专利名称：燃料电池及其组装方法
技术领域：
本发明是关于一种燃料电池，尤其是指一种适用于以扣合组件组装的 燃料电池及其组装方法。
背景技术：
传统的燃料电池是由膜电极组、流场板、集电板、以及端板所组成， 膜电极组、流场板和集电板彼此穿插组设，在端板的四周开设有有多个螺 孔，以端板搭配螺栓以夹持方式来固定燃料电池，利用整个平面在端板四 周以螺栓给予一定的扭矩，以平均的压力施加于集电板和流场板。
然而相关公知技术为了避免人工依序堆栈再分别锁合螺栓，造成不平 均的压力，进而造成迭层移位，导致各迭层间的气密效果不佳、及夹持压
力不平均的缺陷，以组装压床10组装燃料电池组100。由图l中可发现，公 知组装压床10的压块26，由直立压缸20上下滑移，可自动平均压合置放于 承载座24上的燃料电池1的各迭层，再以人工分别锁合螺栓，减少各迭层 间的气密效果不佳、或迭层移位。但由于以人工螺合时逐一施加固定的扭 矩并不容易精准的掌控，加上容易造成工时的延长，因此使用此固定方式 容易因为压力施加不平均，还可能造成燃料电池内部气体扩散层内压縮率 不平均，容易使燃料电池产生过大的内部电流阻抗，使得燃料电池的工作 效能降低。另外，以螺栓夹持的方式尚须考虑螺帽与垫片的大小，以在端 板上预留一定的面积，将增加燃料电池的体积及重量。因此上述螺栓夹持 的方式在燃料电池的应用并非十分理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池及其组装方法，可进一步避免造 成各迭层间的压力不平均的缺点，以提升燃料电池组的效能。
为实现上述目的，本发明提供的燃料电池，包括有至少一膜电极组、 至少二流场板、二集电板、二端板、以及至少二扣合组件，每一端板包括 有一内表面、及一外表面，该二端板的该内表面之间夹设有该至少一膜电 极组、该至少二流场板、以及该二集电板；其中
每一扣合组件包括有一凹槽、及二压合面，该二压合面分设于该凹槽 的相对侧面、并彼此相距一特定距离，该至少二扣合组件分别对应扣合于 该二端板外侧，促使该二端板容设于该凹槽内，该二端板的该外表面并对 应压合于该二压合面上、并保持该特定距离。
所述的燃料电池，其中每一端板的该外表面包括二相对边，该至少二 扣合组件分别对应扣合于该二端板的该二相对边外侧。
所述的燃料电池，其中每一端板的该外表面包括二相对角，该至少二 扣合组件分别对应扣合于该二端板的该二相对角外侧。
所述的燃料电池，其中该至少一膜电极组包括有二气体扩散层，每一 气体扩散层具有一特定压縮率，通过该至少二扣合组件的该特定距离以维 持该特定压縮率。
所述的燃料电池，其中该特定压縮率介于10%~20%之间。
本发明提供的燃料电池的组装方法，包括-
(A) 提供一组装压床及一燃料电池组，该组装压床包括有一压缸、及 一承载座，该压缸的底端设有一压块，该压块对应于承载座、并相对该承 载座作趋近或远离的移动，该燃料电池组包括有二端板，该二端板夹设有 至少一膜电极组、至少二流场板、以及二集电板；
(B) 将该燃料电池组置于该组装压床的承载座上；
(C) 驱动该压缸以移动该压块进而趋近该承载座，促使该压块压合置放
于该承载座上的该燃料电池组；
(D) 将至少二扣合组件分别对应扣合于该燃料电池组的该二端板外 侧，其中，每一扣合组件包括有一凹槽、及二压合面，该二压合面分设于 该凹槽的相对侧面、并彼此相距一特定距离；以及
(E) 驱动该压缸以移动该压块进而远离该承载座，促使该二端板容设于 该凹槽内，该二端板的该外表面并对应压合于该二压合面上、并保持该特 定距离。
所述燃料电池的组装方法，其中该步骤(E)后还包括有一步骤(F)取出 该燃料电池。
所述燃料电池的组装方法，其中该步骤(A)中每一端板的外表面包括 二相对边，且该步骤(D)中该至少二扣合组件分别对应扣合于该二端板的 该二相对边外侧。
所述燃料电池的组装方法，其中该步骤(A)中每一端板的外表面包括 二相对角，且该步骤(D)中该至少二扣合组件分别对应扣合于该二端板的 该二相对角外侧。
所述燃料电池的组装方法，其中该步骤(A)中该至少一膜电极组包括 有二气体扩散层，每一气体扩散层具有一特定压縮率，且该步骤(D)中通 过该至少二扣合组件的该特定距离以维持该特定压縮率。
