專利名稱：燃料電池單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種燃料電池，且特別是關(guān)于一種燃料電池單元。
背景技術(shù)：
能源的開發(fā)與應(yīng)用一直是人類生活不可或缺的條件，但能源的開發(fā)與應(yīng)用對環(huán)境的破壞與日俱增。利用燃料電池(fuel cell)技術(shù)產(chǎn)生能源具有高效率、低噪音、無污染的優(yōu)點(diǎn)，是符合時代趨勢的能源技術(shù)。燃料電池常見的類型有質(zhì)子交換膜型燃料電池(PEMFC)及直接甲醇燃料電池(DMFC)。以質(zhì)子交換膜型燃料電池(PEMFC)為例，其原理是將氫氣與觸媒在陽極反應(yīng)產(chǎn)生 氫離子與電子，其中電子從陽極經(jīng)由電路往陰極，而氫離子穿透質(zhì)子交換膜而到達(dá)陰極與電子和氧氣反應(yīng)生成水。質(zhì)子交換膜型的燃料電池單元通常包括膜電極組(MEA)、陰極集電網(wǎng)、陽極集電網(wǎng)、氧氣流道板與氫氣流道板，而這些構(gòu)件依序疊合。然而，這些構(gòu)件均具有相當(dāng)?shù)暮穸?，這造成燃料電池單元的整體厚度不易降低。美國專利號US 5，879，826和中國臺灣專利公開號TW 200838018及中國臺灣專利號TW 1311829揭露具有流道結(jié)構(gòu)的集電板。此外，美國專利公開號US 2007/0099041及US2004/0033404揭露可使用表面貼粘技術(shù)來貼粘電子元件或電池單元。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出一種燃料電池單元，用以提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及降低制造成本。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進(jìn)一步的了解。為達(dá)上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發(fā)明之一實施例提供一種燃料電池單元，包括一膜電極組、一陰極集電板、一陽極集電板及多個肋。陰極集電板配置于膜電極組的一側(cè)。陽極集電板配置于膜電極組的相對另一側(cè)。陽極集電板的材質(zhì)包括金屬。這些肋分別設(shè)置于陽極集電板。這些肋的材質(zhì)包括金屬。這些肋與陽極集電板形成復(fù)數(shù)個氣體流道，以將反應(yīng)氣體供應(yīng)至膜電極組。所述的燃料電池單元，其中，這些肋分別焊接或黏接至陽極集電板。所述的燃料電池單元，其中，這些肋分別接觸膜電極組。所述的燃料電池單元，其中，更包括一絕緣層，圍繞膜電極組，且位于陰極集電板及陽極集電板之間；以及一夾持件，夾持陰極集電板、絕緣層及陽極集電板。所述的燃料電池單元，其中，夾持件包括一第一夾持部，圍繞于該陰極集電板的外緣；以及一第二夾持部，圍繞于陽極集電板的外緣，并與第一夾持部相接合，以夾持陰極集電板及陽極集電板和位于陰極集電板及陽極集電板的絕緣層。所述的燃料電池單元，其中，第一夾持部與第二夾持部的材質(zhì)為塑膠。所述的燃料電池單元，其中，陰極集電板接觸膜電極組。所述的燃料電池單元，其中，陰極集電板的材質(zhì)包括金屬。
所述的燃料電池單元，其中，陰極集電板具有多個穿孔，以將反應(yīng)氣體供應(yīng)至膜電極組。所述的燃料電池單元，其中，更包括一印刷電路板，陽極集電板與印刷電路板透過表面貼粘技術(shù)直接黏接在一起。基于上述，在本發(fā)明的上述實施例中，陽極集電板及這些肋的材質(zhì)包括金屬，這有助于提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。此外，這些肋是在獨(dú)立制作后分別設(shè)置于陽極集電板，這有助于降低制造難度，因而降低制造成本。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉多個實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
