專利名稱：用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本新型是一種用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特別是提供燃料電池的集電件具有不同彈性勁度的區(qū)域，以降低熱膨脹對(duì)集電件與膜電極組的觸媒部的接觸性的影響。
背景技術(shù)：
公知燃料電池是具有用以進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)而輸出電力的電池核心，而該電池核心的運(yùn)作狀態(tài)(如輸出電壓/電流)是透過(guò)燃料電池核心的操作條件設(shè)定所達(dá)成者。傳統(tǒng)的燃料電池中，尤其是指具有雙極板的燃料電池結(jié)構(gòu)，其燃料是透過(guò)雙極板進(jìn)入燃料電池的膜電極組中，以進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力，再透過(guò)雙極板的集電件輸出電力。然而，通常雙極板燃料電池運(yùn)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，而導(dǎo)致雙極板發(fā)生熱膨脹并產(chǎn)生幾何變形，而這樣的幾何變形包括有扭曲、撓曲等，會(huì)造成集電件與膜電極組觸媒部的接觸性下降，因而又造成膜電極組的電化學(xué)反應(yīng)效率下降，且電性輸出也會(huì)較差。因此，本新型基于常用燃料電池結(jié)構(gòu)需求，進(jìn)行新型一種用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)。
新型內(nèi)容本新型主要目的是提供一種用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其是在結(jié)構(gòu)間的擠壓或熱膨脹產(chǎn)生的幾何變形時(shí)，可降低局部的變形量而使得集電件與觸媒部維持良好的接觸性。
本新型的另一目的是提供一種用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其是集電件利用幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)或使用不同材料而使得第一局部與第二局部具有不同的彈性勁度，并進(jìn)一步減少集電件的第二局部因?yàn)闊崤蛎浰a(chǎn)生的幾何變形量，而使得第二局部可因此更緊貼于膜電極組的觸媒部。
為達(dá)成本新型上述目的，本新型用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)中，其主是包括一片板體，該板體是由基材以及至少一個(gè)以上的集電件所構(gòu)成，該集電件是包括一第一局部以及一第二局部，其中該第一局部的彈性勁度物理性質(zhì)是不同于該第二局部的彈性勁度物理性質(zhì)，或者，在該集電件的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以不同開(kāi)孔率或形成粗細(xì)不同的開(kāi)孔，使得這些集電件因受熱而發(fā)生變形時(shí)，仍然能夠保持與膜電極組良好的接觸性。
上述第一局部以及第二局部的彈性勁度可透過(guò)選用機(jī)械強(qiáng)度不同以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料所達(dá)成。
本新型的集電板結(jié)構(gòu)，使得讓這些集電件因受熱而發(fā)生變形時(shí)，仍然能夠保持與膜電極組良好的接觸性，此即為本新型的有益效果。
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(guò)下述具體實(shí)施例，并配合附圖，對(duì)本新型詳加說(shuō)明如后。


圖1是顯示本新型用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)一具體實(shí)施例的立體分解視圖；圖2是顯示關(guān)于本新型圖1的立體組合視圖；圖3是顯示關(guān)于本新型圖1的側(cè)剖面視圖；圖4是顯示關(guān)于本新型用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)另一具體實(shí)施例的剖面視圖；圖5是顯示關(guān)于本新型用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)再一具體實(shí)施例的剖面視圖。
編號(hào)說(shuō)明燃料電池(1)集電板(2)集電件(21) 第一局部(21a)第二局部(21b) 貫穿孔(21c)基材(22) 膜電極組層(3)質(zhì)傳電解膜(31) 觸媒部(32)
具體實(shí)施方式
圖1是顯示本新型用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)一具體實(shí)施例的立體分解視圖；圖2是顯示關(guān)于本新型圖1的立體組合視圖；圖3是顯示關(guān)于本新型圖1的側(cè)剖面視圖。請(qǐng)參考圖1、圖2以及圖3所顯示，本新型的燃料電池(1)主要是由膜電極組層(3)與兩片集電板(2)所密接疊合而成。該膜電極組層(3)主要是一片質(zhì)傳電解膜(31)表面布置區(qū)塊分布的復(fù)數(shù)個(gè)觸媒部(32)，透過(guò)這些觸媒部(12)中的觸媒物質(zhì)與外加的氫燃料以及氧燃料進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，而達(dá)到一種可產(chǎn)生電力的能量轉(zhuǎn)換器。舉例來(lái)說(shuō)，該膜電極組層(3)是作為直接甲醇燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)電核心。該質(zhì)傳電解膜(31)與觸媒部(32)是施以Nafion solution制程所實(shí)現(xiàn)者，而透過(guò)外部提供的甲醇燃料與氧氣分別和該觸媒部(32)形成電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)輸出此反應(yīng)所產(chǎn)生的電力。