换言之，本发明的燃料电池是包括有至少一膜电极组、至少二流场板、 二集电板、二端板、以及至少二扣合组件，每一端板包括有一内表面、及 一外表面。在二端板的内表面之间，夹设有至少一膜电极组、至少二流场 板、以及二集电板。本发明的特征在于至少二扣合组件，其中每一扣合组 件包括有一凹槽、及二压合面。前述二压合面是分设于凹槽的相对侧面、 并彼此相距一特定距离。而前述至少二扣合组件是分别对应扣合于二端板 外侧，促使二端板容设于凹槽内，二端板的外表面并对应压合于二压合面
上、并保持特定距离。根据上述，本发明是在燃料电池的两端板扣合有扣 合组件，利用该扣合组件平均扣压该两端板，能使燃料电池中气体扩散层 能有较平均的压縮率，以发挥燃料电池的工作效能，并縮短组装工时，又 能将燃料电池体积縮小及重量减轻。
如上所述，本发明的燃料电池中，每一端板的外表面是包括二相对边， 至少二扣合组件是分别地对应扣合在二端板的二相对边的外侧。
如上所述，本发明的燃料电池中，每一端板的外表面是包括二相对角， 至少二扣合组件是分别地对应扣合于二端板的二相对角的外侧。
如上所述，本发明的燃料电池中，至少一膜电极组是包括有二气体扩 散层，而每一气体扩散层具有一特定压縮率，通过每一扣合组件的二压合
面彼此相距的特定距离，俾能维持气体扩散层的特定压縮率在0%~20%之 间。
另外，本发明的燃料电池的组装方法是包括有提供一组装压床及一燃 料电池组，该组装压床包括有一压缸、及一承载座，该压缸较佳地可为直 立式压缸，该压缸的底端设有一压块，其对应于承载座、并相对承载座作 趋近或远离的移动，该燃料电池组包括有二端板，其夹设有至少一膜电极 组、至少二流场板、以及二集电板；将燃料电池组置于组装压床的承载座 上；驱动该压缸移动该压块以趋近该承载座，促使该压块平均压合置放于 该承载座上的燃料电池组；将至少二扣合组件分别对应扣合于燃料电池组 的二端板外侧，其中，每一扣合组件包括有一凹槽、及二压合面，该二压 合面系分设于该凹槽的相对侧面、并彼此相距一特定距离；驱动该压缸移 动该压块以远离该承载座，促使该二端板容设于该凹槽内，该二端板的该 外表面并对应压合于该二压合面上、并保持该特定距离；最后，取出燃料 电池。由本发明的组装方法，以组装压床提供自动平均压合置放于承载座 上的燃料电池组的各迭层，利用扣合组件平均压合的效果，可进一步避免 造成各迭层间的压力不平均的缺点，以达到提升燃料电池组的效能。
图l为公知组装压床的立体图。
图2为本发明一较佳实施例的燃料电池分解图。
图3为本发明一较佳实施例的燃料电池立体图。 图4为本发明一较佳实施例的燃料电池侧视图。 图5为本发明另一较佳实施例的燃料电池立体图。 图6为本发明又一较佳实施例的流程图。
具体实施例方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，使本技术领域的技 术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。
有关本发明的燃料电池l，请参照图2及图3所示，燃料电池组100主要 是由一膜电极组2、 二流场板3、 二集电板4以及二端板5所组成，膜电极组 2主要提供燃料电池1反应的核心；流场板3主要提供反应气体信道与电子 的传导；集电板4主要提供导出电池所产生的电力，以供给外部负载使用； 另外，端板5主要提供夹持所有层迭与气体进出口，稳固燃料电池l。
图2所示的本发明燃料电池1的结构中，燃料电池组100的二端板5内表 面52之间夹设有膜电极组2、 二流场板3、和二集电板4，且膜电极组2、 二 流场板3、和二集电板4是彼此穿插组设，而在端板5外表面51的四个相对 边511,512,513，514分别扣有扣合组件6，通过四个扣合组件6分别对应扣合 于二端板5的四个相对边511,512,513,514外侧，以快速组装燃料电池1 。
另外，由图2中可发现每一扣合组件6是包括有一凹槽6K及二压合面 62，其是分设于凹槽61的相对侧面、并彼此相距一特定距离D。
然而燃料电池1在扣合上扣合组件6之前，还是需要先以公知的组装压 床10自动平均压合燃料电池组100的各迭层，再将每一扣合组件6分别地对
