专利名称：模块化质子交换膜燃料电池的密封结构的制作方法
技术领域：
本发明关于一种质子交换膜燃料电池的结构设计，特别是关于一种模块化质子交换膜燃料电池的密封结构。
背景技术：
查在燃料电池的技术领域中，目前所发展出的燃料电池类型概分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池及质子交换膜燃料电池等不同类型。各种燃料电池各有其优劣点及应用范围，其中质子交换膜燃料电池(PEMFC)最具商业利用价值。
燃料电池的工作原理主要是利用氢气和氧气通过电化学反应生成水，并释放电能，基本上可视为水电解的逆装置。
由于燃料电池效率表现的优劣，是仰赖前述阴阳极反应的完全与否，易言之，各层间的材料选择及隔绝，将是攸关燃料电池作动效率的一大因素。因此，除了慎选使用的材料之外，如何确保阳极与阴极的反应，将是极为重要的课题。
但通常造成燃料电池无法达到如上确实控制的因素主要可归纳为二其一为处于阳极及阴极板间供作气体防漏的措施无法彰显功能，另一则为各电池单体层间的导电接触压力无法保持在最佳状态。
参阅图1所示，其显示一公知PEMFC燃料电池单体组合结构的剖视图。其主要包括有一阳极板101及一阴极板102，在该阳极板101及阴极板102之间夹置一质子交换膜103、一阳极气体扩散层104、以及一阴极气体扩散层105。该质子交换膜103、阳极气体扩散层104及阴极气体扩散层105即构成一膜电极总成(MEA)。
在该阳极板101面向于膜电极总成的表面设有复数个阳极气体槽道101a，而在该阴极板102面向于膜电极总成的表面设有复数个阴极气体槽道102a。在该阳极板101与阴极板102的外环缘预先分别配设一垫片106、107，当该阳极板101、阴极板102及膜电极总成对准叠合后，即可达到该燃料电池单体的密封效果。
在实际的应用时，依所需将数个燃料电池单体叠置而形成一燃料电池组100(如图2所示)，再于该燃料电池组100接上阴极气体管线、阳极气体管线、冷却液管线、上端板108a、下端板108b、及金属导电端子109a、109b，最后再以复数系杆(tie rods)110予以稳固结合。
公知PEMFC燃料电池单体组合结构之缺失可归纳如下(1)由阳极板101的槽道101a供入的氢气，在通过阳极气体扩散层104途中，极易因垫片106、107与阳极板101间的空隙而漏失。而由阴极板102的槽道102a供入的氧气亦极易因垫片106、107与阴极板102间的空隙而漏失，严重影响反应的进行。此缺失在垫片106、107因使用一段时间造成老化现象后尤其明显，即使垫片106、107一体成形制作成单一垫片，亦无法有效解决此一问题。
(2)因垫片106、107本身材质的限制，使其极容易因附近压力不均匀，或老化速度不均一而造成整体电池单体的接触压力不均匀，此为气体扩散反应不能平均实行的原因。由于整体燃料电池组最后需以系杆110控制接触压力，将益加造成燃料电池组周边与中央区域出现明显层合压力差，严重影响电池的工作效率。
(3)采用垫片106、107于阳极板101及阴极板102间的措施，不但隔绝污染的效果不彰，亦无法产生层合定位的功能。又因其接触压力很难事先控制在一最佳的数值间，故依该措施，势无法将燃料电池组以电池单体模块化的型式事先制作储备起来、以及进行任何可能型式的产品测试。此确为目前PEMFC燃料电池无法广泛有效运用的主要症结所在。
有鉴于此，提供一种能够解决上述问题、并提供高效能、能进行量产化及低成本的模块化燃料电池结构乃为业界共同企盼解决的问题。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种质子交换膜燃料电池的模块化结构设计，通过将其模块化(modulized)及单元化(unitized)，使整体电池的制作及施工更为简化，并可通过事先测试电池单体的效能，而达到整体燃料电池的品质大幅提升、制作成本大幅下降，进而达成量产化的需求。
