降低接触电阻的电化学电池的制作方法

本发明为涉及一种电化学电池，尤指一种降低接触电阻的电化学电池。

背景技术：

电化学电池为利用氧化还原反应，将化学能转换成电能的一种装置，已广泛应用于各种需要电力的领域，如燃料电池，其为利用氢与氧的结合，将化学能直接转变为电能，燃料电池产电后的附属产物为水与热，因此属于低污染性的能源，且能源转换效率高，成为近年来受瞩目能源供应技术之一。

习知的燃料电池如中国台湾发明专利公告第I382584号的燃料电池模组的承压组立结构，其包含有一燃料电池模组、一第一承压端板、一第一极集电板、一第二承压端板、一第二极集电板及一施压结构。该第一极集电板与该第二极集电板分别设置于该燃料电池组的两侧，该第一承压端板设置于该第一极集电板远离该燃料电池模组的一侧，该第二承压端板设置于该第二极集电板远离该燃料电池模组的一侧，该施压结构包含有一施压板及垂直延伸出该施压板的一对侧板，该施压板顶制于第二承压端板，且该第一承压端板、该第一极集电板、该第二承压端板以及该第二极集电板设置于该对侧板之间。经由该第一承压端板施加一向该第二承压端板方向的压力于燃料电池模组，以提供燃料电池模组中各个电池单体所需的接触压力。

然而，若施加压力太大，可能会造成燃料电池模组的结构变形或损坏；若施加压力太小，则会使燃料电池的密合度不佳，不仅容易有漏水、漏气的情形，更会使燃料电池模组间的接触电阻增加，而降低效能。

技术实现要素：

本发明的主要目的，在于解决习知电化学电池接触电阻过高，导致效能不佳的问题。

为达上述目的，本发明提供一种降低接触电阻的燃料电池，包含有一高分 子电解质膜、一电极组件、一第二电极以及一图形化导电层。该电极组件包含有一触媒层、一扩散层以及一第一电极，并设置于该高分子电解质膜的一侧，该第二电极设置于该高分子电解质膜远离该电极组件的一侧，主要由一碳材料组成，并包含有一远离于该高分子电解质膜的表面，该图形化导电层利用一导电浆料涂布于该表面再经烘烤形成；其中，一氢气经由该图形化导电层进入该第二电极，一氧气经由该第一电极进入该触媒层与该扩散层，该氢气于该第二电极中受催化而反应形成一氢离子与一电子，该氢离子经由该高分子电解质膜输入至该触媒层与该扩散层，并与该氧气结合而形成一水分子。

为达上述目的，本发明又提供一种降低接触电阻的燃料电池，包含有一高分子电解质膜、一电极组件、一第二电极以及一图形化导电层。该电极组件包含有一触媒层、一扩散层以及一第一电极，并设置于该高分子电解质膜的一侧，该第二电极设置于该高分子电解质膜远离该电极组件的一侧，主要由一碳材料组成，并包含有一远离于该高分子电解质膜的表面，该图形化导电层利用一导电浆料涂布于该表面再经烘烤形成；其中，一氢气经由该电极组件进入该第一电极，一氧气经由该图形化导电层进入该第二电极，该氢气于该第一电极中受催化而反应形成一氢离子与一电子，该氢离子经由该高分子电解质膜输入至该第二电极，并与该氧气结合而形成一水分子。

为达上述目的，本发明再提供一种降低接触电阻的空气电池，包含有一电解质、一金属电极、一第二电极以及一图形化导电层。该金属电极设置于该电解质的一侧，该第二电极设置于该电解质远离该金属电极的一侧，主要由一碳材料组成，并包含有一远离于该电解质的表面，该图形化导电层利用一导电浆料涂布于该表面再经烘烤形成；其中，一氧气经由该图形化导电层进入该第二电极，该金属电极解离出一金属离子以及至少一电子，该氧气与该电子以及一水分子结合形成一氢氧离子。

由上述可知，本发明藉由利用该导电浆料于该表面形成该图形化导电层，取代传统上所使用的集电板，可以在该第二电极不受力的情况下进行组装，降低损坏的可能，且由于该图形化导电层和该电极间的附着力良好，可大幅减少该图形化导电层与该第二电极间的接触电阻，提升产品效能。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1，为本发明第一实施例的集流结构示意图。

图2A，为本发明第一实施例中，该图形化导电层的第一样态示意图。

图2B，为本发明第一实施例中，该图形化导电层的第二样态示意图。

图3，为本发明第二实施例的燃料电池结构示意图。

图4，为本发明第三实施例的空气电池结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

请参阅图1，为本发明第一实施例的集流结构示意图，包含有一碳材料电极10以及一图形化导电层20，该碳材料电极10包含有一碳材料表面11，该图形化导电层20利用一导电浆料涂布于该碳材料表面11之上，再利用烘烤或其它固化方式使该导电浆料固化成形于该碳材料表面11，由于该碳材料电极10和该图形化导电层20之间会形成化学键结，附着力良好，因此，可以在不施加外加压力促使两者接触的情况下，降低该碳材料电极10与该图形化导电层20间的接触电阻。其中，该导电浆料中包含一导电金属，该导电金属选自银、金、铝、铜及其组合所形成的群组。该碳材料电极10的材料可为石墨、碳黑、碳纤维或奈米碳材等。该奈米碳材可为奈米碳管、石墨烯或奈米石墨化碳纤维等等。

