專利名稱：具有透明流道的燃料電池堆及其雙極板結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有透明流道的燃料電池堆及其雙極板結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種應 用于燃料電池堆的具有透明流道的燃料電池堆及其雙極板結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
燃料電池為一種低噪音、低污染、免充電及高效率的發(fā)電裝置，只要不斷供應燃 料，燃料電池就可持續(xù)地進行電化學反應以產(chǎn)生電能。而燃料電池的燃料可以為甲醇、乙 醇、氫氣或其他碳氫化合物，再藉由氧氣作為氧化劑以產(chǎn)生電能，并且在這樣的電化學反應 過程中會生成水做為副產(chǎn)物。由于燃料電池的燃料是藉由流道以進行運輸，因此流道的運輸能力影響著燃料電 池的產(chǎn)電效能，然而當燃料電池所生成的水無法順利排出時，水便會堆積于流道內(nèi)造成流 道堵塞，進而影響燃料電池中電化學反應的進行，并且降低了燃料電池的反應速率。如中國臺灣發(fā)明公告第1236178號所揭露的「觀察透明流道積水的燃料電池制作 技術(shù)」，其是利用透明板結(jié)合于導電流場板的一側(cè)以組合成雙極板，因此可通過透明板觀察 雙極板內(nèi)部流道，使得流道內(nèi)狀況清晰可見，藉以方便觀察燃料電池單體運作時內(nèi)部水的 生成及分布。上述的前案是利用透明板結(jié)合于導電流場板，使得不透明的導電流場板中的流道 可易于觀察，然而當多個燃料電池單體組成燃料電池堆時，透明板是夾設(shè)于燃料電池堆當 中，除了最外兩側(cè)的燃料電池單體仍可通過透明板觀察流道內(nèi)狀況之外，因為其余燃料電 池單體的透明板被夾設(shè)于燃料電池堆內(nèi)，因此并不具有可觀察的效果，以致于當燃料電池 堆內(nèi)部流道出現(xiàn)阻塞狀況時，并無法通過透明板觀察而發(fā)現(xiàn)。由此可見，上述現(xiàn)有的燃料電池在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟 待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但 長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問 題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型的具有透明流道的燃料 電池堆及其雙極板結(jié)構(gòu)，實屬當前重要研發(fā)課題之一，亦成為當前業(yè)界極需改進的目標。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的燃料電池存在的缺陷，而提供一種新型的具有透 明流道的燃料電池堆及其雙極板結(jié)構(gòu)，所要解決的技術(shù)問題是使其在每一燃料電池單體中 使用透明流道板，因此當燃料電池單體組合成燃料電池堆時，燃料電池堆中水生成狀況便 可通過每一透明流道板進行觀測，以達到即時觀測流道狀況的功效，非常適于實用。本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的燃料電池存在的缺陷，而提供一種新型的具 有透明流道的燃料電池堆及其雙極板結(jié)構(gòu)，所要解決的技術(shù)問題是使其由于可即時通過透 明流道板觀測流道內(nèi)狀況，因此可即時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部流道是否出現(xiàn)阻塞，進而可避免影響燃料 電池的效能，從而更加適于實用。
本發(fā)明的再一目的在于，克服現(xiàn)有的燃料電池存在的缺陷，而提供一種新型的具 有透明流道的燃料電池堆及其雙極板結(jié)構(gòu)，所要解決的技術(shù)問題是使其使用非金屬的材料 制作透明流道板，因此可有效降低燃料電池的成本，并且還可達到輕量化的功效，從而更加 適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其具有至少一膜電極組；以及至少一對雙極板， 其是夾設(shè)于該膜電極組的兩側(cè)，且每一該雙極板具有一透明流道板；及至少一集電板，其 是結(jié)合于該透明流道板的一側(cè)邊。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其中所述的集電板是延伸覆蓋該透明流 道板的一側(cè)面前述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其中所述的集電板是雙面結(jié)合于該透明 流道板的該側(cè)邊。前述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其中每一該雙極板具有二集電板，且該 些集電板是結(jié)合于每一該透明流道板相對應的兩該側(cè)邊。前述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其中每一該集電板是延伸覆蓋該透明流 道板相對應的一側(cè)面。前述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其中該些集電板是分別雙面結(jié)合于該透 明流道板相對應的兩該側(cè)邊。前述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其中所述的透明流道板的材料為一高分 子聚合物、一玻璃、一固態(tài)氧化物或一不導電材料。前述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其中所述的集電板為一導電薄板。前述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其中所述的集電板進一步具有至少一散 熱件，其是由該集電板向該透明流道板的外側(cè)延伸形成，且該散熱件是與該集電板導熱結(jié)
