专利名称：燃料电池单元的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种燃料电池，且特别是关于一种燃料电池单元。
背景技术：
能源的开发与应用一直是人类生活不可或缺的条件，但能源的开发与应用对环境的破坏与日俱增。利用燃料电池(fuel cell)技术产生能源具有高效率、低噪音、无污染的优点，是符合时代趋势的能源技术。燃料电池常见的类型有质子交换膜型燃料电池(PEMFC)及直接甲醇燃料电池(DMFC)。以质子交换膜型燃料电池(PEMFC)为例，其原理是将氢气与触媒在阳极反应产生 氢离子与电子，其中电子从阳极经由电路往阴极，而氢离子穿透质子交换膜而到达阴极与电子和氧气反应生成水。质子交换膜型的燃料电池单元通常包括膜电极组(MEA)、阴极集电网、阳极集电网、氧气流道板与氢气流道板，而这些构件依序叠合。然而，这些构件均具有相当的厚度，这造成燃料电池单元的整体厚度不易降低。美国专利号US 5，879，826和中国台湾专利公开号TW 200838018及中国台湾专利号TW 1311829揭露具有流道结构的集电板。此外，美国专利公开号US 2007/0099041及US2004/0033404揭露可使用表面贴粘技术来贴粘电子元件或电池单元。
发明内容本发明提出一种燃料电池单元，用以提高结构强度及降低制造成本。本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提供一种燃料电池单元，包括一膜电极组、一阴极集电板、一阳极集电板及多个肋。阴极集电板配置于膜电极组的一侧。阳极集电板配置于膜电极组的相对另一侧。阳极集电板的材质包括金属。这些肋分别设置于阳极集电板。这些肋的材质包括金属。这些肋与阳极集电板形成复数个气体流道，以将反应气体供应至膜电极组。所述的燃料电池单元，其中，这些肋分别焊接或黏接至阳极集电板。所述的燃料电池单元，其中，这些肋分别接触膜电极组。所述的燃料电池单元，其中，更包括一绝缘层，围绕膜电极组，且位于阴极集电板及阳极集电板之间；以及一夹持件，夹持阴极集电板、绝缘层及阳极集电板。所述的燃料电池单元，其中，夹持件包括一第一夹持部，围绕于该阴极集电板的外缘；以及一第二夹持部，围绕于阳极集电板的外缘，并与第一夹持部相接合，以夹持阴极集电板及阳极集电板和位于阴极集电板及阳极集电板的绝缘层。所述的燃料电池单元，其中，第一夹持部与第二夹持部的材质为塑胶。所述的燃料电池单元，其中，阴极集电板接触膜电极组。所述的燃料电池单元，其中，阴极集电板的材质包括金属。
所述的燃料电池单元，其中，阴极集电板具有多个穿孔，以将反应气体供应至膜电极组。所述的燃料电池单元，其中，更包括一印刷电路板，阳极集电板与印刷电路板透过表面贴粘技术直接黏接在一起。基于上述，在本发明的上述实施例中，阳极集电板及这些肋的材质包括金属，这有助于提高结构强度。此外，这些肋是在独立制作后分别设置于阳极集电板，这有助于降低制造难度，因而降低制造成本。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图I为本发明一实施例的燃料电池单元的剖面示意图。图2为图I的燃料电池单元的零件局部立体分解图。图3为本发明另一实施例的燃料电池单元的剖面示意图。图4为图3的燃料电池单元的零件局部立体分解图。100、100’ 燃料电池单元110:膜电极组120:阴极集电板122:穿孔130:阳极集电板140 :肋150 :绝缘层160、160’ 夹持件160a :第一夹持部160b、160b’ 第二夹持部160c’ 凹陷部A :气体流道
具体实施方式有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。图I为本发明一实施例的燃料电池单元的剖面示意图，而图2为图I燃料电池单元的零件局部立体分解图。请参考图I及图2，本实施例的燃料电池单元100属于质子交换膜型燃料电池(PEMFC)。在本实施例中，燃料电池单元100包括一膜电极组110、一阴极集电板120、一阳极集电板130及多个肋140。膜电极组110可包括一质子交换膜及分别位于质子交换膜两侧的两触媒层和两气体扩散层，甚至包括分别位于质子交换膜两面边缘的两密封用的垫片。由于膜电极组110具有多样化的构件选择及组合，所以本发明并不限制膜电极组110的构件组成。阴极集电板120配置于膜电极组110的一侧，并接触膜电极组110。在本实施例中，阴极集电板120的材质包括金属，而阴极集电板120可具有多个穿孔122，以将反应气体(例如氧气)供应至膜电极组110。于实 作上，为了更有效率的供应气体至膜电极组110，可将多个穿孔122排列成预先设计好的图样，或者使多个穿孔122分别距离一段预设距离。阳极集电板130配置于膜电极组110的另一侧，且阳极集电板130的材质包括金属。这些肋140分别设置于阳极集电板130，并接触膜电极组110，且这些肋140的材质包括金属。这些肋140与阳极集电板130形成气体流道A(见图1，本实施例绘示多个气体流道)，以将反应气体(例如氢气)供应至膜电极组110。在本实施例中，由于阳极集电板130以及肋140的材质包括金属，所以这些肋140可分别焊接或利用表面贴粘技术(SMT，Surface Mount Technology)黏接至阳极集电板130,使这些肋140可电连接于阳极集电板130。