专利名称：燃料电池单元的形成串/并联方法
技术领域：
本发明是关于一种燃料电池的制造方法，特别是关于一种燃料电池单元的形成串/并联方法，借此能够制作出符合各种不同供应电压与供应电流的规格需求的燃料电池。
背景技术：
公知燃料电池的制造技术，都是关于燃料电池的整体结构，或者是关于以电解质层为主轴的技术内容，对于集电层的制造方式或者集电层的结构等技术内容，都仅及于利用石墨、金属网等等手段，虽然采用石墨或金属网等手段是可以制造出集电层，并且也能够发挥集电层的功能，但公知技术中采用于制造集电层的手段，串并联线路与电池控制线路设计上，有其先天性的障碍限制，这在轻、薄、短、小的燃料电池的制造要求下，公知技术则完全无法采用。
另外，一般采用印刷电路板制作的燃料电池，其串并联线路都透过导通孔方式导通。此种作法下，不论是阳极集电线路、阴极集电线路与膜电极组叠合后，再形成导通孔线路；或是阳极集电线路与阴极集电线路先形成导通孔线路后，再与膜电极组叠合。这两种的作法都需额外一道导通孔制程，如此将会增加生产成本与降低生产良率，且导通孔制作过程的高温或反应溶剂等因素，都可能导致膜电极组的破坏，进而影响燃料电池效能。
本发明的发明人基于上述燃料电池的公知技术内容缺点，发明出一种用于燃料电池单元的串/并联方法，其能够很有弹性地与容易地制造出符合各种不同供应电压与供应电流的燃料电池装置。
发明内容
本发明主要目的是提供一种用于燃料电池单元的串/并联方法，利用印刷电路板制程技术，将能够符合各种不同供应电压与供应电流的燃料电池装置予以制作出来。
本发明另一个目的是提供一种用于燃料电池单元的串/并联方法，完全不用使用导通孔(Via Hole)，便能够将燃料电池装置予以制作出符合各种不同供应电压与供应电流的规格需求。
为达成本发明的上述目的，本发明提供一种燃料电池单元的形成串/并联方法，包括下列步骤(a).提供一片阴极板、一片阳极基板、与至少一个以上的膜电极组；(b).在阴极基板的同一表面上，形成至少一个以上的阴极集电线路以及至少一个以上的第一电接点，其中各个阴极集电线路是各自对应于每个膜电极组的阴极端，且各个第一电接点是分别与对应的一个阴极集电线路呈电气性连接，以制作出一片阴极集电板；(c).在阳极基板的同一表面上，形成至少一个以上的阳极集电线路以及至少一个以上的第二电接点，其中各个阳极集电线路是各自对应于每个膜电极组的阳极端，且各个第二电接点是分别与对应的一个阳极集电线路呈电气性连接，以制作出一片阳极集电板；(d).自上而下将阴极集电板、这些膜电极组与阳极集电板积层堆栈呈一单片结构，其中每个燃料电池单元是包含一个阴极集电线路、一个膜电极组与一个阳极集电线路，其中各个第一电接点是分别与对应的第二电接点形成接触，使得燃料电池单元与另一个燃料电池单元形成串联及/或并联电气性连接。
图1是本发明燃料电池单元的形成串/并联方法的流程图。
图2是依据本发明方法所实施的燃料电池装置的分解图。
图3是图2的燃料电池的断面图。
图4是显示依据本发明方法所实施的另一个燃料电池装置的分解图。
符号说明10形成串/并联方法20阴极集电板30阳极集电板 40膜电极组50燃料电池装置 60垫片
101、103、105、107步骤201阴极基板203阴极集电线路 205第一电接点207第一导线 301阳极基板303阳极集电线路 305第二电接点307第二导线401燃料电池单元为使熟悉该项技术人士了解本发明的目的、特征及功效，将通过下述具体实施例，并配合附图，对本发明详加说明，说明如后具体实施方式
图1显示本发明燃料电池单元的形成串/并联方法的流程图，图2显示依据本发明方法所实施的燃料电池装置的分解图，以及图3显示图2的燃料电池的断面图。本发明的燃料电池单元的形成串/并联方法10，包括步骤(101)、步骤(103)、步骤(105)与步骤(107)，分别说明如下内文。步骤(101)是分别提供一片阴极基板201、一片阳极基板301、与至少一个以上的膜电极组40。本发明的阴极基板201与阳极基板301的基材，例如是可以使用印刷电路板的基材。本发明的膜电极组40，例如是可以采用以固态燃料作为燃料的膜电极组，或是采用以气态燃料作为燃料的膜电极组，又或是采用以液态燃料作为燃料的膜电极组。