I=I O前述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其中所述的集電板是以埋入射出、熱壓 或膠粘結(jié)合于該透明流道板。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的 一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其具有一透明流道板；以及至少一集電板，其是結(jié)合于 該透明流道板的一側(cè)邊。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。前述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其中所述的集電板是延伸覆蓋該透明流道板 的一側(cè)面。前述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其中所述的集電板是雙面結(jié)合于該透明流道 板的該側(cè)邊。前述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其具有二集電板，且該些集電板是分別結(jié)合 于該透明流道板相對應的兩該側(cè)邊。前述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其中每一該集電板是延伸覆蓋該透明流道板 相對應的一側(cè)面。
前述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其中該些集電板是分別雙面結(jié)合于該透明流 道板相對應的兩該側(cè)邊。前述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其中所述的透明流道板的材料為一高分子聚 合物、一玻璃、一固態(tài)氧化物或一不導電材料。前述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其中所述的集電板為一導電薄板。前述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其中所述的集電板是進一步具有至少一散熱 件，其是由該集電板向該透明流道板的外側(cè)延伸形成，且該散熱件是與該集電板導熱結(jié)合。前述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其中所述的集電板是以埋入射出、熱壓或膠 粘的方式結(jié)合于該透明流道板。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā) 明的主要技術(shù)內(nèi)容如下為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其具有至 少一膜電極組；以及至少一對雙極板，其是夾設(shè)膜電極組的兩側(cè)，且每一雙極板具有一透 明流道板；以及至少一集電板，其是結(jié)合于透明流道板的一側(cè)邊。另外，為達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其具 有一透明流道板；以及至少一集電板，其是結(jié)合于透明流道板的一側(cè)邊。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有透明流道的燃料電池堆及其雙極板結(jié)構(gòu)至少具有 下列優(yōu)點及有益效果1、利用透明流道板的設(shè)置，使得燃料電池堆中水生成與分布狀況可以直接且即時 地由外部觀測。2、由于燃料電池堆中水生成狀況可以即時觀測，進而可以達到避免燃料電池堆中 流道阻塞的功效。3、藉由使用非金屬的透明流道板，以達到降低燃料電池堆的成本及輕量化的功 效。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種具有透明流道的燃料電池堆及其雙極板結(jié)構(gòu)。其 中燃料電池堆具有膜電極組；以及雙極板。藉由雙極板將膜電極組夾設(shè)于其中，并且雙極 板具有透明流道板以及結(jié)合于透明流道板側(cè)邊的集電板，因此膜電極組產(chǎn)生的電能可利用 集電板傳導。而由于透明流道板的設(shè)置，因此可由燃料電池堆外部即時觀察燃料電池堆中 流道內(nèi)水生成的狀況，藉以隨時監(jiān)測流道內(nèi)是否出現(xiàn)阻塞問題，進而使燃料電池堆維持較 佳的產(chǎn)電效能。本發(fā)明還提供了一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著 的進步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
圖1是本發(fā)明的一種具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)較佳實施例的分解立體圖。圖2是圖1較佳實施例的結(jié)合圖。圖3A是本發(fā)明的一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)第一較佳實施例的立體圖。
圖3B是本發(fā)明的一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)第二較佳實施例的立體圖。圖4A是本發(fā)明的一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)第三較佳實施例的立體圖。圖4B是本發(fā)明的一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)第四較佳實施例的立體圖。圖5是本發(fā)明的一種具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)較佳實施例的立體圖。IOOUOO'具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu) 110:膜電極組120、120，雙極板121 透明流道板122 :集電板 123 :散熱件124:流道 125:側(cè)邊126 側(cè)面
