专利名称：具备气液隔离结构的燃料电池的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种燃料电池，特别是利用透气不透液的多孔性材质的薄膜层材料，用以形成隔离层，使得其燃料电池，可同时达到防水、防止液体泄漏，并排除燃料电池反应后所生成的气体者。
背景技术：
公知燃料电池是在一电解质离子交换膜两侧分别供应含氢燃料及含氧空气，使得经过氧化还原反应之后，而形成电流回路，用以提供电源的需。这类燃料电池所需的反应物中具有液态的燃料，如甲醇燃料，且反应后的主要生成物是水和二氧化碳，使得燃料电池必须具有防止液态物外泄至使用的电子装置中，且也还需要排放生成得气体而维持燃料电池内稳定的空气组成成分及常态压力者。然而，习用的燃料电池通常是利用机构结构性的设计，如释压阀，来处理这样问题，但是这类设计，往往具有使用的方向性的限制，且对于燃料电池结构上的设计也会有所影响。
本发明的发明人基于习用燃料电池的缺点，乃亟思发明而改良，发明出一种具备气液隔离结构的燃料电池。
发明内容
本发明主要目的是提供一种燃料电池，其能够同时具有防水、防止液体泄漏且排除生成气体的功能。
为达成本发明上述目的，本发明提供一种具备气液隔离结构的燃料电池包括一燃料电池核心组件，是用以经由电化学作用而产生电力；一隔离层，是设置于燃料电池内部的一透气不透液的多孔性薄膜层，以及是用以使得电化学作用于燃料电池核心组件的液体以及电化作用后所生成的液体皆被隔离层所阻隔，并用以使得电化作用于燃料电池核心组件的气体以及电化作用后所生成的气体皆可穿透该隔离层，藉此达成防水、防漏、防液体外泄等功能。
为使熟悉该项技术人士了解本发明的目的、特征及功效，兹藉由下述具体实施例，并配合所附的附图，对本发明详加说明如后。
图1显示本发明具备气液隔离结构的燃料电池的结构示意图。
图2显示本发明依据图1结构的燃料电池实施范例的断面图。
图3A显示本发明的隔离层设置在阳极燃料供给单元的上表面的具体图3B显示本发明的隔离层设置在阳极燃料供给单元的下表面的具体图3C显示本发明的隔离层设置在阳极燃料供给单元的四周侧边的具体实施例。
图4A显示本发明的隔离层设置在阴极燃料供给单元的上表面的具体图4B显示本发明的隔离层设置在阴极燃料供给单元的下表面的具体图4C显示本发明的隔离层设置在阴极燃料供给单元的四周侧边的具体实施例。
图5显示显示依据本发明精神，将隔离层分别设置于阳极集电层与阴极集电层的上表面与下表面。
图中10燃料电池11燃料电池核心组件13阳极燃料供给单元13a 注入口15阴极燃料供给单元21隔离层23隔离层25、26、27、28隔离层111 阳极集电层111a 通孔
111b通孔113 质传电解层113a燃料电池单元115 集电层115a通孔115b通孔具体实施方式
图1显示本发明具备气液隔离结构的燃料电池的结构示意图，本发明所提供的一种具备气液隔离结构的燃料电池10，其主要是在燃料电池10内设置隔离层21、23，来提供隔绝燃料液体穿透，但仍可通透气体，而同时达到防止液体泄漏，并让燃料电池反应后生成的气体通过，可使得燃料电池10内的压力维持常态者。本发明的燃料电池10主要包括有燃料电池核心组件11、阳极燃料供给单元13、以及阴极燃料供给单元15。燃料电池核心组件11主要是由阳极集电层111、质传电解层113、以及阴极集电层115所组合而成。在图1中，质传电解层113两侧分别堆栈阳极集电层111与阴极集电层115，而质传电解层113的若干燃料电池单元113a乃进行电化学反应的作用，并分别在阳极集电层111与阴极集电层115集聚出电流。阳极燃料供给单元13是接合于燃料电池核心组件11的阳极端，来提供及导入阳极燃料至燃料电池核心组件11的阳极端。阴极燃料供给单元15是接合于燃料电池核心组件11的阴极端，来提供及导入阴极燃料至燃料电池核心组件11的阴极端。隔离层21、23是设置于阳极燃料供给单元13或阴极燃料供给单元15中，而隔离层21、23可以采用透气不透液的多孔性薄膜层，藉由此种多孔性薄膜层的物理特性，来让燃料电池10能够达成防水、防漏、防止内部的液体外泄等功能。
