专利名称：燃料电池装置的制作方法
技术领域：
本新型涉及一种燃料电池，且特别是一种具有双面流道板的燃料电池装置。
背景技术：
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。燃料电池的种类相当多，而且分类的方式也各有所不同，若依质子交换膜性质不同加以区分，有碱性燃料电池、磷酸燃料电池、质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固态氧化物燃料电池等五种不同质子交换膜的燃料电池。
于传统燃料电池结构中，流道板是置于膜电极组(MEA)的两端，其所使用的材质应具备高导电性、高强度、易加工、重量轻和成本低廉等特性，目前制作流道板的材料有石墨、铝及不锈钢，通常是采用石墨制成。在流道板上加工流道，作为供应燃料与气体的信道，使反应物能经由流道到达扩散层，而进入作用层参与反应。另外，流道板也具有传导电流的功能，使反应所产生的电流得以应用，因此又称为电流收集板(current collect plate)。
然而，传统的流道板(如石墨板)通常是采单面流道设计，而且其本身的体积大，重量不够轻盈，导电能力也有待加强。而传统的燃料电池堆(stack)，则由于是采用此种笨重的单面流道板所堆栈而成，导致燃料电池堆整体的体积与重量皆因而加倍，相当不利于整合至便携式的消费性电子产品，而且整体的集电能力也差强人意。
新型内容本新型的主要目的是提供一种燃料电池装置，不但可让燃料电池本身的体积及重量大幅减少，亦可增进流道板的集电功能。
为达成本新型上述目的，本新型提供一种燃料电池装置，是至少包括一个以上的膜电极组，其中该膜电极组是至少包含一阳极电极、一质子交换膜及一阴极电极；一个以上的双面流道板，是设置于该膜电极组的一侧，其中该双面流道板是使用一波形结构。
1.本新型燃料电池装置使用一种具有波形结构的双面流道板，可让燃料电池(特别是燃料电池堆)整体的体积及重量皆大幅减少，此有利于将燃料电池整合至便携式的消费性电子产品。
2.本新型燃料电池装置利用双面流道板板体本身的刚性，因而可将集电片制造为极薄的结构，可让燃料电池本身的体积及重量大幅减少。
3.本新型燃料电池装置所使用的双面流道板可通过使用具有抗化性非导体的工程塑料材质的板体，再设置导电材料的集电片，如此不但可让燃料电池的重量轻而具有可携带的便利性，且同时使双面流道板具有良好的集电功能。
4.本新型燃料电池装置所使用的双面流道板可有效防止燃料(如甲醇)或电化学反应生成物对集电片的表面进行破坏，因而降低燃料电池的汰换率。
为使熟悉该项技术人士了解本新型的目的、特征及功效，兹通过下述具体实施例，并配合附图，对本新型详加说明如后。
图1是本新型燃料电池装置的一具体实施例基本部分的立体组合图；图2A是本新型燃料电池装置的另一具体实施例基本部分的立体组合图；图2B是本新型图2A的立体分解图；图3A是本新型燃料电池装置的又一具体实施例基本部分的立体组合图；图3B是本新型图3A的立体分解图；图4A显示本新型燃料电池装置所使用的双面流道板的细部结构剖面示意图；
图4B显示图4A双面流道板的变化实施例的剖面示意图；图5是图2A燃料电池装置的变化实施例基本部分的立体分解图。
符号说明燃料电池装置(1)、(2)、(3) 膜电极组(10)、(20)、(30)阳极电极(100)、(200)、(300)质子交换膜(102)、(202)、(302)阴极电极(104)、(204)、(304)槽沟(120)、(220)、(320)、(322)双面流道板(12)、(22)、(32) 基板(24)渠道(240) 进口(240a)电路组件(26) 引线(28)板体(40) 集电片(42)金属层(42a)电路组件(44)具体实施方式
图1显示本新型燃料电池装置的一具体实施例基本部分的立体组合图。
参考图1所显示，本新型的燃料电池装置(1)是单一燃料电池，其是至少包括膜电极组(10)、双面流道板(12)。其中，膜电极组(10)是至少包含阳极电极(100)、质子交换膜(102)以及阴极电极(104)。双面流道板(12)是设置于膜电极组(10)的一侧，而且双面流道板(12)是使用一波形结构。如图1所显示，本新型燃料电池装置可通过一供给机制来使得燃料通过槽沟(120)来与膜电极组(10)进行电化学反应，因而产生电力。
