CN101442131A - 燃料电池用集电复合板及利用其制造的燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种配置有单元电池的燃料电池用集电复合板及其制造的燃料电池，该集电复合板包括：绝缘体层；以及复数对导体层，所述导体层与绝缘体层结合以使其相互间隔预定的距离，通过将电解质组件夹在两者之间，使每对被用于所述单元电池中的不同单元电池的相邻布置的阳极和阴极。并且每个导体层包括：由经过导电表面处理处理过的耐蚀金属构成的第一导体层；由具有低电阻率的金属构成的第二导体层；穿过第一导体层和绝缘体层的通孔；以及用于连接单元电池的由第二导体层形成的连接部。

Description

燃料电池用集电复合板及利用其制造的燃料电池
要求优先权
本申请要求于2007年10月4日提交的日本专利申请2007-260812的优先权，其内容引入到本申请中作为参考。
发明背景
1.发明领域
本发明涉及用于制造小型燃料电池堆的集电薄复合板，以及利用这种复合板制造的燃料电池。具体地，本发明涉及具有优异的耐蚀性、优异的耐久性和低内阻的燃料电池用集电复合板，以及利用这种复合板制造的具有高发电效率的燃料电池。
2.相关技术描述
燃料电池具有高的转化效率，因为它们直接将化学能转化为电能。此外，它们不燃烧含氮(N)、硫(S)等的燃料，因此是环境友好的，因为它们排放较少的空气污染物(例如NOX和SOX)。这种燃料电池的例子包括聚合物电解质燃料电池(PEFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。其中，预期将来PEFC被广泛用作汽车、家庭、移动设备、不间断能量供应系统等的能源。
图7是显示利用甲醇作为液体燃料的燃料电池中发电原理的示意性说明。这类燃料电池被称为直接甲醇燃料电池(DMFC)。
如图7中所示，在DMFC71中，向燃料电极72供应甲醇燃料和水，在该燃料电极处，在催化剂协助下产生氢离子和二氧化碳(CO2)气体。氢离子经聚合物电解质膜73移向作为氧化剂电极(oxidant electrode)的对电极。然后，在空气电极(氧化剂电极)74上，通过离子化所产生的电子、作为氧化剂的氧和氢离子进行反应产生水。这些连续反应允许产生电能，从而能够从燃料电池中发出电能。
经过包括允许各自物质通过的槽的通道，将液体燃料和空气(氧化剂气体)各供应到相应的电极。这些通道还起到排出在发电期间所产生的水和气体。
图8是显示常规DMFC单元电池(DMFC unit cell)81的横截面图的示意性说明。它包括：MEA 82(包括固体聚合物电解质膜84；设置在膜84的一面上的燃料电极83；以及设置在膜82的另一面上的空气电极(氧化剂电极)85)；面对MEA 82的燃料电极83且在面对MEA82的一侧上具有多个燃料通道管道86的金属双极板87；面对MEA 82的空气电极85且在面对MEA 82的一侧上具有多个空气(氧化剂气体)通道管道88的金属双极板89；以及设置在双极板87和89之间用于密封MEA 82的周界的垫圈90。典型地，为了提高能量输出，堆叠许多这种燃料电池81。双极板有时也被称为“分隔器”。
图9是显示利用集电板(双极板)92的常规燃料电池91的堆叠结构的示意性说明。在常规燃料电池91中，交替布置即串联燃料电极(即阳极，如图9中“-”所示)和空气电极(即阴极，如图9中“+”所示)。