应扣合在二端板5外侧，以使二端板5容设于扣合组件的凹槽61内，二端板 5的外表面51并对应压合于二压合面62上、并保持特定距离D。
燃料电池组100的膜电极组2是包括有二气体扩散层21,22，该气体扩散 层21具有一特定压縮率。因此，本实施例中每一扣合组件6的二压合面62 彼此相距的特定距离0是用以维持该气体扩散层21所需的10%~20%的特 定压縮率(本实施例较佳地为10%~15%的特定压縮率)。
再进一步参考图3，可发现本发明燃料电池l的扣合组件6的宽度w是略 小于燃料电池1端板5的边长，但是至少为该端板5的边长的一半以上。其 实扣合组件6的宽度w也可以跟燃料电池l端板5的边长等长，即便将整个燃 料电池l包腹起来，这样所造成的均压效果也是很好。
接着，请参考图4，该图所示是本发明燃料电池l的侧视图。由图4可 知本实施例的扣合组件6的厚度d为燃料电池l端板5的厚度的一半。扣合组 件6的结构强度是跟厚度d有直接的关系，但如果太厚将会增加整个燃料电 池1的重量，反之，则会因强度不够而使得扣合组件6变形，影响燃料电池 l的工作效率。因此本实施例是以端板5的厚度的一半作为扣合组件6的厚 度d，可使该结构兼具强度及轻量化的优点。
综上所述，本发明是在燃料电池1的二端板5扣合有扣合件6，利用该 扣合件6平均扣压两端板5，能使燃料电池1中气体扩散层21能有较平均的 压縮率，以发挥燃料电池l的工作效能，并縮短组装工时，又能将燃料电 池l体积縮小及重量减轻。
另外，请参考图5，其为本发明的另一较佳实施例的立体图，由图中 可发现本实施例唯一与较佳实施例不同之处，是将四个扣合组件7分别对 应扣合于燃料电池1二端板8的四个相对角815,816,817，818外侧，其亦能达 到本发明的主要目的。
最后，请参考图6，其为本发明的又一较佳实施例的流程图。图6显示 此组装方法的详细流程，其中，组装压床10可参考公知图1，其构造与公 知相同而不再详述，而燃料电池1可参考图2。
本发明的燃料电池的组装方法包括
步骤(A)，提供一组装压床10及一燃料电池组100，该组装压床10是包 括有承载座24、及直立压缸20，该承载座24是可置放承载物，该直立压缸 20底端设有一压块26，该压块26对应承载座24上下滑移、以平均施压于承 载物上，该燃料电池组100包括有二端板5，每一端板5的外表面51包括四 个相对边511，512,513,514，该二端板5夹设有一膜电极组2、 二流场板3、以 及二集电板4，其中膜电极组2、 二流场板3、和二集电板4是彼此穿插组设 在燃料电池组100的两端板5内。前述膜电极组2是包括有二气体扩散层 21,22，每一气体扩散层21具有一特定压缩率。
步骤(B)，将燃料电池组100置放于组装压床10的承载座24上。
步骤(C)，驱动组装压床10的直立压缸20向下滑移压块26，以平均压合 置放于承载座24上的燃料电池组100。
步骤(D)，将四扣合组件6分别对应扣合于燃料电池组100的二端板5的 四个相对边511，512，513，514外侧，而每一扣合组件6是包括有一凹槽61、及 二压合面62，该二压合面62是分设于凹槽61的相对侧面、并彼此相距一特 定距离D，其可用以维持每一气体扩散层21所需的10%~20%的特定压縮率 (本实施例较佳地为10%~15%的特定压縮率)。其中，扣合的动作是以人 工作扣合组件6的扣合。
步骤(E)，驱动组装压床10的直立压缸20向上滑移压块26，促使二端板 5容设于扣合组件6的凹槽61内，二端板5的外表面51并对应压合于二压合 面62上、并保持特定距离D。
步骤(F)，取出燃料电池1，其中是以人工将组装完成的燃料电池1取出。
因此，由本发明的组装方法，以组装压床io提供自动平均压合置放于 承载座24上的燃料电池组100的各迭层，利用扣合组件6平均压合的效果，
可进一步避免造成各迭层间的压力不平均的缺点，以达到提升燃料电池l 的效能。
另外，请一并参考图5。本发明燃料电池的组装方法的再一较佳实施
例，与又一实施例相类似，惟与又一实施例不同之处，是将四个扣合组件