图2显示本发明依据图1结构的燃料电池实施范例的断面图。在图2的直接甲醇燃料电池10中，阳极燃料供给单元13的具体态样可以是一个流场构件，例如由燃料槽与燃料流道所构成的流场构件，藉由阳极燃料供给单元13自注入口13a注入的甲醇溶液阳极燃料，注入后的甲醇溶液阳极燃料再经由通孔111a充份地供应至每个燃料电池单元113a的阳极端。隔离层21是设置在阳极燃料供给单元13上，所设置的位置可以是位于阳极燃料供给单元13的上表面、下表面或者四周侧边，请分别参见图3A至图3C所显示的隔离层设置在阳极燃料供给单元上的具体实施例。藉助于隔离层21的多孔性薄膜层的物理特性，四处流通的甲醇溶液皆能够被隔离层21隔绝而无法外渗至阳极燃料供给单元13外界。同时，燃料电池单元113a在阳极端因化学反应后所产生的二氧化碳气体，皆能够通过隔离层21，然后再经由气体逸出口(图未显示)逸出外界。
在图2的直接甲醇燃料电池10中，隔离层23是设置在阴极燃料供给单元15上，所设置的位置可以是位于阴极燃料供给单元15的上表面、下表面或者四周侧边，请分别参见图4A至图4C所显示的隔离层设置在阴极燃料供给单元上的具体实施例。藉助于隔离层23的多孔性薄膜层的物理特性，外界的空气(或者是氧气)可以通过隔离层23，再经由通孔115a，最后抵达至每个燃料电池单元113a的阴极端。同时，燃料电池单元113a在阴极端因化学反应后所产生的水份，皆能够被隔离层23隔绝而无法外渗至阴极燃料供给单元15外界，然后再经由水份逸出口(图未显示)排出至外界。
图5显示显示依据本发明精神，将隔离层分别设置于阳极集电层与阴极集电层的上表面与下表面。依据本发明的精神，本发明可以将隔离层25设置于阴极集电层115的上表面，或者将隔离层26设置于阴极集电层115的下表面，同样地或者将隔离层27设置于阳极集电层111的下表面，或者将隔离层28设置于阳极集电层111的上表面。在质传电解层113电化学作用后所产生的气体(例如二氧化碳)，能够经通孔111b以及隔离层27、28向外流通。在质传电解层113电化学作用后所产生的液体(例如水份)，因为能够被隔离层25、26所隔离住，而无法自通孔115b向外逸出。
本发明的隔离层在上述所揭露的位置，乃仅为本发明的范例说明而已，依据本发明的精神，凡熟悉该项技术人士是能够将隔离层设置于燃料电池的其它位置，惟此变化仍属于本发明的范畴之内。
本发明的隔离层所采用的材质，例如PTFE(Poly tetrofluoroethylene)聚四氟乙烯薄膜，凡具备透气不透液的多孔性材料皆可被本发明所采用。
再者，由于隔离层通气的效果，让本发明的燃料电池10在内部与外部的气压可以维持常态压力。
依据本发明的精神，本发明的隔离层除了设置在上述所揭露说明的位置外，当然亦可以将隔离层设置到燃料电池10内部的其它位置，例如设置在排气出口，其用来防止外界液体自该排气出口流入而损坏到燃料电池10。
本发明的燃料电池由于具备气液隔离结构，而能够达到以下效果1.本发明的燃料电池的气液隔离结构，其利用透气不透液的多孔性材质所形成的薄膜层所形成隔离层，可轻易地达到防止燃料电池的燃料液体外泄、排除化学反应生成的气体且同时能使外部空气进入等目的。
2.本发明的燃料电池的气液隔离结构中，其具有透气不透液的结构，可防止燃料液体外泄，使得在电子装置内部装设燃料电池作为内部电源更得以具体实现。