本发明的另一目的是提供一种模块化燃料电池的密封结构，通过将该燃料电池的阳极板及阴极板间的周缘区域，配施所需量的硅胶材料，使该阳极板及阴极板及其间所夹设的膜电极总成得层合定位，并得事先控制所需层合及接触压力，再进行硅胶的固化过程，使整体制作完成的电池单体或单元模块的品质及效率无瑕疵。
本发明的另一目的是提供一种具有良好密封效果的燃料电池结构，通过阳极板及阴极板间的周缘区域所配施的硅胶，使阳极板及阴极板的气体槽道所导入的气体及冷却液无漏失的可能。
本发明为解决公知技术的问题所采用的技术手段是在燃料电池的阳极板及阴极板周缘区域分别开设有一环绕凹部及连通的延伸环绕凹部。于组装该电池单体时，该阳极板与阴极板周缘区域所对应的环绕凹部与延伸环绕凹部间，预先涂设有硅胶，并在该硅胶尚未固化而呈黏稠状时，将该阳极板、膜电极总成与阴极板对准叠合，并以一预定的压力值予以压着，而使该阳极板的环绕凹部的硅胶与阴极板的环绕凹部所对应的硅胶密着接合，如此以在该阳极板与阴极板的周缘区域之间形成封闭环面，同时亦使该阳极板与阴极板的周缘区域所对应的延伸环绕凹部的硅胶亦相互对应而将膜电极总成中的质子交换膜密着压合定位在中间位置，而使得该阳极板与阴极板间的各个贯通孔周环亦各自形成封闭环面。
经由本发明所采用的技术手段，可以使质子交换膜燃料电池予以模块化及单元化，使整体电池的制作及施工更为简化，并可通过事先测试电池单体的效能，而达到整体燃料电池的品质大幅提升、制作成本大幅下降，进而达成量产化的需求。再者，通过在该燃料电池的阳极板及阴极板间的周缘区域配施硅胶材料，使该阳极板及阴极板及其间所夹设的膜电极总成得层合定位，并得事先控制所需层合及接触压力，再进行硅胶的固化过程，使整体制作完成的电池单体或单元模块的品质及效率无瑕疵。更者，通过配施的硅胶使阳极板及阴极板的气体槽道所导入的气体及冷却液无漏失的可能，益增该燃料电池组的效能性及安全性。
图1是先前技术燃料电池的电池单体组合时的侧视剖视图；图2是先前技术燃料电池的组合立体图；图3是本发明的质子交换膜燃料电池的模块化燃料电池单体的立体图；图4是图3中各个构件分离时的立体分解图；图5A～图5D是本发明第一实施例的组装侧视示意图；图6A～图6B是本发明第二实施例中，将两个如图5D中的模块化燃料电池单体上下叠置而形成一燃料电池组的侧视示意图；图7A～图7D是本发明第三实施例的组装侧视示意图；图8A～图8B是本发明第四实施例中，将两个如图7D图中的模块化燃料电池单元上下叠置而形成一燃料电池组的侧视示意图。
10、10a模块化燃料电池单体10b、10c模块化燃料电池单元1阳极板
11第一表面12第二表面13中央区域14周缘区域15阳极气体槽道16a氢气进入贯通孔16b氢气送出贯通孔16c空气进入贯通孔16d空气送出贯通孔16e冷却液进入贯通孔16f冷却液送出贯通孔17环绕凹部17a延伸环绕凹部2阴极板21第一表面22第二表面23中央区域24周缘区域25阴极气体槽道26a氢气进入贯通孔26b氢气送出贯通孔26c空气进入贯通孔
26d空气送出贯通孔26e冷却液进入贯通孔26f冷却液送出贯通孔27环绕凹部27a延伸环绕凹部28冷却槽道29环绕凹部29a延伸环绕凹部3、3a、3b膜电极总成31、31a、31b质子交换膜32、32a、32b阳极气体扩散层33、33a、33b阴极气体扩散层4、4a硅胶5、5a硅胶6、6a硅胶7双极板71第一表面72第二表面73中央区域74周缘区域75阴极气体槽道77环绕凹部
