專利名稱：用于燃料電池的陽極流道板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于燃料電池的流道板，特別涉及一種用于燃料電池的陽極流道板。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種將儲存在燃料中的化學(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，若依電解質(zhì)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電解質(zhì)的燃料電池。
在傳統(tǒng)燃料電池結(jié)構(gòu)中，流道板是置于膜電極組(MembraneElectrode Assembly)的兩端，其所使用的材質(zhì)應(yīng)具備高導(dǎo)電性、高強度、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、鋁和不銹鋼，通常采用石墨制成的。在流道板上加工流道，作為供應(yīng)燃料的通道，使反應(yīng)物能經(jīng)由流道到達擴散層，而進入觸媒層參與反應(yīng)。另外，流道板亦可具有傳導(dǎo)電流的功能，使反應(yīng)所產(chǎn)生的電流得以傳導(dǎo)應(yīng)用，因此又可作為電流收集板(current collection plate)的功能。
然而，傳統(tǒng)的流道板(如石墨板)不但體積龐大，而且重量仍不夠輕。
實用新型內(nèi)容針對以上不足，本實用新型的主要目的是提供一種陽極流道板，其整體重量極輕，且制造成本低廉，同時，提供給陽極燃料與陽極生成物一個能夠暢流的流場環(huán)境。
本實用新型的另一目的是提供一種具有集電功能的陽極流道板，不但可讓燃料電池本身的體積和重量大幅減少，亦可增進流道板的集電功能。
本創(chuàng)作的再一目的是提供一種具有燃料混合后均濃度、及均流量的陽極流道板，可增加電池發(fā)電效能。
為達成上述目的，本實用新型提供一種用于燃料電池的陽極流道板，包括一片板體，以及設(shè)置在板體的分流部、流入流道結(jié)構(gòu)、至少一個以上的槽體、流出流道結(jié)構(gòu)、流出孔。分流部是將板體的一小部分面積挖設(shè)成一個鏤空區(qū)域而形成的。流入流道結(jié)構(gòu)連接于分流部與該些槽體之間。排列設(shè)置的該些槽體的設(shè)置位置，是對應(yīng)配合各個膜電極組的陽極的設(shè)置位置。流出流道結(jié)構(gòu)連接于該些槽體與流出孔之間。流出孔連接流出流道結(jié)構(gòu)，且流出孔是將該板體的一小部分面積挖設(shè)成一個鏤空區(qū)域而形成的。
本實用新型進一步包括至少一個以上的集電片，是一種導(dǎo)電材料，且各個集電片分別緊貼且固定在各個槽體。
包含一個以上的突伸部，沿伸出該槽體。
該流入流道結(jié)構(gòu)，是一均流量結(jié)構(gòu)。
該槽體，是由多條且平行的溝槽所形成。
該流出流道結(jié)構(gòu)的一部分，是一條狀鏤空結(jié)構(gòu)；以及，該流出流道結(jié)構(gòu)的另一部分，是一溝槽結(jié)構(gòu)。
該板體的基材，是選擇于一抗化性非導(dǎo)體工程塑料基板、一石墨基板、一金屬基板、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、一高分子塑化基板或者一復(fù)合式材料基板。
該板體進一步設(shè)置一印刷式布線printed circuitry，該印刷式布線，其電氣連接該些集電片。
該集電片是選擇于一不銹鋼片SUS316、一金箔、一鈦金屬、一石墨材料、一碳金屬化合物材料、一金屬合金片或低阻抗的高分子導(dǎo)電片。
該流道板，是一單面流道板。
該流道板，是一雙面流道板。
該槽體，是自該板體表面往下凹的凹陷結(jié)構(gòu)。
該槽體，是由多條且交錯一起的溝槽所形成。
進一步包括至少一個以上的電子組件，設(shè)置在該板體。
該些電子組件，包含一溫度傳感器、一濃度傳感器、一液位傳感器、一加熱組件、一致冷組件、一加熱絲。
進一步包括至少一個以上的電子組件，容納在該分流部的內(nèi)部空間。
該些電子組件，包含一溫度傳感器、一濃度傳感器、一液位傳感器、一加熱組件、一致冷組件、一加熱絲。
該分流部與該流出孔，設(shè)置在該板體的同一側(cè)。
進一步包括至少一個導(dǎo)電片，其夾層設(shè)置在各個集電片與各個槽體之間。
進一步包括至少一個導(dǎo)電層，其夾層設(shè)置在各個集電片與各個槽體之間。
實施本實用新型，不僅能夠提供給陽極燃料與陽極生成物一個能夠暢流的流場環(huán)境，增進流道板的集電功能，增加電池發(fā)電效能，還可以讓燃料電池本身的體積和重量大幅減少，制造成本低廉。


圖1為本實用新型用于燃料電池的陽極流道板的較佳具體實施例的示意圖。
圖2為本實用新型集電片的較佳實施例的示意圖。
圖3為本實用新型具有集電片的陽極流道板的較佳具體實施例的示意圖。