圖I為本發(fā)明一實施例的燃料電池單元的剖面示意圖。圖2為圖I的燃料電池單元的零件局部立體分解圖。圖3為本發(fā)明另一實施例的燃料電池單元的剖面示意圖。圖4為圖3的燃料電池單元的零件局部立體分解圖。100、100’ 燃料電池單元110:膜電極組120:陰極集電板122:穿孔130:陽極集電板140 :肋150 :絕緣層160、160’ 夾持件160a :第一夾持部160b、160b’ 第二夾持部160c’ 凹陷部A :氣體流道
具體實施方式有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式的多個實施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實施例中所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發(fā)明。圖I為本發(fā)明一實施例的燃料電池單元的剖面示意圖，而圖2為圖I燃料電池單元的零件局部立體分解圖。請參考圖I及圖2，本實施例的燃料電池單元100屬于質(zhì)子交換膜型燃料電池(PEMFC)。在本實施例中，燃料電池單元100包括一膜電極組110、一陰極集電板120、一陽極集電板130及多個肋140。膜電極組110可包括一質(zhì)子交換膜及分別位于質(zhì)子交換膜兩側(cè)的兩觸媒層和兩氣體擴(kuò)散層，甚至包括分別位于質(zhì)子交換膜兩面邊緣的兩密封用的墊片。由于膜電極組110具有多樣化的構(gòu)件選擇及組合，所以本發(fā)明并不限制膜電極組110的構(gòu)件組成。陰極集電板120配置于膜電極組110的一側(cè)，并接觸膜電極組110。在本實施例中，陰極集電板120的材質(zhì)包括金屬，而陰極集電板120可具有多個穿孔122，以將反應(yīng)氣體(例如氧氣)供應(yīng)至膜電極組110。于實 作上，為了更有效率的供應(yīng)氣體至膜電極組110，可將多個穿孔122排列成預(yù)先設(shè)計好的圖樣，或者使多個穿孔122分別距離一段預(yù)設(shè)距離。陽極集電板130配置于膜電極組110的另一側(cè)，且陽極集電板130的材質(zhì)包括金屬。這些肋140分別設(shè)置于陽極集電板130，并接觸膜電極組110，且這些肋140的材質(zhì)包括金屬。這些肋140與陽極集電板130形成氣體流道A(見圖1，本實施例繪示多個氣體流道)，以將反應(yīng)氣體(例如氫氣)供應(yīng)至膜電極組110。在本實施例中，由于陽極集電板130以及肋140的材質(zhì)包括金屬，所以這些肋140可分別焊接或利用表面貼粘技術(shù)(SMT，Surface Mount Technology)黏接至陽極集電板130,使這些肋140可電連接于陽極集電板130。此外，由于本實施例中是透過肋140與陽極集電板130形成氣體流道A，故本實施例的燃料電池單元100可不需額外制作流道板，因而降低了制作成本，并使燃料電池單元100更為輕薄。在本實施例中，燃料電池單元100更可包括一絕緣層150及一夾持件160。絕緣層150圍繞膜電極組110，且位于陰極集電板120及陽極集電板130之間。夾持件160夾持陰極集電板120及陽極集電板130，以固定陰極集電板120、陽極集電板130及絕緣層150的相對位置。補(bǔ)充說明一點(diǎn)，為方便了解本實施例，圖2中僅繪示燃料電池單元100的零件局部的立體分解圖(非整體)。在本實施例中，夾持件160包括一第一夾持部160a及一第二夾持部160b。第一夾持部160a圍繞于陰極集電板120的外緣，而第二夾持部160b圍繞于陽極集電板130的外緣，并與第一夾持部160a相接合，以夾持陰極集電板120及陽極集電板130和位于陰極集電板120及陽極集電板130的絕緣層150。舉例來說，第一夾持部160a可透過膠合、熱壓接合等方式與第二夾持部160b相接合。此外，第一夾持部160a與第二夾持部160b的材質(zhì)可為塑膠，以利于以射出成型方式來制作第一夾持部160a與第二夾持部160b。于實際應(yīng)用本實施例時，由于陽極集電板130的材質(zhì)包含金屬，因此亦可透過表面貼粘技術(shù)(SMT)將印刷電路板(未繪示)粘接于陽極集電板130的外側(cè)，而無須透過連接器導(dǎo)通，此舉將進(jìn)一步達(dá)到燃料電池輕薄化以及降低成本的需求。另外，本發(fā)明中第二夾持部圍繞陽極集電板的方式并不受限于圖2的實施例。于圖2的實施例中，第二夾持部160b具有開口而形成類似于口字形的外觀，且陽極集電板130置于開口之中。