77a延伸环绕凹部78阳极气体槽道79环绕凹部79a延伸环绕凹部8第二双极板81第一表面82第二表面83中央区域84周缘区域85阴极气体槽道87环绕凹部87a延伸环绕凹部88冷却槽道89环绕凹部89a延伸环绕凹部91、91a硅胶92、92a硅胶93、93a硅胶94、94a硅胶95、95a硅胶100燃料电池组101阳极板
101a阳极气体槽道102阴极板102a阴极气体槽道103质子交换膜104阳极气体扩散层105阴极气体扩散层106、107垫片108a上端板108b下端板109a、109b金属导电端子110系杆具体实施方式
首先参阅图3，其显示本发明第一实施例的质子交换膜燃料电池的模块化燃料电池单体的立体图，图4为显示图3中各个构件分离时的立体分解图。图5A为显示图3中各个构件分离时的侧视剖视图。
图式中所示的模块化燃料电池单体10包含一阳极板1(AnodePlate)及一阴极板2(Cathode Plate)，其中该阳极板1具有一第一表面11、第二表面12、一中央区域13及一周缘区域14，该第一表面11的中央区域13开设有复数个阳极气体槽道15，可供氢气流通。该阳极板1的周缘区域14分别开设有氢气进入贯通孔16a、氢气送出贯通孔16b、空气进入贯通孔16c、空气送出贯通孔16d、冷却液进入贯通孔16e、冷却液送出贯通孔16f。在此一实施例中的阳极板1的第二表面12呈一平整表面的结构。
相似地，该阴极板2具有一第一表面21、第二表面22、一中央区域23及一周缘区域24，该第二表面22的中央区域23开设有复数个阴极气体槽道25，可供空气流通。该阴极板2的周缘区域24分别开设有氢气进入贯通孔26a、氢气送出贯通孔26b、空气进入贯通孔26c、空气送出贯通孔26d、冷却液进入贯通孔26e、冷却液送出贯通孔26f。
当该阳极板1及阴极板2在上下相互对准叠合之后，即在其周缘区域14、24则各形成对应的氢气贯通孔、空气贯通孔、冷却液贯通孔，以分别作为氢气、空气、冷却液的进出管道。
一膜电极总成(Membrane Electrode Assembly，MEA)3夹置在该阳极板1及阴极板2之间。该膜电极总成3包括有一质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)31、一阳极气体扩散层(Anode GasDiffusion Layer)32、一阴极气体扩散层(Cathod Gas DiffusionLayer)33，依顺序夹设于阳极板1及阴极板2所对应的中央区域13、23之间。其中该阳极气体扩散层32与质子交换膜31间覆设有一层阳极催化剂层(未示)，而该质子交换膜31与阴极气体扩张层33间则覆设一阴极催化剂层(未示)，以分别使自阳极板1的阳极气体槽道15及自阴极板2的阴极气体槽道25所导入的氢气及氧气适切地进行阳极及阴极的电解水的逆反应。
在本发明阳极板1的第一表面11的周缘区域14开设有一环绕凹部17，且该环绕凹部17在邻近于该阳极板1的各个贯通孔(即氢气进入贯通孔16a、氢气送出贯通孔16b、空气进入贯通孔16c、空气送出贯通孔16d、冷却液进入贯通孔16e、冷却液送出贯通孔16f)的位置处形成有连通的延伸环绕凹部17a。
相似地，在本发明阴极板2的第二表面22(即相对于该阳极板1方向的表面)的周缘区域24开设有一环绕凹部27，且该环绕凹部27在邻近于该阴极板2的各个贯通孔(即氢气进入贯通孔26a、氢气送出贯通孔26b、空气进入贯通孔26c、空气送出贯通孔26d、冷却液进入贯通孔26e、冷却液送出贯通孔26f)的位置处形成有连通的延伸环绕凹部27a。
