專利名稱：燃料電池及其陽(yáng)極整合流道板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池及其陽(yáng)極整合流道板，能夠有效提升燃料電池的效能。
背景技術(shù)：
燃料電池(Fuel Cell)具有低污染、低噪音、高能量密度以及較高的能量轉(zhuǎn)換效率 等優(yōu)點(diǎn)，為一干凈的能源，可廣泛運(yùn)用于家庭、運(yùn)輸工具、軍用設(shè)備以及太空工業(yè)等。
圖1A、圖1B、圖1C、圖1D顯示公知燃料電池模塊的組裝方式。首先如圖1A所示， 將陽(yáng)極流道板100A、黏著材100C、集電片100B以及固定框100D以疊合方式組合成為一陽(yáng) 極整合流道板100，結(jié)果如圖1B所示，接著如圖1C所示，將此陽(yáng)極整合流道板100與陰極板 120、黏著片140以及膜電極組(Membrane Electrode Assembly,MEA) 160以疊合方式，組合 成為燃料電池模塊IO，最后如圖1D所示。其中黏著片140的中間設(shè)置有開(kāi)孔，可使膜電極 組160的兩面分別接觸到陽(yáng)極整合流道板100的集電片100B以及陰極板120中央的集電 區(qū)域1201。 然而公知燃料電池在使用一段時(shí)間以后，往往發(fā)現(xiàn)其性能下降，有必要尋求改善 的方案。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明從燃料電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)著手，來(lái)改善這個(gè)問(wèn)題。 本發(fā)明的燃料電池包括一陰極板、一膜電極組以及一陽(yáng)極整合流道板。其中膜電
極組接觸于陰極板，陽(yáng)極整合流道板包括一陽(yáng)極流道板以及一集電片疊合在一起，此集電
片具有一凸起結(jié)構(gòu)，抵接于膜電極組。 在一實(shí)施例中，陽(yáng)極流道板包括多個(gè)凸條，用于支撐凸起結(jié)構(gòu)。 在一實(shí)施例中，凸條包括多個(gè)凸塊，抵接于凸起結(jié)構(gòu)，而在陽(yáng)極流道板中央處的凸 塊較厚，在兩側(cè)的凸塊較薄，以對(duì)應(yīng)于凸起結(jié)構(gòu)的形狀。 在一實(shí)施例中，凸條相互平行，而在凸條之間形成流道，使燃料能夠通過(guò)流道而流 入膜電極組。 本發(fā)明同時(shí)提供一種陽(yáng)極整合流道板，包括一陽(yáng)極流道板以及一集電片。其中集 電片疊合在陽(yáng)極流道板上，且具有一凸起結(jié)構(gòu)。 在一實(shí)施例中，陽(yáng)極流道板包括多個(gè)凸條，用于支撐凸起結(jié)構(gòu)。 在一實(shí)施例中，凸條包括多個(gè)凸塊，抵接于凸起結(jié)構(gòu)，而在陽(yáng)極流道板中央處的凸 塊較厚，在兩側(cè)的凸塊較薄，以對(duì)應(yīng)于凸起結(jié)構(gòu)的形狀。 在一實(shí)施例中，凸條相互平行，而在凸條之間形成流道，使燃料能夠通過(guò)流道。
本發(fā)明同時(shí)提供另一種燃料電池，包括一燃料電池模塊以及一第一陰極流道板。 其中燃料電池模塊包括一陰極板、一膜電極組以及一陽(yáng)極整合流道板疊合在一起，第一陰 極流道板具有一 凸肋，抵接于陰極板。 在一實(shí)施例中，上述的燃料電池還包括一壓制板，具有弧形而抵接于陰極流道板，
4將凸肋壓向陰極板。 在一實(shí)施例中，壓制板的材料例如彈簧鋼。 在一實(shí)施例中，上述的燃料電池還包括一螺桿以及一螺帽，連結(jié)燃料電池模塊、第 一陰極流道板以及壓制板。 本發(fā)明同時(shí)提供又一種燃料電池，包括多個(gè)燃料電池模塊以及一第二陰極流道 板。其中每一燃料電池模塊包括一陰極板、一膜電極組以及一陽(yáng)極整合流道板彼此疊合在 一起。第二陰極流道板夾置于燃料電池模塊之間，包括一框體以及多個(gè)凸肋，凸肋設(shè)置于框 體的二面，分別抵接于燃料電池模塊的陰極板。 在一實(shí)施例中，上述的燃料電池還包括二第一陰極流道板，包夾燃料電池模塊，每 一第一 陰極流道板具有一 凸肋，抵接于燃料電池模塊的陰極板。 在一實(shí)施例中，上述的燃料電池還包括二壓制板，包夾第一陰極流道板，且至少一 壓制板具有弧形而抵接于對(duì)應(yīng)的第一陰極流道板，將第一陰極流道板的凸肋壓向陰極板。