圖4為本實用新型設(shè)置有電子組件的陽極流道板的較佳具體實施例的示意圖。
圖5為本實用新型設(shè)置有電子組件的陽極流道板的另一較佳具體實施例的示意圖。
圖6為本實用新型用于燃料電池的陽極流道板的另一變化具體實施例的示意圖。
圖7為本實用新型用于燃料電池的陽極流道板的又一變化具體實施例的示意圖。
圖中1陽極流道板 11板體12分流部13流入流道結(jié)構(gòu)14槽體 15流出流道結(jié)構(gòu)16流出孔17集電片170突伸部 18電子組件具體實施方式
為使熟悉該項技藝人士了解本實用新型的目的、特征及功效，通過由下述具體實施例，并配合所附圖式，對本實用新型詳加說明如后。
圖1為本實用新型用于燃料電池的陽極流道板的較佳具體實施例的示意圖。本實用新型的陽極流道板1，是應(yīng)用于燃料電池中，其中該燃料電池具有至少一個以上的膜電極組。本實用新型的陽極流道板1包括板體11、分流部12、流入流道結(jié)構(gòu)13、至少一個以上的槽體14、流出流道結(jié)構(gòu)15、流出孔16，以下分別將詳述該些構(gòu)件。
板體11的基材可以選擇抗化性非導(dǎo)體工程塑料基板、石墨基板、金屬基板、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。如果上述的分流部12、流入流道結(jié)構(gòu)13、至少一個以上的槽體14、流出流道結(jié)構(gòu)15、流出孔16等設(shè)置于板體1的上表面，則形成單面陽極流道板1。另一方面，如果上述的分流部12、流入流道結(jié)構(gòu)13、至少一個以上的槽體14、流出流道結(jié)構(gòu)15、流出孔16等同時設(shè)置于板體1的上表面與下表面，則形成雙面陽極流道板1。
分流部12設(shè)置在板體11的一個側(cè)邊。將板體11的一小部分面積挖空成一個鏤空區(qū)域，來形成一個分流部12。分流部12的鏤空區(qū)域能夠容置流入的陽極燃料(例如甲醇水溶液)，當(dāng)流入的陽極燃料填滿分流部12后，陽極燃料即向著流入流道結(jié)構(gòu)13流進。
流入流道結(jié)構(gòu)13設(shè)置在板體11，且連接于分流部12與至少一個以上的槽體14之間。實現(xiàn)流入流道結(jié)構(gòu)13的具體手段是自板體11的表面往下挖設(shè)成多條溝槽，且該些多條溝槽的同一方向的該些末端皆與分流部12連接，同時，該些多條溝槽的另一個方向的該些另一末端，則與槽體14連接。流入流道結(jié)構(gòu)13采用均流量的設(shè)計，如此使得來自分流部12的陽極燃料流經(jīng)該些多條溝槽后，最后，在每一個連接于槽體14的末端所流出的陽極燃料的流出量，皆呈均流量的流出量。
至少一個以上槽體14排列設(shè)置于板體11，且各個槽體14的設(shè)置位置，是對應(yīng)配合各個膜電極組的陽極的設(shè)置位置。實現(xiàn)該些槽體14的具體手段是將自板體11表面往下挖設(shè)成多條且平行的溝槽。來自于流入流道結(jié)構(gòu)13的陽極燃料分別流入至各個槽體14，然后，再流入至各個膜電極組的陽極。再者，各個膜電極組的陽極于電化學(xué)反應(yīng)后所生成的陽極生成物，分別流入于各個槽體14，最后，陽極生成物以及剩余的陽極燃料流向流出流道結(jié)構(gòu)15。
另一方面，槽體14還可實行其它結(jié)構(gòu)，例如實行由多條且交錯一起的溝槽所形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，且多個網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的槽體14排列設(shè)置在板體11。再者，槽體14實行凹槽結(jié)構(gòu)，其自板體11表面往下挖設(shè)成一個凹陷區(qū)域。
流出流道結(jié)構(gòu)15設(shè)置在板體11，且連接于該些槽體14與流出孔16之間。緊相連接于槽體14的一部分流入流道結(jié)構(gòu)13的設(shè)計采用溝槽結(jié)構(gòu)，而溝槽結(jié)構(gòu)具體手段是自板體11的表面往下挖設(shè)成一條或一條以上的凹溝。緊相連接于流出孔15的一部分流入流道結(jié)構(gòu)13的設(shè)計采用條孔結(jié)構(gòu)，而條孔結(jié)構(gòu)具體手段是自板體11的表面往下挖空成一條或一條以上的鏤空條狀區(qū)域。
一部分的流出流道結(jié)構(gòu)15實行條孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計用意，在于將出口流道放大，來降低陽極流道板1的內(nèi)部壓力，如此的話，則可使陽極生成物(例如CO2)或是氣泡順利排出至流出孔16，不會滯留在流出流道結(jié)構(gòu)15中。
流出孔16設(shè)置在板體11的一個側(cè)邊，且與流出流道結(jié)構(gòu)15連接。實現(xiàn)流出孔16的具體手段是將板體11的一小部分面積挖設(shè)成一個鏤空區(qū)域。流出孔16的設(shè)置位置可以選擇與分流部12在板體11的同一側(cè)邊。來自于流出流道結(jié)構(gòu)15的陽極生成物以及剩余的陽極燃料，可自流出孔16而流出于陽極流道板1。