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的具有透明流道的燃料電池堆及其雙極板結(jié)構(gòu)其具 體實施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參閱圖式的較佳實 施例的詳細說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實施方式
的說明，當可對本發(fā)明為達成預定目 的所采取的技術(shù)手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與 說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。圖1是本發(fā)明的一種具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)較佳實施例的分解立體圖。 圖2是圖1較佳實施例的結(jié)合圖。圖3A是本發(fā)明的一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)第一較 佳實施例的立體圖。圖3B是本發(fā)明的一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)第二較佳實施例的 立體圖。圖4A是本發(fā)明的一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)第三較佳實施例的立體圖。圖 4B是本發(fā)明的一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)第四較佳實施例的立體圖。圖5是本發(fā)明的 一種具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)較佳實施例的立體圖。請參閱圖1所示，本發(fā)明較佳實施例的一種具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)100， 其具有至少一膜電極組110 ；以及至少一對雙極板120，而燃料電池堆結(jié)構(gòu)100是可由多 個燃料電池單體堆疊形成，每一燃料電池單體又具有一膜電極組110及一對雙極板120。膜電極組110，其可具有質(zhì)子交換膜、兩層觸媒層與兩層氣體擴散層，而當氧化劑 與燃料分別通過氣體擴散層進入膜電極組110時，便可在膜電極組110中進行電化學反應 以產(chǎn)生電子及水生成。每一膜電極組110所生成的電子又可藉由相鄰的雙極板120中的一集電板122進 行傳遞，如此燃料電池堆100中便可產(chǎn)生電流，所以燃料電池堆100中所具有的膜電極組 110數(shù)量便決定了燃料電池堆100可產(chǎn)生的電量。請參閱圖1及圖2所示，雙極板120，其是用以夾設(shè)膜電極組110，使得膜電極組 110可設(shè)置于雙極板120之間，并且每一膜電極組110所產(chǎn)生的電子是經(jīng)由雙極板120的集 電板122傳導至相鄰的另一膜電極組110，使得膜電極組110產(chǎn)生的電流可在燃料電池堆 100間傳遞。請參閱圖3A所示，每一雙極板120具有一透明流道板121 ；以及至少一集電板 122。其中透明流道板121中形成有多組透明流道124，而集電板122是結(jié)合于透明流道板121的一側(cè)邊125，并且集電板122還可向外延伸以覆蓋透明流道板121的一側(cè)面126。集電板122又可以為一 U型板體，并且U型板體的凹口是夾設(shè)于透明流道板121 的側(cè)面126，因此集電板122可雙面結(jié)合于透明流道板121的側(cè)邊125的兩表面。再請參閱圖3B所示，雙極板120可具有二集電板122，并且集電板122可結(jié)合于每 一透明流道板121相對應的兩側(cè)邊125，集電板122也可以延伸覆蓋透明流道板121相對 應的兩側(cè)面126，以及分別雙面結(jié)合于透明流道板121相對應的兩側(cè)邊125的兩表面，藉此 增加集電板122與膜電極組110的接觸面積，以增加電子的傳遞速率，進而提升燃料電池堆 200的產(chǎn)電效能。而由于集電板122設(shè)置于透明流道板121的側(cè)邊125，因此兩相鄰的透明流道板 121便可利用電線連接集電板122以形成電性連接，藉此設(shè)置于透明流道板121的集電板 122以取代獨立集電板的設(shè)置，進而使得燃料電池堆200達到輕量化的功效。請參閱圖4A所示，雙極板120’的集電板122可進一步具有至少一散熱件123，并 且散熱件123是由集電板122向透明流道板121的外側(cè)延伸形成，散熱件123是與集電板 122導熱結(jié)合。因此當膜電極組110在進行電化學反應而產(chǎn)生熱能時，便可通過集電板122 的散熱件123將熱散除，藉此可避免膜電極組110內(nèi)累積過多廢熱，導致影響膜電極組110 的反應速率。請參閱圖4B所示，雙極板120’兩側(cè)的集電板122皆可進一步具有至少一散熱件 123，以幫助膜電極組110快速將廢熱散除，進而使膜電極組110可維持穩(wěn)定的反應速率。 如圖5所示，在具有散熱件123的雙極板120’所構(gòu)成的燃料電池堆100’中，可利用散熱件 123與集電板122導熱結(jié)合的設(shè)計，使得燃料電池堆100’中電化學反應所產(chǎn)生的廢熱，可通 過散熱件123快速散除，以使燃料電池堆100’達到穩(wěn)定供電的功效。而上述的透明流道板121的材料可以為一高分子聚合物、玻璃或固態(tài)氧化物等不 導電材料，因此具有質(zhì)量輕及成本低的特點，進而可以減輕整體燃料電池堆結(jié)構(gòu)100、100’ 的重量及成本，以達到輕量化與低成本的功效。又由于透明流道板121中流道124為透明可觀測的，因此具有透明流道的燃料電 池堆結(jié)構(gòu)100、100’(如圖2及圖5所示)，可由外部直接觀測內(nèi)部流道124水生成與分布 的狀況，進而可達到即時發(fā)現(xiàn)流道124中阻塞的功效。而上述的集電板122皆可以為一導電薄板，因此集電板122與透明流道板121的