在一實(shí)施例中，壓制板的材料例如為彈簧鋼。 在一實(shí)施例中，上述的燃料電池還包括一螺桿以及一螺帽，連結(jié)該燃料電池模塊、 第一 陰極流道板、第二陰極流道板以及該壓制板。 為使本發(fā)明之上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例并配合 附圖做詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明可防止燃料電池模塊的陰極板發(fā)生凸起現(xiàn)象，進(jìn)而避免燃料電池的阻抗上 升，效能下降。


圖1A、圖1B、圖1C、圖1D顯示公知燃料電池模塊的組裝方式。圖2為依據(jù)本發(fā)明的燃料電池的第一實(shí)施例的組合圖。圖3為依據(jù)圖2的燃料電池的分解圖。圖4A為依據(jù)圖3的陽(yáng)極流道板的示意圖。圖4B為圖4A的陽(yáng)極流道板的局部放大圖。圖5為依據(jù)圖3的集電片的示意圖。圖6A為依據(jù)圖2的燃料電池模塊的VI-VI剖視圖。圖6B為圖6A的局部放大圖。圖7為依據(jù)本發(fā)明的燃料電池的第二實(shí)施例的分解圖。圖8為依據(jù)本發(fā)明的燃料電池的第三實(shí)施例的分解圖。圖9為依據(jù)圖8的第二陰極流道板的示意圖。上述附圖中的附圖標(biāo)記說(shuō)明如下公知技術(shù)10 燃料電池模塊；100 陽(yáng)極整合流道板；100A 陽(yáng)極流道板；100B 集電片；100C 黏著材； 100D 固定框；120 陰極板； 140 黏著片；160 膜電極組； 1201 集電區(qū)域。
本發(fā)明20 燃料電池模塊;200 陽(yáng)極整合流道板；200A 陽(yáng)極流道板;200B 集電片;200C 黏著材;200D 固定框;220 陰極板;240 黏著片;260 膜電極組；2002 凸條;2004 凸塊；2006 凸起結(jié)構(gòu)；30 燃料電池模塊;320 陰極板；40 第一陰極流道板；402 凸肋；
50 壓制板；60 螺桿；70 螺帽;80 第二陰極流道板802 框體；804 凸肋。
具體實(shí)施例方式
如前所述，傳統(tǒng)燃料電池在使用一段時(shí)間以后，其性能將會(huì)下降。經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn)， 由于燃料電池要求輕薄短小，因此所有材料均使用高分子復(fù)合材料，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間操作后， 燃料電池的陰極板120(參閱圖1C)會(huì)發(fā)生凸起的情形，造成接觸阻抗上升，因而導(dǎo)致燃料 電池的性能下降。于是本發(fā)明從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)著手，來(lái)改善這個(gè)問(wèn)題。 請(qǐng)同時(shí)參閱圖2以及圖3，圖2為依據(jù)本發(fā)明的燃料電池的第一實(shí)施例的組合圖， 圖3為依據(jù)圖2的燃料電池的分解圖，須注意圖3為一側(cè)視圖而非剖視圖。如圖所示，燃料 電池模塊20由一陽(yáng)極整合流道板200、二陰極板220、多個(gè)黏著片240以及二膜電極組260 疊合而成，其中陽(yáng)極整合流道板200包括一陽(yáng)極流道板200A、多個(gè)黏著材200C、二集電片 200B以及二固定框200D。 請(qǐng)參閱圖4A以及圖4B，圖4B為圖4A的陽(yáng)極流道板200A的局部放大圖。在陽(yáng)極 流道板200A的表面上設(shè)置有多個(gè)平行凸條2002，在凸條2002之間形成流道，使燃料能夠通 過(guò)而流入膜電極組260。另外，在凸條2002上設(shè)置有多個(gè)厚度不一的凸塊2004。