在本实施例中，该阴极板2的第一表面21的中央区域23亦设有复数个冷却槽道28，可供冷却液流通。而在该阴极板2的第一表面21的周缘区域24则开设有一环绕凹部29，且该环绕凹部29在邻近于该阴极板2的各个贯通孔(即氢气进入贯通孔26a、氢气送出贯通孔26b、空气进入贯通孔26c、空气送出贯通孔26d、冷却液进入贯通孔26e、冷却液送出贯通孔26f)的位置处形成有连通的延伸环绕凹部29a。
于组装该模块化燃料电池单体10时，首先在该阴极板2的第一表面21周缘区域24的环绕凹部29与延伸环绕凹部29a涂设硅胶4、4a，并使该硅胶4、4a固化(如图5B所示)。
然后，在该阳极板1的第一表面11的周缘区域14所开设的环绕凹部17与延伸环绕凹部17a分别涂设硅胶5、5a，并同时在该阴极板2的第二表面22的周缘区域24所开设的环绕凹部27与延伸环绕凹部27a分别涂设硅胶6、6a(如图5C所示)，并在该硅胶5、5a、6、6a尚未固化而呈黏稠状时，将该阳极板1、膜电极总成3与阴极板2对准叠合，并以一预定的压力值予以压着(如图5D所示)，而使该阳极板1的第一表面11的环绕凹部17的硅胶5与阴极板2的第二表面22的环绕凹部27的硅胶6相对应而密着接合，如此以在该阳极板1与阴极板2的周缘区域14、24之间形成封闭环面。
同时，该阳极板1的第一表面11的延伸环绕凹部17a的硅胶5a与阴极板2的第二表面22的延伸环绕凹部27a的硅胶6a亦相对应地将膜电极总成3中的质子交换膜31密着压合定位在两者中间位置，而使得该阳极板1与阴极板2间的各个贯通孔周环亦各自形成封闭环面，待该硅胶干燥固化后，即形成整体的模块化燃料电池单体10。
依据本发明的上述技术所完成的模块化燃料电池单体10除了可以在该模块化燃料电池单体10的周缘形成密封结构之外，亦使得各个相邻的阳极板、阴极板、膜电极总成之间得以稳固结合定位。而在各个阳极板与阴极板的各个贯通孔周环亦形成彼此隔绝的结构型态，可有效达到氢气、氧气、冷却液的密封效果。
前述的实施例中，是以硅胶作为该模块化燃料电池单体10的密封材料。较佳的硅胶材料，采用抗电蚀级(Non-Corrosive ElectronicGrade)的加湿固化(Moisture Cured)材料或加热固化(Heat Cured)材料为最佳选择。当然亦可选用其它具有类似特性的材料作为密封材料。
依实验及使用经验显示，一般用于质子交换膜燃料电池单体，其硅胶若采用热固化材料制成，其热固化温度实质上介于100℃-140℃，高于燃料电池的工作温度(低于100℃)，将可获得最稳定的固化后效果；另外，该硅胶19的黏性若采用大于150,000百分泊(Centi-poise)，将可获得最佳的黏着及定位效果，而该硅胶的介电强度(DielectricStrength)若选在15-20伏特/密拉(V/mil)间，则将足够有效地发挥一般的抗电效能。但上述数据范围仅提供熟悉此项技术人士了解较佳实施下的材料选定，而非代表在该范围以外的材料参数即无法发挥预期的功能。
在实际的产品化应用时，可将复数相同的模块化燃料电池单体叠组而构成一燃料电池组，以得到所需的输出功率。
图6A揭示本发明第二实施例中，将两个如图5D中的模块化燃料电池单体上下叠置而形成一燃料电池组的侧视示意图。其具体作法是将两个经过本发明技术制成具有相同结构的模块化燃料电池单体10、10a上下叠置，使第二个模块化燃料电池单体10a底面的阳极板1叠置在第一个模块化燃料电池单体10的阴极板2的顶面(如图6B所示)。此时，该第二个模块化燃料电池单体10a的阳极板的第二表面(即底面)的平整表面将与第一个模块化燃料电池单体10的阴极板2的第一表面21的各个冷却槽道28构成一可供冷却液流通的槽道结构，并且通过该模块化燃料电池单体10的阴极板2的第一表面21的硅胶4、4a紧压接触于该第二个模块化燃料电池单体10a的阳极板的底面，如此而可形成一具有水密效果的冷却槽道28。