续搭配参阅图2A与图2B所示，分别为本发明第一实施例中，该图形化导电层20的第一样态和第二态样示意图。于图2A中，该图形化导电层20包括多条纵向导电线21以及多条横向导电线22，该些纵向导电线21与该些横向导电线22相互交叉，使电子得以在该些纵向导电线21与该些横向导电线22上快速传递，并从一导电组件70输出，而达集电的效果，可用于取代传统集电板和电极的组合。于图2B中，该图形化导电层20包含有多条相互平行的第一导电线23以及一连接该些第一导电线23的第二导电线24。以上仅为举例说明，于本发明，该图形化导电层20可依照使用者需求而设计成不同的 图样。

续参阅图3所示，为利用本发明第二实施例的燃料电池结构示意图，包含有一高分子电解质膜30、一电极组件40、一第二电极50、一图形化导电层20以及一导电组件70。该电极组件40包含有一触媒层41、一扩散层42以及一第一电极43，该触媒层41连接于该高分子电解质膜30的一侧，而该扩散层42设置于该触媒层41远离该高分子电解质膜30的一侧，该第一电极43设置于该扩散层42远离该高分子电解质膜30的一侧，该第二电极50设置于该高分子电解质膜30远离该电极组件40的一侧，并包含有一远离于该高分子电解质膜30的表面51，该图形化导电层20利用一导电浆料形成于该表面51，该导电组件70则连接于该图形化导电层20以及该第一电极43，其中，该图形化导电层20可参考图2A与图2B，在此则不另行赘述。需特别说明的是，该第二电极50主要由一碳材料组成，兼具有扩散气体、进行氧化还原反应以及引导电子等功能。

操作时，输入一氢气以及一氧气，该氢气经由该图形化导电层20进入该第二电极50，并于该第二电极50中受催化而反应形成一氢离子与一电子，再经由该高分子电解质膜30输入至该触媒层41与该扩散层42；该氧气经由该第一电极43进入该触媒层41与该扩散层42，与该氢离子结合而形成一水分子，该电子则利用该导电组件70由该图形化导电层20传输至该第一电极43，以进行发电。

于本实施例中，亦可改变该氢气与该氧气的输入位置，即，该氢气经由该电极组件40进入该第一电极43，并于该第一电极43中受催化而反应生成一氢离子与一电子，该氧气经由该图形化导电层20进入该第二电极50，并与该氢离子结合而形成一水分子，该电子则利用该导电组件70由该第一电极43传输至该图形化导电层20，以进行发电。

其中，该导电浆料可利用涂布形成于该表面51，并经烘烤固化于该表面51上，由于该图形化导电层20和该第二电极50之间会形成化学键结，因此，彼此间的附着力良好，可以在不施加压力的情况下，降低该第二电极50与该图形化导电层20间的接触电阻，提升产品的效能。且该图形化导电层20远离该第二电极50的一侧更可连接另一燃料电池的该第一电极43，形成串联的结构，而该图形化导电层20与该第一电极43间同样不需要施加压力，即可降低 接触电阻。

续参阅图4所示，为本发明第三实施例的空气电池结构示意图，包含有一电解质60、一金属电极80、一第二电极50、一图形化导电层20以及一导电组件70。该金属电极80设置于该电解质60的一侧，主要由一金属组成，该金属可为金属镁、镁合金、金属铝、铝合金或前述的组合，该第二电极50设置于该电解质60远离该金属电极80的一侧，并包含有一远离于该电解质60的表面51，该图形化导电层20利用一导电浆料形成于该表面51，该导电组件70则连接于该图形化导电层20以及该金属电极80，其中，该图形化导电层20可参考图2A与图2B，在此则不另行赘述。需特别说明的是，该第二电极50主要由一碳材料组成，兼具有扩散气体、进行氧化还原反应以及引导电子等功能。于本发明中，该碳材料可为石墨、碳黑、碳纤维或奈米碳材等。该奈米碳材可为奈米碳管、石墨烯或奈米石墨化碳纤维等等。

操作时，输入一氧气经由该图形化导电层20进入该第二电极50，该金属电极80解离出一金属离子以及至少一电子，该至少一电子利用该导电组件70由该图形化导电层20传输至该金属电极80，并与该氧气以及一水分子结合形成一氢氧离子，藉此进行发电。

于本实施例中，该导电浆料可利用涂布形成于该表面51，并经烘烤固化于该表面51上，由于该图形化导电层20和该第二电极50之间会形成化学键结，因此，彼此间的附着力良好，可以在不施加压力的情况下，降低该第二电极50与该图形化导电层20间的接触电阻，提升产品的效能。且该图形化导电层20远离该第二电极50的一侧可连接另一空气电池的金属电极80，形成串联的结构，且该图形化导电层20与该金属电极80间同样不需要施加压力，即可降低接触电阻。

综上所述，藉由将该图形化导电层形成于该表面上，即可在不施加压力的情况下，降低该第二电极与该图形化导电层间的接触电阻，且当形成串联结构时，该图形化导电层与该第一电极、该金属电极间同样不需要施加外加压力，即可降低接触电阻，提升效率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。