上述的這些集電板(2)分別是一板體結(jié)構(gòu)，該板體是包括多數(shù)個(gè)集電件(21)所構(gòu)成的區(qū)域以及基材(22)所構(gòu)成的區(qū)域，且該集電板(2)可以作為陰極集電板或是陽(yáng)極集電板來(lái)使用。這些集電件(21)的位置是對(duì)應(yīng)該膜電極組層(3)中的各個(gè)觸媒部(32)，且這些集電件(2)分別具有第一局部(21a)與第二局部(21b)，同時(shí)為了讓燃料能夠通過(guò)該集電件(21)以及讓該集電件(21)具有導(dǎo)電性，該集電件(21)的第一局部(21a)是具有復(fù)數(shù)穿孔(圖未顯示)的導(dǎo)電體，并經(jīng)由該第二局部(21b)連接該第一局部(21a)與基材(22)，如圖3所顯示。
當(dāng)實(shí)作上述該集電件(21)的第一局部(21a)以及第二局部(21b)時(shí)，作為第一局部(21a)的材料是可以采用不同于作為第二局部(21b)的材料，使得第一局部(21a)的彈性勁度是大于第二局部(21b)。由于集電板(2)是由兩種不同材料所構(gòu)成，當(dāng)?shù)谝痪植?21a)以及第二局部(21b)同時(shí)因?yàn)闊崤蛎涀饔枚嗷D壓，且材料內(nèi)應(yīng)力平衡時(shí)，第一局部(21a)會(huì)產(chǎn)生體積膨脹，但其幾何變形量小于第二局部(21b)變形量，因此這些集電件(21)中的第一局部(21a)表面變形量或翹曲量會(huì)比第二局部(21b)小，使得這些集電件(21)的第一局部(21a)表面依然能夠維持良好接觸于該膜電極組層(3)中的這些觸媒部(32)。
上述的集電件(21)中的第一局部(21)所選用的金屬材料可以是選用抗腐蝕或耐酸金屬材料，或是經(jīng)抗腐蝕或防酸處理的金屬材料。
另外，該集電件(21)的第二局部(21b)也可以設(shè)置具有讓燃料能夠通過(guò)該集電件(21)的復(fù)數(shù)穿孔(圖未顯示)。甚至，第二局部(21b)的材料進(jìn)一步選擇為導(dǎo)電體或者是金屬材料，而所使用的金屬材料則又可以是選用抗腐蝕或耐酸金屬材料或是經(jīng)抗腐蝕處理或防酸處理的金屬材料。
上述的基材(22)可以是采用FR4、FR5、環(huán)氧樹(shù)酯、玻纖基材、陶瓷基材、高分子塑化基材以及復(fù)合式材料等材質(zhì)，而第一局部(21a)可以是采用機(jī)械強(qiáng)度大于第二局部(21b)的材質(zhì)。舉例來(lái)說(shuō)，第一局部(21a)可以是采用不銹鋼，而第二局部(21b)則可以是采用經(jīng)抗腐蝕處理或防酸處理的銅質(zhì)材料。
圖4是顯示關(guān)于本新型用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)另一具體實(shí)施例的剖面視圖。上述的集電件(21)中的第一局部(21a)以及第二局部(21b)分別是以具有不同機(jī)械強(qiáng)度的材料，主要是為了達(dá)到第二局部(21b)具有較大的彈性勁度(stiffness)，因而使得第二局部(21b)在發(fā)生熱膨脹時(shí)，可盡量減少其幾何變形量。因此，除了材料的選取外，第一局部(21a)以及第二局部(21b)的機(jī)械構(gòu)造也會(huì)影響其彈性勁度的相對(duì)大小。參考圖4所顯示，相較于第一局部(21a)，當(dāng)?shù)诙植?21b)的厚度相較于第一局部(21a)而足夠大時(shí)，甚至第二局部(21b)與第一局部(21a)所采用的材料相同，也可使得第二局部(21b)的彈性勁度大于第一局部(21a)的彈性勁度，進(jìn)而達(dá)到本發(fā)明的目的。
圖5是顯示關(guān)于本新型用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)再一具體實(shí)施例的剖面視圖。上述該集電件(21)的第一局部(21a)以及第二局部(21b)在實(shí)作時(shí)，亦可以利用具有不同穿孔率的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使得第一局部(21a)的彈性勁度是大于第二局部(21b)。其中該集電件(21)的第一局部(21a)以及第二局部(21b)具有不同穿孔率是以分別具有貫穿孔(21c)數(shù)目不同的方式達(dá)到，且貫穿孔(21c)越多則該結(jié)構(gòu)的彈性勁度會(huì)越小。另外，不同的穿孔率也可以利用具有不同大小的貫穿孔(21c)或是利用貫穿孔(21c)之間的間距不同所達(dá)成，通常貫穿孔(21c)的開(kāi)孔尺寸越大或是貫穿孔(21c)之間的間距越小則該結(jié)構(gòu)的彈性勁度會(huì)越小。
另外，本新型的集電件(21)中，也可以透過(guò)材料的選用或是機(jī)械構(gòu)造的設(shè)計(jì)，使得第一局部(21a)的彈性勁度是小于第二局部(21b)，并可透過(guò)上述的材料選用與機(jī)械構(gòu)造的設(shè)計(jì)而達(dá)到第一局部(21a)的彈性勁度小于第二局部(21b)的目的。
本新型的集電板結(jié)構(gòu)，使得讓這些集電件因受熱而發(fā)生變形時(shí)，仍然能夠保持與膜電極組良好的接觸性，此即為本新型的優(yōu)點(diǎn)所在。
雖然本新型已以具體實(shí)施例公開(kāi)如上，然其所揭露的具體實(shí)施例并非用以限定本新型，任何熟悉此技術(shù)人員，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(rùn)飾，其所作的更動(dòng)與潤(rùn)飾皆屬于本新型的范疇，本新型的保護(hù)范圍當(dāng)依本新型權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一板體，是包含一基材以及至少一個(gè)以上的集電件，其中該集電件是具有一第一局部以及一第二局部，其中該第一局部的彈性勁度物理性質(zhì)是不同于該第二局部的彈性勁度物理性質(zhì)；以及其中該基材是用來(lái)設(shè)置這些集電件，藉此使得這些集電件因受熱而發(fā)生變形時(shí)，仍然能夠保持與一膜電組良好的接觸性。