图7A揭示本发明第三实施例的各相关构件分离时的侧视剖视图。如图所示，本实施例中的模块化燃料电池单元包括有复数个膜电极总成(例如以两个为例)、数个双极板(例如以一个为例)、一个阳极板、一个阴极板。为便于比对，在以下的说明中，若与图5A～图5D中相同的构件乃标示以相同的参照编号。
在本实施例中的模块化燃料电池单元10b中，其包括有一类似于图5A中所示的模块化燃料电池单体，其内部包括有一阳极板1、一双极板7、以及第一膜电极总成3a。该阳极板1同样具有第一表面11、第二表面12、中央区域13、周缘区域14、阳极气体槽道15、环绕凹部17、延伸环绕凹部17a、以及各个贯通孔。该双极板7具有第一表面71、第二表面72、中央区域73、周缘区域74、阴极气体槽道75、环绕凹部77、延伸环绕凹部77a、环绕凹部79、延伸环绕凹部79a、以及各个贯通孔。更者，该双极板7的第一表面71的中央区域73乃形成有复个阳极气体槽道78，可供流通阳极气体。第一膜电极总成3a包括有一质子交换膜31a、一阳极气体扩散层32a、一阴极气体扩散层33a。
该第一双极板7的第一表面71顶面更可叠置一个第二膜电极总成3b，其包括有一质子交换膜31b、一阳极气体扩散层32b、一阴极气体扩散层33b，其中该阳极气体扩散层32b恰位在该双极板7第一表面71的中央区域73。而该第二膜电极总成3b的阴极气体扩散层33b的顶面则再叠置一个阴极板8。
阴极板8的结构包括有具有第一表面81、第二表面82、中央区域83、周缘区域84、阴极气体槽道85、环绕凹部87、延伸环绕凹部87a、以及各个贯通孔。更者，该阴极板8的第一表面81的中央区域83乃形成有复个冷却槽道88，可供流通冷却液。
于组装该模块化燃料电池单元10b时，首先在该阴极板8的第一表面81周缘区域84的环绕凹部89与延伸环绕凹部89a涂设硅胶91、91a，并使该硅胶91、91a固化(如图7B所示)。
然后，在该阳极板1的环绕凹部17与延伸环绕凹部17a分别涂设硅胶92及92a、在该双极板7的环绕凹部77及延伸环绕凹部77a分别涂设硅胶93及93a、在该双极板7的环绕凹部79及延伸环绕凹部79a分别涂设硅胶94及94a、以及在该阴极板8的环绕凹部87及延伸环绕凹部87a分别涂设硅胶95及95a(如图7C所示)，并在该各个涂布的硅胶92、92a、93、93a、94、94a、95、95a尚未固化而呈黏稠状时，将该阳极板1、第一膜电极总成3a、双极板7、第二膜电极总成3b、阴极板8对准叠合，并以一预定的压力值予以压着(如图7D所示)，而使各个相对应的硅胶92、93、94、95相对应而密着接合，如此以在该阳极板1、双极板7、阴极板8的周缘区域形成封闭环面。同时，各个对应的硅胶92a、93a、94a、95a亦相对应地将第一膜电极总成3a中的质子交换膜31a与第二膜电极总成3b中的质子交换膜31b分别密着压合定位，而使得该阳极板1、双极板7、阴极板8间的各个贯通孔周环亦各自形成封闭环面，如此而形成整体的模块化燃料电池单元10b。
图8A揭示本发明第二实施例中，将两个如图7D中的模块化燃料电池单元10b上下叠置而形成一燃料电池组的侧视示意图。其具体作法是将两个经过本发明技术制成具有相同结构的模块化燃料电池单元10b、10c上下叠置，使第二个模块化燃料电池单元10c底面的阳极板叠置在第一个模块化燃料电池单元10b的阴极板的顶面(如图8B所示)。此时，该第二个模块化燃料电池单元10c的阳极板的第二表面(即底面)的平整表面将与第一个模块化燃料电池单元10b的阴极板8的顶面的各个冷却槽道88构成一可供冷却液流通的槽道结构，并且通过该第一个模块化燃料电池单元10b的阴极板8的顶面的硅胶91、91a紧压接触于该第二个模块化燃料电池单元10c的阳极板的底面，如此而可形成一具有水密效果的冷却槽道。