图2A是本新型燃料电池装置的另一具体实施例基本部分的立体组合图。图2B是本新型图2A的立体分解图。参考图2A及图2B所显示，本新型的燃料电池装置(2)是一燃料电池堆(stack)，其是至少包括该些膜电极组(20)、双面流道板(22)。其中，膜电极组(20)是至少包含阳极电极(200)、质子交换膜(202)以及阴极电极(204)。双面流道板(22)是设置于该些膜电极组(20)的一侧，特别是设置于该些膜电极组(20)的该些阳极电极(200)之间，而且双面流道板(22)是使用一波形结构。当然，本新型燃料电池装置(2)中的双面流道板(22)并非仅限定于设置在该些膜电极组(20)的该些阳极电极(200)之间的情况下，其亦可应用于多种变化实施例，例如可将双面流道板(22)设置于该些膜电极组(20)的该些阴极电极(204)之间，或者可将双面流道板(22)设置于该些膜电极组(20)的该阳极电极(200)与该阴极电极(204)之间。另外如图2A所显示，本新型燃料电池装置可通过一供给机制来使得燃料通过槽沟(220)来与该些膜电极组(20)进行电化学反应，因而产生电力。
图3A是本新型燃料电池装置的又一具体实施例基本部分的立体组合图。图3B是本新型图3A的立体分解图。参考图3A及图3B所显示，本新型的燃料电池装置(3)是一燃料电池堆(stack)，其是至少包括该些膜电极组(30)、该些双面流道板(32)。其中，该些膜电极组(30)是设置于该些双面流道板(32)之间，其是至少包含阳极电极(300)、质子交换膜(302)以及阴极电极(304)。而且，该些双面流道板(32)是使用一波形结构。如第三A图所显示，本新型燃料电池装置可通过一供给机制来使得燃料或空气可以通过槽沟(320)或槽沟(322)来与该些膜电极组(30)进行电化学反应，因而产生电力。
图4A显示本新型燃料电池装置所使用的双面流道板(12)、(22)、(32)的细部结构剖面示意图。参考图4A所显示，本新型所使用的双面流道板(12)、(22)、(32)包括板体(40)是具有至少一个以上的流道结构，其中该些流道结构的设置位置，是对应配合该些膜电极组(10)、(20)、(30)的设置位置，如第四图所显示，该流道结构是一波形结构。该些集电片(42)是一导电材料且该些集电片(42)分别覆盖住板体(40)的该些流道结构，以及该些集电片(42)是固定于板体(40)，如图4A所显示，该些集电片(42)同样是使用一波形结构。在材质选用方面，板体(40)的基材可以选择一抗化性非导体工程塑料基板、塑料碳基板、FR4基板、FR5基板、环氧树酯基板、玻纤基板、陶瓷基板、高分子塑化基板以及复合式材料基板等其中一种。而集电片(42)的材质可以是选择一导电性佳的材料，且其表面特别是经过抗腐蚀及/或防酸的处理或其本身即具有该特性的抗化性金属材料(如不锈钢、钛、金、石墨、碳金属化合物等)。再者，集电片(42)可进一步包含金属层(42a)，通过溅镀、喷镀等制程以形成于集电片(42)的表面上，其中金属层(42a)的材质，可以是选择自金、铜、银、碳、高导电性金属等其中一种。
图4B显示图4A双面流道板的变化实施例的剖面示意图。如图4B所显示，板体(40)可进一步设置有一个以上的电路组件(44)，电路组件(44)可以是一布线(circuitry)，且特别是一印刷式布线(printed circuitry)，其中电路组件(44)是与集电片(42)作电气连接。
图5是图2A燃料电池装置的变化实施例基本部分的立体分解图。如图5所显示，本新型的燃料电池装置(2)可进一步包括基板(24)，是具有至少一个以上的中空部，其中该些中空部的设置位置，是对应配合该些膜电极组(20)的设置位置，且使得该些膜电极组(20)及双面流道板(22)能够压合密接至基板(24)上。再者，基板(24)可进一步设置有一个以上的电路组件(26)，电路组件(26)可以是一布线(circuitry)，且特别是一印刷式布线(printed circuitry)，其中电路组件(26)可透过与引线(28)接触，而与双面流道板(22)的该些集电片(42)作电气连接，以使得该些集电片(42)是透过该布线而电气连接成一串联及/或并联电路，因而可将燃料电池堆的各电力产生单元作一连结。而在本新型燃料电池装置(2)的燃料供给机制方面，是可透过设置于基板(24)上的渠道(240)来具体实施。首先，将燃料注入进口(240a)，接着燃料沿着渠道(240)行进，最后流至槽沟(220)中，燃料便可因此与该些膜电极组(20)进行电化学反应，因而产生电力。
本新型的燃料电池装置可以是一种采用液态燃料(如甲醇)的燃料电池、或采用气态燃料的燃料电池、或采用固态燃料的燃料电池等等。最后，归纳本新型的有益效果如下1.本新型燃料电池装置使用一种具有波形结构的双面流道板，可让燃料电池(特别是燃料电池堆)整体的体积及重量皆大幅减少，此有利于将燃料电池整合至便携式的消费性电子产品。