2.如權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部的材料，是不同于該第二局部的材料。
3.如權(quán)利要求2所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部的材料的機(jī)械強(qiáng)度，是大于第二局部的材料的機(jī)械強(qiáng)度。
4.如權(quán)利要求2所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第二局部的材料，是選自FR4、FR5、環(huán)氧樹(shù)酯、玻纖基板、陶瓷基板、高分子塑化基板以及復(fù)合式材料中的任一材質(zhì)。
5.如權(quán)利要求2所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部的材料，是抗腐蝕或耐酸金屬。
6.如權(quán)利要求2所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部的材料，是經(jīng)抗腐蝕處理或防酸處理的金屬。
7.如權(quán)利要求2所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部的材料，是不銹鋼。
8.如權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部的材料，是相同于該第二局部的材料，且該第一局部的機(jī)械結(jié)構(gòu)是不同于該第二局部的機(jī)械結(jié)構(gòu)，藉此達(dá)到該第一局部的彈性勁度物理性質(zhì)，是大于該第二局部的彈性勁度物理性質(zhì)。
9.如權(quán)利要求8所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部的厚度，是大于第二局部的厚度，藉此使得該第一局部的機(jī)械結(jié)構(gòu)是不同于該第二局部的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求8所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部的貫穿孔的穿孔率是不同于該第二局部。
11.如權(quán)利要求10所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部與第二局部分別具有不同數(shù)目的貫穿孔，而具有不同的穿孔率。
12.如權(quán)利要求10所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部與第二局部分別具有不同尺寸大小的貫穿孔，而具有不同的穿孔率。
13.如權(quán)利要求10所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部與第二局部分別具有不同大小的貫穿孔間距，而具有不同的穿孔率。
14.如權(quán)利要求10所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部的材料，是抗腐蝕或耐酸金屬。
15.如權(quán)利要求10所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部的材料，是經(jīng)抗腐蝕處理或防酸處理的金屬。
16.如權(quán)利要求10所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該集電區(qū)域表面具有抗腐蝕的導(dǎo)電材質(zhì)。
17.如權(quán)利要求16所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該集電區(qū)域表面抗腐蝕的導(dǎo)電材質(zhì)是選擇金、導(dǎo)電碳以及不銹鋼中的任一材質(zhì)。
18.如權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第二局部的彈性勁度是大于該第一局部的彈性勁度。
19.如權(quán)利要求18所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第二局部的彈性勁度是大于該第一局部的彈性勁度，是由第二局部使用的材料的機(jī)械強(qiáng)度大于第一局部所使用的材料所達(dá)成。
20.如權(quán)利要求18所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，是透過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)而達(dá)到第二局部的彈性勁度大于第一局部的彈性勁度者。
21.如權(quán)利要求20所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第二局部的厚度是較第一局部大，進(jìn)而透過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)達(dá)到第二局部的彈性勁度大于第一局部的彈性勁度者。
22.如權(quán)利要求20所述的用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一局部的貫穿孔的穿孔率是不同于該第二局部。
專利摘要本實(shí)用新型是一種用于燃料電池的集電板結(jié)構(gòu)，包括一片板體。該板體是由基材以及至少一個(gè)以上的集電件所構(gòu)成，該集電件是包括一第一局部以及一第二局部，其中該第一局部的彈性勁度物理性質(zhì)是不同于該第二局部的彈性勁度物理性質(zhì)，使得這些集電件因受熱而發(fā)生變形時(shí)，仍然能夠保持與膜電極組良好的接觸性。
文檔編號(hào)H01M8/02GK2919549SQ20062000371
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月22日
發(fā)明者張倉(cāng)銘, 黃緯莉 申請(qǐng)人:勝光科技股份有限公司