权利要求
1.一种模块化质子交换膜燃料电池的密封结构，其特征是，该结构包括有一膜电极总成，具有一阳极侧及一阴极侧，在该阳极侧形成有一阳极气体扩散层，而在该阴极侧则形成有一阴极气体扩散层，一质子交换膜夹置在该阳极气体扩散层与阴极气体扩散层之间；一阳极板，位在该膜电极总成的阳极气体扩散层的外侧表面，该阳极板具有一第一表面、一第二表面、一中央区域、一周缘区域、以及形成在该周缘区域的复数个贯通孔，其第一表面面向于该膜电极总成的阳极气体扩散层，且在第一表面的中央区域形成有复数个阳极气体通过，在该第一表面的周缘区域开设有一环绕凹部，且该环绕凹部在邻近于该阳极板的各个贯通孔的位置处形成有连通的延伸环绕凹部；一阴极板，位在该膜电极总成的阴极气体扩散层的外侧表面，该阴极板具有一第一表面、一第二表面、一中央区域、一周缘区域、以及形成在该周缘区域的复数个贯通孔，其第二表面面向于该膜电极总成的阴极气体扩散层，且第二表面的在中央区域形成有复数个阴极气体通过，在该第二表面的周缘区域开设有一环绕凹部，且该环绕凹部在邻近于该阴极板的各个贯通孔的位置处形成有连通的延伸环绕凹部；于组装该电池单体时，该阳极板的第一表面及阴极板的第二表面的周缘区域所对应的环绕凹部与延伸环绕凹部间，预先涂设有硅胶，并在该硅胶尚未固化而呈黏稠状时，将该阳极板、膜电极总成与阴极板对准叠合，并以一预定的压力值予以压着，而使该阳极板的环绕凹部的硅胶与阴极板的环绕凹部所对应的硅胶密着接合，如此以在该阳极板与阴极板的周缘区域之间形成封闭环面；同时，该阳极板的第一表面及阴极板的第二表面的周缘区域所对应的延伸环绕凹部的硅胶亦相互对应而将膜电极总成中的质子交换膜密着压合定位在中间位置，而使得该阳极板与阴极板间的各个贯通孔周环亦各自形成封闭环面。
2.如权利要求1所述的模块化质子交换膜燃料电池的密封结构，其特征是，该阴极板的第一表面形成有复数个冷却槽道。
3.如权利要求1所述的模块化质子交换膜燃料电池的密封结构，其特征是，该阳极板的第二表面呈一平整表面。
4.一种模块化质子交换膜燃料电池的密封结构，其特征是，包括有复数个叠置的燃料电池单体，每一个燃料电池单体包括有一膜电极总成，具有一阳极侧及一阴极侧，在该阳极侧形成有一阳极气体扩散层，而在该阴极侧则形成有一阴极气体扩散层，一质子交换膜夹置在该阳极气体扩散层与阴极气体扩散层之间；一阳极板，位在该膜电极总成的阳极气体扩散层的外侧表面，该阳极板具有一第一表面、一第二表面、一中央区域、一周缘区域、以及形成在该周缘区域的复数个贯通孔，其第一表面面向于该膜电极总成的阳极气体扩散层，且在第一表面在中央区域形成有复数个阳极气体通过，在该第一表面的周缘区域开设有一环绕凹部，且该环绕凹部在邻近于该阳极板的各个贯通孔的位置处形成有连通的延伸环绕凹部；一阴极板，位在该膜电极总成的阴极气体扩散层的外侧表面，该阴极板具有一第一表面、一第二表面、一中央区域、一周缘区域、以及形成在该周缘区域的复数个贯通孔，其第二表面系面向于该膜电极总成的阴极气体扩散层，且第二表面在中央区域形成有复数个阴极气体通过，在该第二表面的周缘区域开设有一环绕凹部，且该环绕凹部在邻近于该阴极板的各个贯通孔的位置处形成有连通的延伸环绕凹部；于组装该燃料电池时，该阳极板的第一表面及阴极板第二表面的周缘区域所对应的环绕凹部与延伸环绕凹部间，预先涂设有硅胶，并在该硅胶尚未固化而呈黏稠状前，将该阳极板、膜电极总成与阴极板对准叠合，并以一预定的压力值予以压着，而使该阳极板的环绕凹部的硅胶与阴极板的环绕凹部所对应的硅胶密着接合，如此以在该阳极板与阴极板的周缘区域之间形成封闭环面；同时，该阳极板的第一表面及阴极板的第二表面的周缘区域所对应的延伸环绕凹部的硅胶亦相互对应而将膜电极总成中的质子交换膜密着压合定位在中间位置，而使得该阳极板与阴极板间的各个贯通孔周环亦各自形成封闭环面。