步骤(103)是在阴极基板201的同一表面上，形成至少一个以上的阴极集电线路203以及至少一个以上的第一电接点205。各个阴极集电线路203是各自对应于每个膜电极组40的阴极端，并且各个第一电接点205是分别与对应的一个阴极集电线路203呈电气性连接。经由完成步骤(103)后，便制作出一片阴极集电板20。
步骤(105)是在阳极基板301的同一表面上，形成至少一个以上的阳极集电线路303以及至少一个以上的第二电接点305。各个阳极集电线路303是各自对应于每个膜电极组40的阳极端，并且各个第二电接点305是分别与对应的一个阳极集电线路303呈电气性连接。经由完成步骤(105)后，便制作出一片阳极集电板30。
在步骤(103)与步骤(105)中，形成这些第一电接点205以及这些第二电接点305所采行的具体手段，例如是采用蒸镀、溅镀、印刷、黏贴、或是在阴极基板201和阳极基板301上先形成导电层后，再施行雷射切割或蚀刻，利用上述其中一种手段，来将抗化性金属导电材料或是非金属导电材料，分别形成在阴极基板201与阳极基板301的表面。同理，形成这些阴极集电线路203以及这些阳极集电线路303所采行的具体手段，也可以采用用蒸镀、溅镀、印刷、黏贴、或是在阴极基板201和阳极基板301上先形成导电层后，再施行雷射切割或蚀刻，利用上述其中一种手段，来作为实施手段。
再者，在步骤(103)与步骤(105)中，本发明尚能够分别在阴极基板201与阳极基板301上，来形成这些第一导线207与这些第二导线307，并且各个第一导线207连接对应的第一电接点205与对应的阴极集电线路203，各个第二导线307连接对应的第二电接点205与对应的阳极集电线路303。同理，形成这些第一导线207与这些第二导线307所采行的具体手段，也可以采用用蒸镀、溅镀、印刷、黏贴、或是在阴极基板201和阳极基板301上先形成导电层后，再施行雷射切割或蚀刻，利用上述其中一种手段，来作为实施手段。
步骤(105)是自上而下将阴极集电板20、这些膜电极组40与阳极集电板30，采行积层堆栈手段来密接成一片的单片结构。完成密接后，每个燃料电池单元401是包含一个阴极集电线路203、一个膜电极组40与一个阳极集电线路303。同时，完成密接后，各个第一电接点205是能够分别与对应的第二电接点305形成接触而导通，藉此而让燃料电池单元401与另一个燃料电池单元401形成串联及/或并联电气性连接。再者，在步骤(105)中，本发明尚可以利用垫片60来强化密接成一片的单片结构的密封效果。
本发明的图2与图3所显示的燃料电池装置50，具体揭露如何利用这些第一电接点205与这些第二电接点305，来将各个燃料电池单元401串联一起。
图4是显示依据本发明方法所实施的另一个燃料电池装置的分解图。图4的燃料电池装置50，具体揭露如何利用这些第一电接点205与这些第二电接点305，来将各个燃料电池单元401并联一起。
图2至图4的燃料电池装置的范例说明，是主要用来作为详细说明本发明的方法10，并非用来局限本发明。凡利用本发明方法10来将燃料电池装置50的各个燃料电池单元401予以串联、并联或其组合，都为本发明的范畴以内。
本发明的燃料电池单元的形成串/并联方法具备有下列的优点1.整合性生产制造成本与材料成本低，符合经济效应。
2.可适用于量产制程，具标准化。
3.对于外围系统的配合要求度低。
4.具较低的线路阻抗。
5.轻薄小的空间特性。
6.符合各种不同供应电压与供应电流的规格需求。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，所作更动与润饰仍属于本发明权利要求范围之内。
权利要求