预期DMFC被用于目前使用二次电池的小型移动设备，因为通过用甲醇作为液体燃料，它能够产生电能，并且它已经实际用于一些领域。另一方面，目前已经集中地研究了用氢气作为燃料的PEFC以将其用于汽车。在PEFC中，为了供应氢气，利用重整装置从例如甲醇或天然气中生产含氢气体。
相反，因为DMFC能够直接从甲醇中获得氢离子，所以其电池系统显著地小型化是可能的。然而，因为DMFC具有低于利用氢气作为燃料的PEFC的输出密度，DMFC的应用目前局限于电能消耗低的设备。在DMFC中，可以利用除甲醇之外的液体燃料，并且已经研究了各种液体燃料的实际应用(参见例如JP-A-2002-175817)。
上述JP-A-2002-175817披露了一种DMFC燃料电池，其中形成通道以排出在发电期间在其燃料电极侧所产生的二氧化碳(CO2)气体，以致无需用于气-液分离的设备，从而能够将DMFC系统简化和小型化。
然而，再次参考图9，作为常规燃料电池的燃料电池堆91的缺点在于需要向各个相邻的单元电池(双极板的各自相对面)分别供应燃料和氧化剂以防止两种流体混合，从而可能使燃料和氧化剂供应和排出管线的配置更复杂。
JP-A-2006-31963披露了目的在于使DMFC小型化并简化DMFC系统的膜-电极-组件(MEA)模块和燃料电池。图10是显示常规小型燃料电池被装配在便携式终端内的透视图的示意性说明；图11是显示图10中所示的常规小型燃料电池的结构的横截面图的示意性说明；图12是显示图10中所示的常规小型燃料电池的展开的透视图的示意性说明。如图11和12中所示，在MEA模块111中，在沿谷底线v设置的支撑杆112周围折叠带膜的集电板113，以将MEA紧密地夹在板113的相邻部分之间。
这种MEA模块装入具有燃料罐114的盒子115中以装配燃料电池101(图11中所示)，然后结合到如图10所示的便携式终端P。上述JP-A-2006-31963声称MEA模块不仅可用于DMFC还可用于PEFC。
然而，上述小型燃料电池的技术未提供关于集电板的耐蚀性、耐久性以及内阻的解决方案。
在图9中所示的燃料电池堆91中，集电板被称为“双极板”，它起收集并输送电流的作用，以及起沿其各自相对的表面分隔燃料和氧化剂气体流的作用。这种集电板92(双极板)中所使用的材料正被深入研究用于PEFC和DMFC应用。
例如，有一种建议的技术，其中致密的碳或不锈钢的底部被镀覆有0.01～0.06μm厚的贵金属(例如，JP-A-2001-93538)。此外，描述了另一种技术，其中进一步用具有优异的导电率和优异的耐蚀性的接触层覆盖耐蚀Ti基金属的覆盖材料(例如，JP-A-2004-158437)。
通常，利用由未经表面处理的SUS所形成的双极板(集电板)的燃料电池存在问题，因为SUS的组成金属能够溶解在周围环境中，并降低催化剂和燃料电池的电极膜的性能，从而导致严重缩短的使用寿命。此外，当SUS或Ti基覆盖材料被用于燃料电池双极板时，在这种金属材料上形成的表面氧化物膜能够提高接触电阻，并因此提高燃料电池的内阻。其结果是，需要某种导电表面处理。
为了获得薄且小型的燃料电池堆，用于集电板的材料实际上局限于金属材料。因此，如图10中所示的燃料电池堆101同样具有利用何种芯金属以及施加何种最佳的表面处理的问题。另一方面，配置燃料电池堆101的集电板113，使得通过表面布线线路连接多个单元电池。因此，利用经导电表面处理的耐蚀金属芯(例如Ti和SUS)的集电板113仍存在问题，因为耐蚀金属芯具有相对高的电阻率，从而板113的内阻倾向于随着电流通路的长度增加而增加。
发明概述
因此，在小型燃料电池的技术中需要进一步的结构优化。