結(jié)合方式可以為埋入射出、熱壓、膠粘、超音波熔接......等，藉此可以提高雙極板120、
120’的制成速度，并可以簡化雙極板120、120’的制作工藝。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對 以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其特征在于其具有至少一膜電極組；以及至少一對雙極板，其是夾設(shè)于該膜電極組的兩側(cè)，且每一該雙極板具有一透明流道板；及至少一集電板，其是結(jié)合于該透明流道板的一側(cè)邊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的集 電板是延伸覆蓋該透明流道板的一側(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的集 電板是雙面結(jié)合于該透明流道板的該側(cè)邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其特征在于其中每一該雙 極板具有二集電板，且該些集電板是結(jié)合于每一該透明流道板相對應的兩該側(cè)邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其特征在于其中每一該集 電板是延伸覆蓋該透明流道板相對應的一側(cè)面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該些集電 板是分別雙面結(jié)合于該透明流道板相對應的兩該側(cè)邊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的透 明流道板的材料為一高分子聚合物、一玻璃、一固態(tài)氧化物或一不導電材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的集 電板為一導電薄板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的集 電板進一步具有至少一散熱件，其是由該集電板向該透明流道板的外側(cè)延伸形成，且該散 熱件是與該集電板導熱結(jié)合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的 集電板是以埋入射出、熱壓或膠粘結(jié)合于該透明流道板。
11.一種具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其特征在于其具有一透明流道板；以及至少一集電板，其是結(jié)合于該透明流道板的一側(cè)邊。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的集電 板是延伸覆蓋該透明流道板的一側(cè)面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的集電 板是雙面結(jié)合于該透明流道板的該側(cè)邊。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其特征在于其具有二集電 板，且該些集電板是分別結(jié)合于該透明流道板相對應的兩該側(cè)邊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其特征在于其中每一該集電 板是延伸覆蓋該透明流道板相對應的一側(cè)面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該些集電板 是分別雙面結(jié)合于該透明流道板相對應的兩該側(cè)邊。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的透明 流道板的材料為一高分子聚合物、一玻璃、一固態(tài)氧化物或一不導電材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的集電板為一導電薄板。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的集電 板是進一步具有至少一散熱件，其是由該集電板向該透明流道板的外側(cè)延伸形成，且該散 熱件是與該集電板導熱結(jié)合。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有透明流道的雙極板結(jié)構(gòu)，其特征在于其中所述的集電 板是以埋入射出、熱壓或膠粘的方式結(jié)合于該透明流道板。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種具有透明流道的燃料電池堆及其雙極板結(jié)構(gòu)。該具有透明流道的燃料電池堆結(jié)構(gòu)具有至少一膜電極組；以及至少一對雙極板，其是夾設(shè)于該膜電極組的兩側(cè)，且每一該雙極板具有一透明流道板；及至少一集電板，其是結(jié)合于該透明流道板的一側(cè)邊。本發(fā)明藉由雙極板將膜電極組夾設(shè)于其中，并且雙極板具有透明流道板以及結(jié)合于透明流道板側(cè)邊的集電板，因此膜電極組產(chǎn)生的電能可利用集電板傳導。而由于透明流道板的設(shè)置，因此可由燃料電池堆外部即時觀察燃料電池堆中流道內(nèi)水生成的狀況，藉以隨時監(jiān)測流道內(nèi)是否出現(xiàn)阻塞問題，進而使燃料電池堆維持較佳的產(chǎn)電效能。
文檔編號H01M4/86GK101924229SQ200910149039
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者吳啟斌, 林紳運, 陳豐璋 申請人:中興電工機械股份有限公司