5.如权利要求4所述的模块化质子交换膜燃料电池的密封结构，其特征是，该阴极板的第一表面的中央区域更形成有冷却槽道，且在该第一表面的周缘区域开设有一环绕凹部以及环绕于该阴极板的贯通孔的延伸环绕凹部，在该环绕凹部及延伸环绕凹部中形成有固化的硅胶。
6.如权利要求4所述的模块化质子交换膜燃料电池的密封结构，其特征是，该阳极板的第二表面呈平整表面。
7.一种模块化质子交换膜燃料电池的密封结构，其特征是，包括有复数个膜电极总成，每一个膜电极总成具有一阳极侧及一阴极侧，在该阳极侧形成有一阳极气体扩散层，而在该阴极侧则形成有一阴极气体扩散层，一质子交换膜夹置在该阳极气体扩散层与阴极气体扩散层之间；复数个双极板，每两个相邻双极板之间夹置了一膜电极总成，每一个双极板具有一第一表面、一第二表面、一中央区域、一周缘区域、以及形成在该周缘区域的复数个贯通孔，其中该第一表面在中央区域形成有复数个阴极气体通过，而该第二表面在中央区域形成有复数个阳极气体通过；该每一个双极板的第一表面及第二表面的周缘区域皆开设有一环绕凹部，且该环绕凹部在邻近于该双极板的各个贯通孔的位置处形成有连通的延伸环绕凹部；于组装该燃料电池时，每一个双极板的第一表面及第二表面的周缘区域环绕凹部与延伸环绕凹部与相邻双极板的周缘区域所对应的环绕凹部与延伸环绕凹部间，预先涂设有硅胶，并在该硅胶尚未固化而呈黏稠状时，将该双极板、膜电极总成对准叠合，并以一预定的压力值予以压着，而使该相邻双极板的环绕凹部所对应的硅胶密着接合，如此以在该双极板的周缘区域之间形成封闭环面；同时，该相邻双极板的周缘区域所对应的延伸环绕凹部的硅胶亦相互对应而将膜电极总成中的质子交换膜密着压合定位在中间位置，而使得该相邻双极板间的各个贯通孔周环亦各自形成封闭环面。
8.如权利要求7所述的模块化质子交换膜燃料电池的密封结构，其特征是，该各个双极板中，邻靠最外侧的一双极板的第一表面中央区域作为冷却槽道。
9.如权利要求8所述的模块化质子交换膜燃料电池的密封结构，其特征是，该最外侧双极板的第一表面的周缘区域开设有一环绕凹部以及环绕于该阴极板的贯通孔的延伸环绕凹部，在该环绕凹部及延伸环绕凹部中形成有固化的硅胶。
全文摘要
一种模块化质子交换膜燃料电池的密封结构，在该燃料电池的阳极板开设有一环绕凹部及延伸环绕凹部，而在阴极板开设有一环绕凹部及连通的延伸环绕凹部。于组装该电池单体时，该阳极板与阴极板周缘区域所对应的环绕凹部与延伸环绕凹部间，预先涂设有硅胶，并在该硅胶尚未固化而呈黏稠状时，将该阳极板、膜电极总成与阴极板对准叠合，并予以压着，而使该阳、阴极板的环绕凹部所对应的硅胶密着接合，如此以在该阳、阴极板的周缘区域之间形成封闭环面，同时亦使该阳极板与阴极板的周缘区域所对应的延伸环绕凹部的硅胶亦相互对应而将膜电极总成中的质子交换膜密着压合定位在中间位置，而使得该阳极板与阴极板间的各个贯通孔周环亦各自形成封闭环面。
文档编号H01M8/02GK1635643SQ20031012159
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月29日 优先权日2003年12月29日
发明者杨源生 申请人:亚太燃料电池科技股份有限公司