于其他實施例中，第二夾持部除圍繞陽極集電板外，亦可用來承載陽極集電板。請參閱圖3及圖4，圖3為本發(fā)明另一實施例的燃料電池單元的剖面示意圖，而圖4為圖3的燃料電池單元的零件局部立體分解圖。于圖3及圖4實施例的燃料電池單元100’中，第二夾持部圍繞陽極集電板的方式為夾持件160’的第二夾持部160b’形成凹陷部160c’，以放置陽極集電板130，因此陽極集電板130承載于第二夾持部160b’上，且被凹陷部160c’的最外側(cè)所圍繞。綜上所述，在本發(fā)明的上述實施例中，陽極集電板及這些肋的材質(zhì)均包括金屬，這有助于提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。此外，這些肋是在獨(dú)立制作后分別設(shè)置于陽極集電板，這有助于降低制造難度，因而降低制造成本。以上所述，為本發(fā)明之較佳實施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實施之范圍，即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋之范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實施例或權(quán)利要求不須達(dá)成本發(fā)明所揭露之全部目的 或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。此外，本說明書或權(quán)利要求書中提及的第一、第二等用語僅用以命名組件(element)的名稱或區(qū)別不同實施例或范圍，而并非用來限制組件數(shù)量上的上限或下限。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池單元，包括 一膜電極組； 一陰極集電板，配置于該膜電極組的一側(cè)； 一陽極集電板，配置于該膜電極組的相對另一側(cè)，其中該陽極集電板的材質(zhì)包括金屬；以及 多個肋，分別設(shè)置于該陽極集電板，并朝向該膜電極組，其中該些肋的材質(zhì)包括金屬，該些肋與該陽極集電板形成復(fù)數(shù)個氣體流道，以將反應(yīng)氣體供應(yīng)至該膜電極組。
2.如權(quán)利要求I所述的燃料電池單元，其中，該些肋分別焊接或黏接至該陽極集電板。
3.如權(quán)利要求I所述的燃料電池單元，其中，該些肋分別接觸該膜電極組。
4.如權(quán)利要求I所述的燃料電池單元，其中，還包括 一絕緣層，圍繞該膜電極組，且位于該陰極集電板及該陽極集電板之間；以及 一夾持件，夾持該陰極集電板、該絕緣層及該陽極集電板。
5.如權(quán)利要求4所述的燃料電池單元，其中，該夾持件包括 一第一夾持部，圍繞于該陰極集電板的外緣；以及 一第二夾持部，圍繞于該陽極集電板的外緣，并與該第一夾持部相接合，以夾持該陰極集電板及該陽極集電板和位于該陰極集電板及該陽極集電板的該絕緣層。
6.如權(quán)利要求5所述的燃料電池單元，其中，該第一夾持部與該第二夾持部的材質(zhì)為塑膠。
7.如權(quán)利要求I所述的燃料電池單元，其中，該陰極集電板接觸該膜電極組。
8.如權(quán)利要求I所述的燃料電池單元，其中，該陰極集電板的材質(zhì)包括金屬。
9.如權(quán)利要求I所述的燃料電池單元，其中，該陰極集電板具有多個穿孔，以將反應(yīng)氣體供應(yīng)至該膜電極組。
10.如權(quán)利要求I所述的燃料電池單元，其中，還包括一印刷電路板，該陽極集電板與該印刷電路板透過表面貼粘技術(shù)直接黏接在一起。
全文摘要
一種燃料電池單元包括一膜電極組、一陰極集電板、一陽極集電板及多個肋。陰極集電板配置于膜電極組的一側(cè)。陽極集電板配置于膜電極組的相對另一側(cè)。陽極集電板的材質(zhì)包括金屬。這些肋分別設(shè)置于陽極集電板。這些肋的材質(zhì)包括金屬。這些肋與陽極集電板形成多個氣體流道，以將反應(yīng)氣體供應(yīng)至膜電極組。
文檔編號H01M8/02GK102738471SQ20111008664
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者何志凌, 吳俊逸, 吳岳璋, 陸軒翌 申請人:揚(yáng)光綠能股份有限公司