一個(gè)以上的雙面流道板，是設(shè)置于該膜電極組的一側(cè)，其中該雙面流道板是使用一波形結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01M8/24GK2893937SQ20062000151
公開日2007年4月25日 申請日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月25日
發(fā)明者許錫銘, 張倉銘, 潘俊祎, 高志榮, 黃緯莉 申請人:勝光科技股份有限公司