請(qǐng)參閱圖5，圖5為陽(yáng)極整合流道板200的集電片200B的立體圖。如圖所示，集電 片200B并非平面狀，而是具有一凸起結(jié)構(gòu)2006。 請(qǐng)同時(shí)參閱圖6A及圖6B，圖6A為依據(jù)圖2的燃料電池模塊的VI-VI剖視圖，圖 6B為圖6A的局部放大圖。如圖所示，集電片200B抵接于膜電極組260，因?yàn)榧娖?00B 具有凸起結(jié)構(gòu)2006，使得原本為平面狀的膜電極組260以及陰極板220受到凸起結(jié)構(gòu)2006 的壓迫而隆起變形。陰極板220受壓迫而產(chǎn)生預(yù)變形，在此情形下，燃料電池經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間操 作后，陰極板220將不會(huì)更進(jìn)一步變形，再加上集電片200B利用其凸起結(jié)構(gòu)2006抵接于膜 電極組260，使得膜電極組260以及集電片200B之間始終能夠保持緊密的接觸，因此能夠有 效避免燃料電池的阻抗上升，效能下降。 另外，陽(yáng)極流道板200A在每一凸條2002上皆設(shè)置凸塊2004，用于支撐住集電片 200B，可確保膜電極組260以及集電片200B之間的緊密接觸。須注意每一凸塊2004的厚 度并不相同，在陽(yáng)極流道板200A中央處的凸塊2004較厚，而兩側(cè)較薄，這是為了配合集電 片200B的凸起結(jié)構(gòu)2006的形狀。
請(qǐng)參閱圖7，圖7為依據(jù)本發(fā)明的燃料電池的第二實(shí)施例的分解圖。如圖所示為一 燃料電池組合(Assembly)，其包括有一燃料電池模塊30、二第一陰極流道板40以及二壓制 板50，各元件敘述如下 燃料電池模塊30夾置于第一陰極流道板40以及壓制板50之間，并利用螺桿60 以及螺帽70加以固定，通過(guò)鎖緊螺帽70可增加壓制板50對(duì)第一陰極流道板40以及燃料 電池模塊30的壓力。 第一陰極流道板40在朝向燃料電池模塊30的表面上設(shè)置有數(shù)條平行凸肋402，在 組裝時(shí)凸肋402將抵接于燃料電池模塊30的陰極板320。 壓制板50并非平面狀，而是具有弧形，朝內(nèi)抵接于第一陰極流道板40。壓制板50 可以是(例如)彈簧鋼、或者是其他具有良好彈性的材料制成。 在本實(shí)施例中，通過(guò)凸肋402的抵接，可防止燃料電池模塊30的陰極板320發(fā)生 凸起現(xiàn)象，進(jìn)而避免燃料電池的阻抗上升，效能下降。另外，通過(guò)壓制板50的加壓，還能提 升燃料電池的功率密度。 如果要提高燃料電池的輸出電壓，則可以將多個(gè)燃料電池模塊串聯(lián)。請(qǐng)參閱 圖8，圖8為依據(jù)本發(fā)明的燃料電池的第三實(shí)施例的分解圖，圖中所示為一燃料電池堆疊 (Stack)，其包括有多個(gè)燃料電池模塊30、二第一陰極流道板40、多個(gè)第二陰極流道板80以 及二壓制板50，各元件敘述如下 最外面的是二壓制板50，具有弧形而朝內(nèi)抵接于第一陰極流道板40。壓制板50 可以是(例如)彈簧鋼、或者是其他具有良好彈性的材料制成。 第一陰極流道板40在朝向燃料電池模塊30的表面上設(shè)置有數(shù)條平行凸肋402，在 組裝時(shí)凸肋402將抵接于燃料電池模塊30的陰極板。 燃料電池模塊30夾置于第一陰極流道板40以及第二陰極流道板80之間、或者是 夾置于二第二陰極流道板80之間，并利用螺桿60以及螺帽70加以固定，而通過(guò)鎖緊螺帽 70，可增加第一陰極流道板40以及第二陰極流道板80對(duì)于燃料電池模塊30的壓力。
請(qǐng)參閱圖9，圖9為第二陰極流道板80的示意圖。第二陰極流道板80具有一框體 802，于框體802的二面皆設(shè)置有凸肋804，同時(shí)抵接于燃料電池模塊30。
在本實(shí)施例中，通過(guò)凸肋402、804的抵接，可防止燃料電池模塊30的陰極板發(fā)生 凸起現(xiàn)象，進(jìn)而避免燃料電池的阻抗上升，效能下降。 以上用第一、二、三實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的燃料電池，其中第一實(shí)施例的設(shè)計(jì)較適 合應(yīng)用于低瓦數(shù)的燃料電池，而第二、三實(shí)施例的設(shè)計(jì)較適合應(yīng)用于高瓦數(shù)的燃料電池，然 而本發(fā)明并不限于以上介紹的三個(gè)實(shí)施例，任何其所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，在不 脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附 的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種燃料電池，包括一陰極板；一膜電極組，接觸于該陰極板；一陽(yáng)極整合流道板，包括一陽(yáng)極流道板以及一集電片疊合在一起，該集電片具有一凸起結(jié)構(gòu)，抵接于該膜電極組。