专利名称：流场板的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种流场板，特别是有关于一种设置于燃料电池装置中的流场板。
背景技术：
首先请参阅图4，现有质子交换膜燃料电池(Proton Exchange MembraneFuel Cell, PEMFC)的单电池结构(single cell) 200主要包括一膜电极组210 (membrane electrode assembly，MEA)、两个气体扩散层 205、206 (gas diffusionlayer, GDL)以及 两个流场板201、202(fluid flow plate)。前述流场板201、202的内侧表面分别形成 有各自独立的流道(flow channel)203、204，可用以进行反应流体的输送，前述膜电极 组210主要包括一质子交换膜209、阳极(anode)触媒层207及阴极(cathode)触媒层 208，其中触媒层207、208通常具有钼或钼合金等成份，以利于燃料电池进行电化学反应 (electrochemicalreactions)并提供电力输出。在一般小型燃料电池的流场板中，其流道与歧道的尺寸通常较大型燃料电池更为 细小，故反应流体的流阻相对提高，如此将会导致进入流场板内反应流体的流率与浓度分 布不均勻，进而影响燃料电池的效能。有鉴于此，如何改善现有流场板上流道与歧道结构设 计，使反应流体可均勻地输送至流场板上的每个区域，进而提升燃料电池的整体效能是成 为燃料电池小型化的重要课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种流场板，可提升燃料电池的整体效能。本发明的一实施例提供一种流场板，设置于一燃料电池装置中，包括至少一流道、 一第一歧道以及一第二歧道。前述第一歧道形成于流场板内部，并且大致平行于流场板的 一中心轴方向，其中第一歧道与前述流道相通。前述第二歧道形成于流场板内部，并大致平 行于中心轴方向，其中第二歧道分别与流道相通，其中一反应流体由第一歧道进入流场板， 并经过前述流道进入第二歧道，然后反应流体再由第二歧道排出流场板。在一实施例中，前述流场板还包括一本体、一第一构件以及一第二构件，前述流道 形成于本体表面，且第一、第二歧道分别形成于第一、第二构件上。在一实施例中，前述第一、第二构件分别具有一长条形结构，并且结合于本体的相 反侧。在一实施例中，前述第一、第二构件分别具有一 π字型结构。在一实施例中，前述流场板还包括复数个流道，其中流场板由复数个流场板单元 所组成，前述流场板单元沿着中心轴方向相互连接，且前述流道分别形成于流场板单元上。在一实施例中，前述流场板还包括复数个软性导管，用以连接前述流场板单元。在一实施例中，前述流场板单元分别具有一第一通道以及一第二通道，其中第一、 第二通道贯穿流场板单元，且相邻的第一通道相互连接，相邻的第二通道相互连接。在一实施例中，前述第一歧道具有一缺口，前述缺口相对于第一歧道的一截面几何中心位置所对应的角度介于0° 90°。在一实施例中，前述第二歧道具有一缺口，前述缺口相对于第二歧道的一截面几 何中心位置所对应的角度介于0° 90°。在一实施例中，前述流场板还包括复数个流道，且前述流道沿中心轴方向排列。本发明的流场板的第一、第二歧道形成于流场板内部，由此能降低流阻，使得反应 流体能迅速且有效地输送到流场板的各个区域，同时可避免反应流体在流场板内的浓度分 布不均，进而提升燃料电池装置的整体效能。
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合 所附附图做详细说明。图IA表示本发明一实施例的平板式燃料电池装置的流场板示意图；图IB表示图IA中的流场板的剖视图；图IC表示图IA中的流场板的局部剖视图；图2A表示本发明另一实施例的平板式燃料电池装置的流场板示意图；