另外，于板體11的表面可進一步設(shè)置布線(circuitry)，例如采用印刷式銅布線(printed circuitry)，并且在印刷式銅布線的表面涂覆一層保護漆，例如綠漆。印刷式銅布線與該些集電片17作電氣連接。
再者，本實用新型進一步包括至少一片以上的集電片17，如圖2為本實用新型集電片17的較佳實施例的示意圖。以及圖3為本實用新型具有集電片的陽極流道板的較佳具體實施例的示意圖。集電片17的材料是一種導(dǎo)電材料，且同時為一抗腐蝕和/或防酸的抗化性材料，例如其可以選擇不銹鋼(SUS316)片、金箔、鈦金屬、石墨材料、碳金屬化合物材料、金屬合金片及低阻抗的高分子導(dǎo)電片等其中一種。
各個集電片17分別緊貼且固定在各個槽體14。集電片17具有至少一個以上的突伸部170，而該些突伸部170沿伸出槽體14。集電片17所實行的具體結(jié)構(gòu)是依隨槽體14的具體結(jié)構(gòu)而定。
另外，在各個集電片17與各個槽體14之間，進一步夾層貼覆一片導(dǎo)電片(圖未顯示)。導(dǎo)電片可使用高導(dǎo)電材料，并且可選擇使用點焊方式，來將該些導(dǎo)電片夾層密接至該些集電片17與該些槽體14之間?；蛘撸脽釅汉蠙C使用樹脂膠片(Prepreg)或一種具抗腐蝕和/或防酸功能的接合劑(例如AB膠)，來將該些導(dǎo)電片壓合密接于該些集電片17和該些槽體14之間。再者，可選擇用濺鍍、噴鍍等制程，將一層薄層金屬層形成于集電片17的底表面，或是將一層薄層金屬層形成于槽體14的上表面。上述的導(dǎo)電片與薄層金屬層的材質(zhì)，可以選擇自金、銅、銀、碳、高導(dǎo)電性金屬等其中一種。
上述的導(dǎo)電片可具有至少一個以上的突伸部，而該些突伸部沿伸出槽體14。
圖4為本實用新型設(shè)置有電子組件的陽極流道板的較佳具體實施例的示意圖。在板體11尚未被分流部12、流入流道結(jié)構(gòu)13、至少一個以上的槽體14、流出流道結(jié)構(gòu)15、流出孔16等所使用的表面，可以用來設(shè)置至少一個以上的電子組件18。該些電子組件18的具體例，例如溫度傳感器、濃度傳感器、液位傳感器、加熱組件、致冷組件、加熱絲。
圖5為本實用新型設(shè)置有電子組件的陽極流道板的另一較佳具體實施例的示意圖。分流部12的鏤空區(qū)域所形成的內(nèi)部空間，可以用來容納至少一個以上的電子組件18。該些電子組件18的具體例，例如溫度傳感器、濃度傳感器、液位傳感器、加熱組件、致冷組件、加熱絲。
圖6為本實用新型用于燃料電池的陽極流道板的另一變化具體實施例的示意圖。以及圖7為本實用新型用于燃料電池的陽極流道板的其他變化具體實施例的示意圖。圖6、圖7是顯示在板體11所設(shè)置的分流部12、流入流道結(jié)構(gòu)13、該些槽體14、流出流道結(jié)構(gòu)15、流出孔16等構(gòu)件的變化配置的范例，凡熟悉該項技藝人士應(yīng)可再變化出其它不同的配置，而該些變化配置仍為本實用新型權(quán)利范疇所涵蓋。
本實用新型的陽極流道板1能夠應(yīng)用在各類的燃料電池，例如應(yīng)用在采用甲醇燃料的燃料電池，或是采用液態(tài)燃料的燃料電池、采用氣態(tài)燃料的燃料電池、采用固態(tài)燃料的燃料電池等等。
本實用新型的陽極流道板其整體重量極輕，且制造成本低廉，同時，提供給陽極燃料與陽極生成物一個能夠暢流的流場環(huán)境，此乃本實用新型優(yōu)點及功效顯著增進所在。
雖然本實用新型已以具體實施例所述如上，但其所揭示的具體實施例并非用以限定本實用新型，任何熟悉此技藝者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，可做各種更動與潤飾，所做的更動與潤飾皆屬于本實用新型的范疇，因此本實用新型的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求部分為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種用于燃料電池的陽極流道板，其特征在于包括一板體；一設(shè)置在該板體一側(cè)的分流部，其中該分流部是將該板體的一小部分面積挖設(shè)成一鏤空區(qū)域；一設(shè)置在該板體的流入流道結(jié)構(gòu)，連接于該分流部和至少一個以上的槽體之間；排列設(shè)置在該板體的該些槽體，其中各個槽體的設(shè)置位置，是對應(yīng)配合各個膜電極組的陽極的設(shè)置位置；設(shè)置在該板體的流出流道結(jié)構(gòu)，連接于該些槽體與一流出孔之間；一設(shè)置在該板體一側(cè)的流出孔，連接該流出流道結(jié)構(gòu)，其中該流出孔是將該板體的一小部分面積挖設(shè)成一鏤空區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