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池，其中該陽(yáng)極流道板包括多個(gè)凸條，支撐該凸起結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的燃料電池，其中所述多個(gè)凸條包括多個(gè)凸塊抵接于該凸起結(jié)構(gòu)，而在該陽(yáng)極流道板中央處的所述多個(gè)凸塊較厚，在兩側(cè)的所述多個(gè)凸塊較薄，以對(duì)應(yīng)于該凸起結(jié)構(gòu)的形狀。
4. 如權(quán)利要求2所述的燃料電池，其中所述多個(gè)凸條相互平行，在所述多個(gè)凸條之間形成流道，使燃料能夠通過(guò)該流道而流入該膜電極組。
5. —種陽(yáng)極整合流道板，包括一陽(yáng)極流道板；一集電片，疊合在該陽(yáng)極流道板上，該集電片具有一凸起結(jié)構(gòu)。
6. 如權(quán)利要求5所述的陽(yáng)極整合流道板，其中該陽(yáng)極流道板包括多個(gè)凸條，支撐該凸起結(jié)構(gòu)。
7. 如權(quán)利要求6所述的陽(yáng)極整合流道板，其中所述多個(gè)凸條包括多個(gè)凸塊抵接于該凸起結(jié)構(gòu)，而在該陽(yáng)極流道板中央處的所述多個(gè)凸塊較厚，在兩側(cè)的所述多個(gè)凸塊較薄，以對(duì)應(yīng)于該凸起結(jié)構(gòu)的形狀。
8. 如權(quán)利要求6所述的陽(yáng)極整合流道板，其中所述多個(gè)凸條相互平行，在所述多個(gè)凸條之間形成流道，使燃料能夠通過(guò)該流道。
9. 一種燃料電池，包括一燃料電池模塊，包括一陰極板、一膜電極組以及一陽(yáng)極整合流道板疊合在一起；一第一 陰極流道板，具有一 凸肋，抵接于該陰極板。
10. 如權(quán)利要求9所述的燃料電池，其還包括一壓制板，具有弧形而抵接于該陰極流道板，將該凸肋壓向該陰極板。
11. 如權(quán)利要求io所述的燃料電池，其中該壓制板的材料包括彈簧鋼。
12. 如權(quán)利要求IO所述的燃料電池，其還包括一螺桿以及一螺帽，連結(jié)該燃料電池模塊、該第一 陰極流道板以及該壓制板。
13. —種燃料電池，包括多個(gè)燃料電池模塊，每一燃料電池模塊包括一陰極板、一膜電極組以及一陽(yáng)極整合流道板疊合在一起；一第二陰極流道板，夾置于所述多個(gè)燃料電池模塊之間，包括一框體以及多個(gè)凸肋，所述多個(gè)凸肋設(shè)置于該框體的二面，分別抵接于所述多個(gè)燃料電池模塊的陰極板。
14. 如權(quán)利要求13所述的燃料電池，其還包括二第一陰極流道板，包夾所述多個(gè)燃料電池模塊，每一第一陰極流道板具有一凸肋，抵接于所述多個(gè)燃料電池模塊的陰極板。
15. 如權(quán)利要求14所述的燃料電池，其還包括二壓制板，包夾所述第一陰極流道板，且至少一壓制板具有弧形而抵接于對(duì)應(yīng)的第一陰極流道板，將該第一陰極流道板的凸肋壓向該陰極板。
16. 如權(quán)利要求15所述的燃料電池，其中所述壓制板的材料包括彈簧鋼。
17. 如權(quán)利要求15所述的燃料電池，其還包括一螺桿以及一螺帽，連結(jié)所述多個(gè)燃料電池模塊、所述第一陰極流道板、該第二陰極流道板以及所述壓制板。
全文摘要
一種燃料電池及其陽(yáng)極整合流道板，該燃料電池包括一陰極板、一膜電極組以及一陽(yáng)極整合流道板。其中膜電極組接觸于陰極板，陽(yáng)極整合流道板包括一陽(yáng)極流道板以及一集電片疊合在一起，此集電片具有一凸起結(jié)構(gòu)，抵接于膜電極組。本發(fā)明可防止燃料電池模塊的陰極板發(fā)生凸起現(xiàn)象，進(jìn)而避免燃料電池的阻抗上升，效能下降。
文檔編號(hào)H01M8/24GK101771154SQ20091000230
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者張維凱, 楊清森, 蔡明洲, 賴將文, 邱繼洋 申請(qǐng)人:南亞電路板股份有限公司