3.本发明的燃料电池的气液隔离结构中，其具有透气不透液的结构，在任何装设角度都能排除生成气体，且任何方向皆不虞液体的泄漏发生，因此，燃料电池的使用不会受到装设方向影响，使得燃料电池的使用能更广泛。
4.藉由本发明燃料电池的气液隔离结构中，使用一薄膜隔离层，在不影响燃料电池原有设计的结构下，可容易地达到一透气不透液的结构，且不会使得燃料电池增加太多的体积。
虽然本发明已以一具体实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，其所作的更动与润饰皆属于本发明的范畴，本发明的保护范围当视后附的权利要求保护范围所界定者为准。
权利要求
1.气液隔离结构的燃料电池，包括一燃料电池核心组件，其用以经由电化学作用而产生电力；一隔离层，其设置于该燃料电池内部的一透气不透液的多孔性薄膜层，以及用以使得电化学作用于该燃料电池核心组件的液体以及电化作用后所生成的液体皆被隔离层所阻隔，并用以使得电化作用于该燃料电池核心组件的气体以及电化作用后所生成的气体皆可穿透该隔离层，藉此达成防水、防漏、防液体外泄等功能。
2.如权利要求1所述的燃料电池，其中该燃料电池核心组件是包含一阳极集电层、一质传电解层、一阴极集电层。
3.如权利要求2所述的燃料电池，其中该隔离层是设置于该阳极集电层的上表面。
4.如权利要求2所述的燃料电池，其中该隔离层是设置于该阳极集电层的下表面。
5.如权利要求2所述的燃料电池，其中该隔离层是设置于该阴极集电层的上表面。
6.如权利要求2所述的燃料电池，其中该隔离层是设置于该阴极集电层的下表面。
7.如权利要求1所述的燃料电池，进一步包括一接合于该燃料电池核心组件的阳极燃料供给单元，其用于提供及导入阳极燃料至该燃料电池核心组件的阳极端；一接合于该燃料电池核心组件的阴极燃料供给单元，其用于提供及导入阴极燃料至该燃料电池核心组件的阴极端。
8.如权利要求7所述的燃料电池，其中该隔离层是设置于该阳极燃料供给单元的上表面。
9.如权利要求7所述的燃料电池，其中该隔离层是设置于该阳极燃料供给单元的下表面。
10.如权利要求7所述的燃料电池，其中该隔离层是设置于该阳极燃料供给单元的四周侧边。
11.如权利要求7所述的燃料电池，其中该隔离层是设置于该阴极燃料供给单元的上表面。
12.如权利要求7所述的燃料电池，其中该隔离层是设置于该阴极燃料供给单元的下表面。
13.如权利要求7所述的燃料电池，其中该隔离层是设置于该阴极燃料供给单元的四周侧边。
14.如权利要求1所述的燃料电池，其中该燃料电池是一直接甲醇燃料电池。
15.如权利要求14所述的燃料电池，其中该隔离层是用以使得外界空气可通过该隔离层，以及用以防止该直接甲醇燃料电池内作用后的水份外泄至该燃料电池的外界。
16.如权利要求14所述的燃料电池，其中该隔离层是用以使得作用后所生成的二氧化碳气体可通过该隔离层，以及用以防止甲醇溶液皆被该隔离层隔绝而无法外渗至该燃料电池的外界。
17.如权利要求1所述的燃料电池，其中隔离层是一PTFE(Polytetrofluoro ethylene)聚四氟乙烯薄膜。
全文摘要
本发明是一种具备气液隔离结构的燃料电池包括一燃料电池核心以及一隔离层组件。燃料电池核心是用以经由电化学作用而产生电力。一隔离层是设置于燃料电池内部的一透气不透液的多孔性薄膜层，以及用以使得电化学作用于燃料电池核心组件的液体以及电化作用后所生成的液体皆被隔离层所阻隔，并用以使得电化作用于该燃料电池核心组件的气体以及电化作用后所生成的气体皆可穿透隔离层，藉此达成防水、防漏、防液体外泄等功能。
文档编号H01M8/02GK1700493SQ200410034789
公开日2005年11月23日 申请日期2004年5月17日 优先权日2004年5月17日
发明者许锡铭, 邓丰毅, 张仓铭, 林祯鸿, 詹景棠, 管衍德 申请人:胜光科技股份有限公司