于進一步包括至少一個以上的集電片，是一種導(dǎo)電材料，且各個集電片分別緊貼且固定在各個槽體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流道板，其特征在于包含一個以上的突伸部，沿伸出該槽體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于該流入流道結(jié)構(gòu)，是一均流量結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于該槽體，是由多條且平行的溝槽所形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于該流出流道結(jié)構(gòu)的一部分，是一條狀鏤空結(jié)構(gòu)；以及，該流出流道結(jié)構(gòu)的另一部分，是一溝槽結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于該板體的基材，是選擇于一抗化性非導(dǎo)體工程塑料基板、一石墨基板、一金屬基板、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、一高分子塑化基板或者一復(fù)合式材料基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于該板體進一步設(shè)置一印刷式布線printed circuitry，該印刷式布線，其電氣連接該些集電片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于該集電片是選擇于一不銹鋼片SUS316、一金箔、一鈦金屬、一石墨材料、一碳金屬化合物材料、一金屬合金片或低阻抗的高分子導(dǎo)電片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于該流道板，是一單面流道板。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于該流道板，是一雙面流道板。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于該槽體，是自該板體表面往下凹的凹陷結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于該槽體，是由多條且交錯一起的溝槽所形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于進一步包括至少一個以上的電子組件，設(shè)置在該板體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的流道板，其特征在于該些電子組件，包含一溫度傳感器、一濃度傳感器、一液位傳感器、一加熱組件、一致冷組件、一加熱絲。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于進一步包括至少一個以上的電子組件，容納在該分流部的內(nèi)部空間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流道板，其特征在于該些電子組件，包含一溫度傳感器、一濃度傳感器、一液位傳感器、一加熱組件、一致冷組件、一加熱絲。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于該分流部與該流出孔，設(shè)置在該板體的同一側(cè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于進一步包括至少一個導(dǎo)電片，其夾層設(shè)置在各個集電片與各個槽體之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流道板，其特征在于進一步包括至少一個導(dǎo)電層，其夾層設(shè)置在各個集電片與各個槽體之間。
專利摘要本實用新型提供一種用于燃料電池的陽極流道板，包括一板體，和設(shè)置在板體的分流部、流入流道結(jié)構(gòu)、至少一個以上的槽體、流出流道結(jié)構(gòu)、流出孔。分流部是將板體的一小部分面積挖設(shè)成一個鏤空區(qū)域而形成的。流入流道結(jié)構(gòu)連接于分流部和該些槽體之間。排列設(shè)置的該些槽體的設(shè)置位置，是對應(yīng)配合各個膜電極組的陽極的設(shè)置位置。流出流道結(jié)構(gòu)連接于該些槽體和流出孔之間。流出孔連接流出流道結(jié)構(gòu)，且流出孔是將該板體的一小部分面積挖設(shè)成一個鏤空區(qū)域而形成的。
文檔編號H01M4/86GK2914346SQ20062010005
公開日2007年6月20日 申請日期2006年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月29日
發(fā)明者許錫銘, 張倉銘, 高志榮, 潘俊祎, 黃緯莉 申請人:勝光科技股份有限公司