图2B表示图2A中的流场板剖视图；图2C表示本发明另一实施例的平板式燃料电池装置的流场板示意图；图3A表示本发明另一实施例的平板式燃料电池装置的流场板示意图；图;3B表示图3A中的流场板侧视图；图3C表示本发明另一实施例的平板式燃料电池装置的流场板示意图；以及图4表示现有质子交换膜燃料电池的单电池结构示意图。主要元件符号说明1 流场板单元10 流场板101 第一端部102:第二端部110:缺口11 第一歧道111 第一通道1110:第一凸出部112:第二通道1120:第二凸出部12 第二歧道13 本体200:单电池结构210:膜电极组205,206 气体扩散层201、202 流场板203、204 流道
209 质子交换膜207、208 触媒层A 中心轴B 阻塞件Β1、Β3 第—-构件Β2、Β4 第二构件C:流道T 软性导管θ 角度Sl 第一侧S2 第二侧
具体实施例方式首先请一并参阅图1A、1B，本发明一实施例的流场板10主要是设置于一平板式燃 料电池装置中，其大致呈一矩形结构，在流场板10的第一侧Sl形成有单一或复数个流道 C (flow channel)，此外在流场板10内部另形成有一第一歧道11以及一第二歧道12。如 图IA所示，前述流道C沿着流场板10的一中心轴A方向排列并显露于流场板10的第一侧 Si，前述第一、第二歧道11、12则是形成在流场板10的内部，并且大致平行于中心轴A，其中 第一、第二歧道11、12分别与各个流道C相通。需特别说明的是，前述燃料电池装置的一反应流体(reactant fluid)可由流场板 10的第一端部101进入第一歧道11，接着经过前述流道C进行电化学反应后再汇入第二歧 道12，最后由流场板10的第二端部102排出流场板10 (如图1A、1B中箭头方向所示)。因 为本实施例的第一、第二歧道11、12形成于流场板10内部并顺着流场板10的中心轴A方 向延伸，由此可降低流阻以避免反应流体在流场板10内的浓度分布不均，进而可提升燃料 电池装置的效能。再请参阅图1C，在本实施例中的第一歧道11具有一圆形截面，此外，在第一歧道 11的左下侧形成有一缺口 110，其中缺口 110和流道C相通。如图IC所示，前述缺口 110 相对于第一歧道11的截面几何中心位置所对应的角度θ约介于0° 90°之间。同理， 第二歧道12也可形成与前述缺口 110类似的结构，其中，第二歧道12的缺口相对于其截面 几何中心位置所对应的角度同样介于0° 90°之间。接着请一并参阅图2Α、2Β，本发明另一实施例的流场板10主要包括一本体13、一 第一构件Bl以及一第二构件Β2，其中在本体13的一表面上形成有单一或复数个流道C，第 一、第二歧道11、12则分别形成于第一、第二构件Β1、Β2内部。如图2Α、2Β所示，前述第一、 第二构件Β1、Β2大致呈长条形结构，并可分别结合于本体13的上、下两侧，使得流道C和第 一、第二歧道11、12相通。应了解的是，本实施例中的流场板10可通过前述第一、第二歧道 11、12和流道C而使反应流体能迅速且有效地输送到流场板10的各个区域，藉以提升燃料 电池装置的效能。再请参阅图2C，在本实施例中的第一、第二构件Β3、Β4可取代图2Α、2Β中的第一、 第二构件Β1、Β2。如图2C所示，前述第一、第二构件Β3、Β4大致呈π字形结构，组装时可将第一、第二构件B3、B4分别结合于本体13的上、下两侧，藉以在流场板10的内部分别形成 第一、第二歧道11、12。如前所述，反应流体可由流场板10的第一端部101进入第一歧道 11，接着经过流道C汇入第二歧道12，最后再由流场板10的第二端部102排出(如图2C中 箭头方向所示)。请参阅图3A、3B，本发明另一实施例的流场板10是由复数个流场板单元1所组成， 前述流场板单元1沿着中心轴A方向相互连接，且每个流场板单元1表面都形成有至少一 流道C，其中在每个流场板单元1内部还形成有一第一通道111以及一第二通道112。如图 3A.3B所示，前述第一、第二通道111、112贯穿流场板单元1，其中相邻的第一通道111相互 连接，且相邻的第二通道112相互连接，由此可形成贯穿整个流场板10的第一、第二歧道 11、12。