此外，由于本实施例中是透过肋140与阳极集电板130形成气体流道A，故本实施例的燃料电池单元100可不需额外制作流道板，因而降低了制作成本，并使燃料电池单元100更为轻薄。在本实施例中，燃料电池单元100更可包括一绝缘层150及一夹持件160。绝缘层150围绕膜电极组110，且位于阴极集电板120及阳极集电板130之间。夹持件160夹持阴极集电板120及阳极集电板130，以固定阴极集电板120、阳极集电板130及绝缘层150的相对位置。补充说明一点，为方便了解本实施例，图2中仅绘示燃料电池单元100的零件局部的立体分解图(非整体)。在本实施例中，夹持件160包括一第一夹持部160a及一第二夹持部160b。第一夹持部160a围绕于阴极集电板120的外缘，而第二夹持部160b围绕于阳极集电板130的外缘，并与第一夹持部160a相接合，以夹持阴极集电板120及阳极集电板130和位于阴极集电板120及阳极集电板130的绝缘层150。举例来说，第一夹持部160a可透过胶合、热压接合等方式与第二夹持部160b相接合。此外，第一夹持部160a与第二夹持部160b的材质可为塑胶，以利于以射出成型方式来制作第一夹持部160a与第二夹持部160b。于实际应用本实施例时，由于阳极集电板130的材质包含金属，因此亦可透过表面贴粘技术(SMT)将印刷电路板(未绘示)粘接于阳极集电板130的外侧，而无须透过连接器导通，此举将进一步达到燃料电池轻薄化以及降低成本的需求。另外，本发明中第二夹持部围绕阳极集电板的方式并不受限于图2的实施例。于图2的实施例中，第二夹持部160b具有开口而形成类似于口字形的外观，且阳极集电板130置于开口之中。于其他实施例中，第二夹持部除围绕阳极集电板外，亦可用来承载阳极集电板。请参阅图3及图4，图3为本发明另一实施例的燃料电池单元的剖面示意图，而图4为图3的燃料电池单元的零件局部立体分解图。于图3及图4实施例的燃料电池单元100’中，第二夹持部围绕阳极集电板的方式为夹持件160’的第二夹持部160b’形成凹陷部160c’，以放置阳极集电板130，因此阳极集电板130承载于第二夹持部160b’上，且被凹陷部160c’的最外侧所围绕。综上所述，在本发明的上述实施例中，阳极集电板及这些肋的材质均包括金属，这有助于提高结构强度。此外，这些肋是在独立制作后分别设置于阳极集电板，这有助于降低制造难度，因而降低制造成本。以上所述，为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明权利要求书及说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的 或优点或特点。此外，本说明书或权利要求书中提及的第一、第二等用语仅用以命名组件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制组件数量上的上限或下限。
权利要求
1.一种燃料电池单元，包括 一膜电极组； 一阴极集电板，配置于该膜电极组的一侧； 一阳极集电板，配置于该膜电极组的相对另一侧，其中该阳极集电板的材质包括金属；以及 多个肋，分别设置于该阳极集电板，并朝向该膜电极组，其中该些肋的材质包括金属，该些肋与该阳极集电板形成复数个气体流道，以将反应气体供应至该膜电极组。
2.如权利要求I所述的燃料电池单元，其中，该些肋分别焊接或黏接至该阳极集电板。
3.如权利要求I所述的燃料电池单元，其中，该些肋分别接触该膜电极组。
4.如权利要求I所述的燃料电池单元，其中，还包括 一绝缘层，围绕该膜电极组，且位于该阴极集电板及该阳极集电板之间；以及 一夹持件，夹持该阴极集电板、该绝缘层及该阳极集电板。
5.如权利要求4所述的燃料电池单元，其中，该夹持件包括 一第一夹持部，围绕于该阴极集电板的外缘；以及 一第二夹持部，围绕于该阳极集电板的外缘，并与该第一夹持部相接合，以夹持该阴极集电板及该阳极集电板和位于该阴极集电板及该阳极集电板的该绝缘层。
6.如权利要求5所述的燃料电池单元，其中，该第一夹持部与该第二夹持部的材质为塑胶。
7.如权利要求I所述的燃料电池单元，其中，该阴极集电板接触该膜电极组。
8.如权利要求I所述的燃料电池单元，其中，该阴极集电板的材质包括金属。
9.如权利要求I所述的燃料电池单元，其中，该阴极集电板具有多个穿孔，以将反应气体供应至该膜电极组。
10.如权利要求I所述的燃料电池单元，其中，还包括一印刷电路板，该阳极集电板与该印刷电路板透过表面贴粘技术直接黏接在一起。
全文摘要
一种燃料电池单元包括一膜电极组、一阴极集电板、一阳极集电板及多个肋。阴极集电板配置于膜电极组的一侧。阳极集电板配置于膜电极组的相对另一侧。阳极集电板的材质包括金属。这些肋分别设置于阳极集电板。这些肋的材质包括金属。这些肋与阳极集电板形成多个气体流道，以将反应气体供应至膜电极组。
文档编号H01M8/02GK102738471SQ20111008664
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者何志凌, 吴俊逸, 吴岳璋, 陆轩翌 申请人:扬光绿能股份有限公司