7分别对应扣合于燃料电池组100的二端板8的四个相对角815，816，817,818 外侧，其亦能达到提升燃料电池l的效能的目的。
上述实施例仅为了方便说明而举例而已。然而在不悖离本发明的精神 下，该发明所属技术领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了 解，进行各种修饰与变更。本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围 所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1、一种燃料电池，包括有至少一膜电极组、至少二流场板、二集电板、二端板、以及至少二扣合组件，每一端板包括有一内表面、及一外表面，该二端板的该内表面之间夹设有该至少一膜电极组、该至少二流场板、以及该二集电板，其特征在于每一扣合组件包括有一凹槽、及二压合面，该二压合面分设于该凹槽的相对侧面、并彼此相距一特定距离，该至少二扣合组件分别对应扣合于该二端板外侧，促使该二端板容设于该凹槽内，该二端板的该外表面并对应压合于该二压合面上、并保持该特定距离。
2、 如权利要求l所述的燃料电池，其特征在于其中每一端板的该外 表面包括二相对边，该至少二扣合组件分别对应扣合于该二端板的该二相 对边外侧。
3、 如权利要求l所述的燃料电池，其特征在于其中每一端板的该外 表面包括二相对角，该至少二扣合组件分别对应扣合于该二端板的该二相 对角外侧。
4、 如权利要求l所述的燃料电池，其特征在于其中该至少一膜电极 组包括有二气体扩散层，每一气体扩散层具有一特定压縮率，通过该至少 二扣合组件的该特定距离以维持该特定压縮率。
5、 如权利要求4所述的燃料电池，其特征在于其中该特定压縮率介于10%~20%之间。
6、 一种燃料电池的组装方法，包括(A)提供一组装压床及一燃料电池组，该组装压床包括有一压缸、及一承载座，该压缸的底端设有一压块，该压块对应于承载座、并相对该承 载座作趋近或远离的移动，该燃料电池组包括有二端板，该二端板夹设有至少一膜电极组、至少二流场板、以及二集电板；(B) 将该燃料电池组置于该组装压床的承载座上；(C) 驱动该压缸以移动该压块进而趋近该承载座，促使该压块压合置放 于该承载座上的该燃料电池组；(D) 将至少二扣合组件分别对应扣合于该燃料电池组的该二端板外侧，其中，每一扣合组件包括有一凹槽、及二压合面，该二压合面分设于 该凹槽的相对侧面、并彼此相距一特定距离；以及(E) 驱动该压缸以移动该压块进而远离该承载座，促使该二端板容设于 该凹槽内，该二端板的该外表面并对应压合于该二压合面上、并保持该特 定距离。
7、 如权利要求6所述燃料电池的组装方法，其特征在于其中该步骤 (E)后还包括有一步骤(F)取出该燃料电池。
8、 如权利要求6所述燃料电池的组装方法，其特征在于其中该步骤 (A)中每一端板的外表面包括二相对边，且该步骤(D)中该至少二扣合组件 分别对应扣合于该二端板的该二相对边外侧。
9、 如权利要求6所述燃料电池的组装方法，其特征在于其中该步骤 (A)中每一端板的外表面包括二相对角，且该步骤(D)中该至少二扣合组件 分别对应扣合于该二端板的该二相对角外侧。
10、 如权利要求6所述燃料电池的组装方法，其特征在于其中该步 骤(A)中该至少一膜电极组包括有二气体扩散层，每一气体扩散层具有一 特定压缩率，且该步骤(D)中通过该至少二扣合组件的该特定距离以维持 该特定压縮率。
全文摘要
本发明提供了一种适用于以扣合组件组装的燃料电池，其利用该扣合件平均扣压该两端板，能使燃料电池中气体扩散层能有较平均的压缩率，以发挥电池的工作效能，并缩短组装工时，又能将燃料电池体积缩小及重量减轻。同时，本发明另外提供一种燃料电池的组装方法，以组装压床提供自动平均压合置放于承载座上的燃料电池组的各叠层，利用扣合组件平均压合的效果，可进一步避免造成各叠层间的压力不平均的缺点，以达到提升燃料电池组的效能。
文档编号H01M8/02GK101101997SQ20061009840
公开日2008年1月9日 申请日期2006年7月5日 优先权日2006年7月5日
发明者张孙伟, 林明宪, 陈建文 申请人:大同股份有限公司