在这些情况下，本发明的目的是提供能够提供小型且高性能燃料电池的集电复合板，以及提供利用这种复合板制造的燃料电池。
(1)根据本发明的一个方面，提供配置有单元电池的燃料电池用集电复合板，其包括：绝缘体层；和复数对导体层，所述导体层与所述绝缘体层结合以使其相互间隔预定的距离，通过将电解质组件(electrolyte assembly)夹在中间，使每对被用于所述单元电池中的不同单元电池的相邻布置的阳极和阴极，每个导体层包括：由经过导电表面处理处理过的耐蚀金属(例如Ti(钛)和SUS(不锈钢))构成的第一导体层；层压在第一导体层上由具有低电阻率的金属(例如Cu(铜)形成的第二导体层；穿过第一导体层和绝缘体层的通孔；以及由用于连接单元电池的由第二导体层形成的连接部。
在本发明的上述方面(1)中，可以进行如下改进和变化。
(i)用于所述单元电池中的第一单元电池的阳极电极的导体层通过所述连接部被连接到用于所述单元电池中的相邻第二单元电池的阴极电极的导体层。
(ii)以网格图案(mesh pattern)形成所述第二导体层。
(iii)第二导体层由Cu、Al(铝)、Sn(锡)或它们中任一种的合金制成。
(2)根据本发明的另一个方面，提供由根据本发明的上述方面的集电复合板制成的燃料电池。
在本发明的上述方面(2)中，可以进行如下改进和变化。
(iv)沿位于在导体层对之间延伸的绝缘体层上的折线部折叠所述复合板，使得安装在相应导体层对之一的每个电解质组件面对另一对导体层，并且配置有单元电池。
(v)沿折线部和沿复合板的外围提供用于密封电解质组件的密封剂。
(vi)所述燃料电池是直接甲醇燃料电池或聚合物电解质燃料电池。
(本发明的优点)
本发明能够提供具有低的面内电阻的燃料电池用薄集电复合板。它还能够提供利用这种复合板制造的小型(节省空间)且高性能的燃料电池。
附图说明
图1是显示根据本发明第一优选实施方案的燃料电池用集电复合板的展开平面图的示意性说明。
图2(a)是显示其中引入MEA的图1中所示的折叠的集电复合板的横截面图的示意性说明；图2(b)是图2(a)的局部放大图。
图3是显示利用图1中集电复合板的燃料电池堆的结构的示意性说明。
图4是显示沿实施例1和比较例1的集电复合板的电流通路的电阻与对该复合板的接触压力之间关系的图。
图5是显示利用实施例1和比较例1的集电复合板的燃料电池的输出密度与电流密度之间关系的图。
图6是显示根据本发明第二优选实施方案的燃料电池用集电复合板的展开平面图的示意性说明。
图7是显示直接甲醇燃料电池(DMFC)中发电机构的示意性说明。
图8是显示常规DMFC单元电池的横截面图的示意性说明。
图9是显示常规燃料电池的堆叠结构(stack structure)的示意性说明。
图10是显示常规小型燃料电池被装配在便携式终端内的透视图的示意性说明。
图11是显示图10中所示的常规小型燃料电池的结构的横截面图的示意性说明。
图12是显示图10中所示的常规小型燃料电池的展开透视图的示意性说明。
优选实施方式
首先，回顾常规用于燃料电池双极板的材料的电阻率。表1显示了这些材料的与Cu的电阻率相比较的电阻率。如表1中所示，常规用于双极板的材料，例如SUS、Ti和C(石墨)具有优异的耐蚀性，但通常具有高的电阻率，因而导致这种燃料电池用集电板的内阻增加。
表1
 
材料 电阻率(μΩ·cm) 电阻率之比(材料/Cu)
SUS316 74 44
Ti 55 32
Cu 1.7 1
Al 2.7 1.6
致密的石墨 1000 588