需特别说明的是，图3AJB中的流场板10还包括两个阻塞件B，分别设置于流场板 10的第二、第一端部102、101，藉以封住第一、第二歧道11、12的其中一开口以避免流体外 泄。另一方面，在图3A、3B中的流场板单元1还分别形成有一第一凸出部1110以及一第二 凸出部1120，其中第一、第二凸出部1110、1120分别连接第一、第二通道111、112，并且可通 过前述第一、第二凸出部1110、1120分别和相邻流场板单元1中的第一、第二通道111、112 相互结合；或者，前述相邻流场板单元1中的第一、第二通道111、112也可以分别透过软性 导管T而相互连接(如图3C所示)，藉以组成一具有复数个流道C的流场板10。综上所述，本发明提供一种平板式燃料电池装置的流场板，其中在流场板内部形 成有第一、第二歧道，此外且在流场板表面则形成有至少一流道。反应流体可由流场板的第 一端部进入第一歧道，并经过前述流道汇入第二歧道，然后再由流场板的第二端部排出。因 为前述第一、第二歧道形成于流场板内部，由此能降低流阻，使得反应流体能迅速且有效地 输送到流场板的各个区域，同时可避免反应流体在流场板内的浓度分布不均，进而提升燃 料电池装置的整体效能。虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技 术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因 此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种流场板，其特征在于，设置于一燃料电池装置中，包括至少一流道；一第一歧道，形成于该流场板内部，并且大致平行于该流场板的一中心轴方向，其中该 第一歧道与该流道相通；以及一第二歧道，形成于该流场板内部，并大致平行于该中心轴方向，其中该第二歧道分别 与该流道相通，其中一反应流体由该第一歧道进入该流场板，并经过该流道进入该第二歧 道，然后该反应流体由该第二歧道排出该流场板。
2.根据权利要求1所述的流场板，其特征在于，其中该流场板还包括一本体、一第一构 件以及一第二构件，该流道形成于该本体表面，且该第一、第二歧道分别形成于该第一、第 二构件上。
3.根据权利要求2所述的流场板，其特征在于，其中该第一、第二构件分别具有一长条 形结构，并且结合于该本体的相反侧。
4.根据权利要求2所述的流场板，其特征在于，其中该第一、第二构件分别具有一π字 型结构。
5.根据权利要求1所述的流场板，其特征在于，其中该流场板还包括复数个流道，且该 流场板由复数个流场板单元所组成，其中该些流场板单元沿该中心轴方向相互连接，且该 些流道分别形成于该些流场板单元上。
6.根据权利要求5所述的流场板，其特征在于，其中该流场板还包括复数个软性导管， 且该些软性导管连接该些流场板单元。
7.根据权利要求5所述的流场板，其特征在于，其中该些流场板单元分别具有一第一 通道以及一第二通道，该第一、第二通道贯穿该流场板单元，且相邻的该第一通道相互连 接，相邻的该第二通道相互连接。
8.根据权利要求1所述的流场板，其特征在于，其中该第一歧道具有一缺口，该缺口相 对于该第一歧道的一截面几何中心位置所对应的角度介于0° 90°。
9.根据权利要求1所述的流场板，其特征在于，其中该第二歧道具有一缺口，该缺口相 对于该第二歧道的一截面几何中心位置所对应的角度介于0° 90°。
10.根据权利要求1所述的流场板，其特征在于，其中该流场板还包括复数个流道，且 该些流道沿该中心轴方向排列。
全文摘要
本发明提供一种设置于燃料电池装置中的流场板，包括至少一流道、一第一歧道以及一第二歧道。前述第一、第二歧道形成于流场板内部，并且大致平行于流场板的一中心轴。反应流体由流场板的一端进入第一歧道，并经过前述流道进入第二歧道，然后由流场板的一端排出流场板。
文档编号H01M8/02GK102117921SQ201010174050
公开日2011年7月6日 申请日期2010年5月6日 优先权日2009年12月7日
发明者张文振, 曹芳海, 许桓瑞, 钟孝平, 陈祈彰 申请人:财团法人工业技术研究院