2.本新型燃料电池装置利用双面流道板板体本身的刚性，因而可将集电片制造为极薄的结构，可让燃料电池本身的体积及重量大幅减少。
3.本新型燃料电池装置所使用的双面流道板可通过使用具有抗化性非导体的工程塑料材质的板体，再设置导电材料的集电片，如此不但可让燃料电池的重量轻而具有可携带的便利性，且同时使双面流道板具有良好的集电功能。
4.本新型燃料电池装置所使用的双面流道板可有效防止燃料(如甲醇)或电化学反应生成物对集电片的表面进行破坏，因而降低燃料电池的汰换率。
虽然本新型已以具体实施例公开如上，然其所公开的具体实施例并非用以限定本新型，任何熟悉此技术人士，在不脱离本新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，其所作的更动与润饰都属于本新型的范畴，本新型的保护范围当以本申请权利要求所界定为准。
权利要求1.一种燃料电池装置，其特征在于，至少包括一个以上的膜电极组，其中该膜电极组是至少包含一阳极电极、一质子交换膜及一阴极电极；一个以上的双面流道板，是设置于该膜电极组的一侧，其中该双面流道板是使用一波形结构。
2.如权利要求1所述的燃料电池装置，其特征在于，该燃料电池装置是一燃料电池堆。
3.如权利要求2所述的燃料电池装置，其特征在于，该双面流道板是设置于该些膜电极组的该些阳极电极及/或该些阴极电极之间。
4.一种燃料电池装置，其特征在于，至少包括复数个双面流道板，其中该双面流道板是使用一波形结构；一个以上的膜电极组，是设置于该些双面流道板之间，其中该膜电极组是至少包含一阳极电极、一质子交换膜及一阴极电极。
5.如权利要求4所述的燃料电池装置，其特征在于，该燃料电池装置是一燃料电池堆。
6.如权利要求1或4所述的燃料电池装置，其特征在于，该双面流道板包括一板体，是具有至少一个以上的流道结构，其中该些流道结构的设置位置，是对应配合该些膜电极组的设置位置；一个以上的集电片，是一导电材料且该些集电片分别覆盖住该板体的该些流道结构，以及这些集电片是固定于该板体；以及
7.如权利要求6所述的燃料电池装置，其特征在于，该流道结构是一波形结构。
8.如权利要求6所述的燃料电池装置，其特征在于，该集电片是使用一波形结构。
9.如权利要求6所述的燃料电池装置，其特征在于，该板体的基材，是选择一抗化性非导体工程塑料基板、一塑料碳基板、一FR4基板、一FR5基板、一环氧树酯基板、一玻纤基板、一陶瓷基板、一高分子塑化基板以及一复合式材料基板的其中一种。
10.如权利要求6所述的燃料电池装置，其特征在于，该集电片的材质，是选择自不锈钢、钛、金、石墨、碳金属化合物、抗化性金属的其中一种。
11.如权利要求6所述的燃料电池装置，其特征在于，该集电片是一导电材料，且其表面是经过抗腐蚀及/或防酸的处理。
12.如权利要求6所述的燃料电池装置，其特征在于，该集电片，进一步包含一金属层，是形成于该集电片的表面上。
13.如权利要求12所述的燃料电池装置，其特征在于，该金属层的材质，是选择自金、铜、银、碳、高导电性金属的其中一种。
14.如权利要求6所述的燃料电池装置，其特征在于，该双面流道板进一步包括至少一个以上的电路组件，是设置于该板体。
15.如权利要求14所述的燃料电池装置，其特征在于，该电路组件是一布线。
16.如权利要求15所述的集电板，其特征在于，该布线是一印刷式布线，且电气连接至该些集电片。
17.如权利要求6所述的燃料电池装置，其特征在于，进一步包括一基板，是具有至少一个以上的中空部，其中该些中空部的设置位置，是对应配合该些膜电极组的设置位置。
18.如权利要求17所述的燃料电池装置，其特征在于，进一步包括至少一个以上的电路组件，是设置于该基板。
19.如权利要求18所述的燃料电池装置，其特征在于，该电路组件是一布线。
20.如权利要求19所述的燃料电池装置，其特征在于，该布线是一印刷式布线，且电气连接至该双面流道板的该些集电片。
21.如权利要求20所述的燃料电池装置，其特征在于，该些集电片是透过该布线而电气连接成一串联及/或并联电路。
22.如权利要求17所述的集电板，其特征在于，该些膜电极组及该双面流道板是压合密接至该基板上。
专利摘要本实用新型提供一种燃料电池装置，是至少包括一个以上的膜电极组，其中该膜电极组是至少包含一阳极电极、一质子交换膜及一阴极电极。以及，一个以上的双面流道板，是设置于该膜电极组的一侧，其中该双面流道板是使用一波形结构。
文档编号H01M8/24GK2893937SQ20062000151
公开日2007年4月25日 申请日期2006年1月25日 优先权日2006年1月25日
发明者许锡铭, 张仓铭, 潘俊祎, 高志荣, 黄纬莉 申请人:胜光科技股份有限公司