具体地，SUS和Ti的电阻率比Cu的电阻率高30～40倍。因而，如果在小型燃料电池的集电板中使用诸如Cu等的良导体，则可能显著降低所述板的面内内电阻。然而，当诸如Cu等的材料接触燃料电池流体(例如产物水和燃料水溶液)时，它能够溶于所述流体中，并且降低固体聚合物电解质膜的性能。
为了解决上述有关小型燃料电池的问题，本发明人提出一种燃料电池用集电复合板，其中耐蚀金属例如Ti和SUS被用于接触电解质(发电)组件的板的电极层，而对于与所述电极层相对的导体层，覆盖有绝缘体层的低电阻率金属例如Cu以防止它与反应物和产物流体接触的方式来使用。在深入研究之后，本发明人提出了本发明。
下面将参照附图描述本发明的优选实施方案。然而，本发明不局限于本文所述的实施方案。
[本发明的第一实施方案]
图1是显示根据本发明第一优选实施方案的燃料电池用集电复合板的展开平面图的示意性说明。
图1显示了具有两个单元电池的燃料电池用集电复合板1。下文中“燃料电池用集电复合板”简称为“集电复合板”。通过结合(两个子层(sub-layer)的)绝缘体层2和(多个导体的)导体层3并且形成穿过结合层的通孔4，配置所述集电复合板1。通过连接部7将一个电池的部分导体层3连接到另一个电池的部分导体层3。此外，将复合板1配置为沿折线T1折叠，以致所得到的每个电池的反向导体层3将下述的电解质(发电)组件22夹在中间(参见图2和3)。
对于绝缘体层2，利用两块绝缘的聚酰亚胺板，每块在一面上有粘结层(图1未显示出在该画面的正面上的绝缘聚酰亚胺板)。配置此实施方案使得将导体层3夹在两块绝缘的聚酰亚胺板之间。
导体层3的一面(在图1的背面上的电极表面)接触电解质(发电)组件22例如MEA(下面将参照图2(a)、2(b)和3来描述)。导体层3的另一面(在图1的正面上的导电表面)结合绝缘体层2。
导体层3是由下列构成的堆：经导电表面处理处理过的耐蚀金属(例如Ti和SUS)的第一导体5a；以及具有低电阻率的金属例如Cu的第二导体5b。在此实施方案中，作为导电表面处理，在耐蚀金属的表面上形成贵金属例如Au(金)、Ag(银)或Pt(铂)的纳米膜。
对于第二导体5b，使用电阻率低于第一导体5a所使用的耐蚀金属的电阻率的金属。例如，Cu、Al、Sn及它们中任一种的合金是优选的。
四个矩形的第一导体5a(每个用于电池电极中的不同的一个电池电极)以使相互间隔预定的距离的方式结合在绝缘体层2上。在此实施方案中，仅为绝缘体层2在厚度方向上形成复合板1的外围和在四个电池电极板6a～6d之间的间隔。
在图1中，在折线T1左侧的两个电池电极板6a和6c是阳极极板，在折线T1右侧的两个电池电极板6b和6d是阴极极板。
横向相邻的电池电极板6a和6b构成第一电池电极对6A，在电极对6A的下面且与其相邻的横向相邻的两个电池电极板6c和6d构成第二(相邻)电池电极对6B。
在网格图案的板上形成每个第二导体5b，并且将四个网格板ma～md分别覆盖在四个电池电极板6a～6d上。
在每个网格板ma～md中，沿横排和纵列配置许多(图1中为10个)开口，每个开口覆盖一定数量(图1中为四个)的通孔4。例如通过用压床等在第二导体5b的板上冲压出所述开口，能够形成网格板ma～md。
在复合板1中，通过由第二导体5b制成的连接部，将两个不同单元电池的电池电极板相互连接。具体地，在第一实施方案中，通过对角延伸的连接部分7，将电池电极对6A的电池电极板6b(阴极电极板)连接到电池电极对6B的电池电极板6c(阳极电极板)上。更具体地，通过上述连接部7，将互相对角的网格板mb和mc的角连接。
从网格板ma的顶面的左边部，经过复合板1的外围延伸出阳极电极终端8a。类似地，从网格板md的底面的右边部，沿终端8a的延伸相反的方向延伸出阴极电极终端8d。