1.一种燃料电池单元的形成串/并联方法，其特征在于包括下列步骤(a).提供一片阴极基板、一片阳极基板、与至少一个以上的膜电极组；(b).在阴极基板的同一表面上，形成至少一个以上的阴极集电线路以及至少一个以上的第一电接点，其中各个阴极集电线路是各自对应于每个膜电极组的阴极端，且各个第一电接点是分别与对应的一个阴极集电线路是电气性连接，以制作出一片阴极集电板；(c).在阳极基板的同一表面上，形成至少一个以上的阳极集电线路以及至少一个以上的第二电接点，其中各个阳极集电线路是各自对应于每个膜电极组的阳极端，且各个第二电接点是分别与对应的一个阳极集电线路是电气性连接，以制作出一片阳极集电板；(d).自上而下将阴极集电板、这些膜电极组与阳极集电板积层堆栈呈一单片结构，其中每个燃料电池单元是包含一个阴极集电线路、一个膜电极组与一个阳极集电线路，其中各个第一电接点是分别与对应的第二电接点形成接触，使得燃料电池单元与另一个燃料电池单元形成串联及/或并联电气性连接。
2.如权利要求1所述的形成串/并联方法，其特征在于步骤(b)进一步包括在阴极基板且位于这些阴极集电线路的同一表面上，形成至少一个以上的第一导线，且各个第一导线是分别将对应的第一电接点以及对应的阴极集电线路连接一起。
3.如权利要求1所述的形成串/并联方法，其特征在于步骤(c)进一步包括在阳极基板且位于这些阳极集电线路的同一表面上，形成至少一个以上的第二导线，且各个第二导线是分别将对应的第二电接点以及对应的阳极集电线路连接一起。
4.如权利要求1所述的形成串/并联方法，其特征在于该阴极基板的基材，是一印刷电路板、陶瓷基板及高分子塑料基板。
5.如权利要求1所述的形成串/并联方法，其特征在于该阳极基板的基材，是一印刷电路板、陶瓷基板及高分子塑料基板。
6.如权利要求1所述的形成串/并联方法，其特征在于该第一电接点的材料，是一金属导电材料、一非金属导电材料的其中一个。
7.如权利要求1所述的形成串/并联方法，其特征在于该第二电接点的材料，是一金属导电材料、一非金属导电材料的其中一个。
8.如权利要求1所述的形成串/并联方法，其特征在于步骤(b)的形成这些第一电接点的步骤，是利用蒸镀、溅镀、印刷、黏贴、及在阴极基板与阳极基板先形成一导电层后再施行雷射切割或蚀刻等其中一种手段，来将一导电材料制作成这些第一电接点。
9.如权利要求1所述的形成串/并联方法，其特征在于步骤(c)的形成这些第二电接点的步骤，是利用蒸镀、溅镀、印刷、黏贴及在该阴极基板和该阳极基板先形成一导电层后再利用雷射切割或蚀刻等其中一种手段，来将一导电材料制作成这些第二电接点。
10.如权利要求1所述的形成串/并联方法，其特征在于燃料电池单元，是使用固态燃料。
11.如权利要求1所述的形成串/并联方法，其特征在于燃料电池单元，是使用气态燃料。
12.如权利要求1所述的形成串/并联方法，其特征在于燃料电池单元，是使用液态燃料。
全文摘要
本发明是一种燃料电池单元的形成串/并联方法。第一步骤是提供一片阴极板、一片阳极基板、与至少一个以上的膜电极组。第二步骤是在阴极基板的同一表面上，形成至少一个以上的阴极集电线路以及至少一个以上的第一电接点，其中各个阴极集电线路是各自对应于每个膜电极组的阴极端，且各个第一电接点是分别与对应的一个阴极集电线路呈电气性连接，以制作出一片阴极集电板。第三步骤是在阳极基板的同一表面上，形成至少一个以上的阳极集电线路以及至少一个以上的第二电接点，其中各个阳极集电线路是各自对应于每个膜电极组的阳极端，且各个第二电接点是分别与对应的一个阳极集电线路呈电气性连接，以制作出一片阳极集电板。第四步骤是自上而下将阴极集电板、这些膜电极组与阳极集电板积层堆栈呈一片单片结构，每个燃料电池单元是包含一个阴极集电线路、一个膜电极组与一个阳极集电线路，且各个第一电接点是分别与对应的第二电接点形成接触，使得燃料电池单元与另一个燃料电池单元形成串联及/或并联电气性连接。
文档编号H01M8/00GK1825670SQ20051000848
公开日2006年8月30日 申请日期2005年2月21日 优先权日2005年2月21日
发明者许锡铭, 张仓铭, 邓丰毅, 沈科呈 申请人:胜光科技股份有限公司