当网格板的开口被冲压出来时，电极终端8a和8d以及连接部7优选与网格板ma～md一起整体形成。
面对电解质组件(在画面的背面)的绝缘体层2的一个子层被设置有未显示的开口，每个开口环绕电池电极板6a～6d中的不同电池电极板，以致电池电极板6a～6d能够直接接触相应的电解质组件中的一个以能够导电。与导体层3的导电表面(在画面的正面)结合的绝缘体层2的另一子层设有开口，每个开口环绕所述通孔4中的不同通孔，以便防止电池电极板6a～6d和网格板ma～md被暴露。
在此实施方案中，成列设置许多穿过绝缘体层2和第一导体5a的矩形通孔4。例如，在图1中，每个电池电极板具有40个通孔4，以致总共设置有160个通孔4。在图的右侧(阳极板侧)的通孔4充当用于燃料(例如甲醇)的通道孔4f，在图的左侧(阴极板侧)的通孔4充当用于氧化剂气体(例如空气和氧气)的通道孔4g。
可以在导体层3已经被结合到绝缘体层2之后形成通孔4。或者可替换地，它们可以在绝缘体层2和导体层3中相互独立地预形成，然后，导体层3可以以所述层3的所有孔4与所述层2的相应孔4排成直线的方式结合到绝缘体层3。
在电池电极板6a和6c(或6b和6d)中的每个电池电极板的表面(在所述图的背面)上设置电解质组件22。在电池电极板6a和6c之间以及在电池电极板6b和6d之间，复合板1具有仅由沿厚度方向的绝缘体层2构成的折叠部2t。沿图中垂直延伸的折线T1(脊线)向后折叠(如同向图1里面看)复合板1，并将电池电极板6b和6d(或者6a和6c)覆盖在相应的电解质组件22上，从而能够形成两单元电池。
也就是说，将两个电解质组件安装在复合板上，然后将复合板沿折线T1折叠在一起，从而获得图2(a)和2(b)中所示的MEA模块21。图2(a)是显示其中引入MEA的图1中所示的折叠集电复合板的横截面图的示意性说明；图2(b)是图2(a)的局部放大图。
为了密封电解质组件22，将密封剂S配置在折叠部2t的内表面(在图1的背面)上以及在复合板1的外周的内表面上(即，以便环绕每个电池电极板6a～6d)。
如图2(a)和2(b)中所示，为了装配第一电池，将一个放置在另一个的上方且相互紧密接触：第一绝缘体层2(绝缘聚酰亚胺板)；网格板ma；电池电极板6a；电解质组件22；电池电极板6b；网格板mb；以及第二绝缘体层2(绝缘聚酰亚胺板)。然后，将这些部件整合在一起，同时用密封剂S密封环绕电解质组件22的部分。类似地装配第二电池。
电解质组件(MEA)22包括：固态聚合物电解质膜23；设置在膜23的一个表面上充当燃料电极的阳极侧扩散层24a；以及设置在膜23的另一个表面上充当氧化剂电极的阴极侧扩散层24c。
将容纳液体燃料(例如甲醇水溶液)的槽连接到MEA模块21的阳极侧。这些被容纳在如下构造的外壳中，在该构造(例如图11中所示)中，模块21的部分阴极侧被暴露于空气中，从而提供DMFC。
将MEA模块21的两个共面电解质组件22串联连接；从而，在电极终端8a和8d上产生与模块21中串联的所有MEA(第一实施方案中的两个MEA)上的电压总和相等的电压。
接下来，将参照图3来描述通过堆叠利用根据此实施方案的复合板1所制备的燃料电池来制造燃料电池堆的方法。图3是显示利用图1中的集电复合板的燃料电池堆的结构的示意性说明。
如图3中所示，用如下的方式配置燃料电池堆31，所述方式使得相邻复合板1的阳极电极板(或阴极电极板)相互面对。图3显示了其中按照“阳极”、“阴极”、“阴极”、“阳极”、“阳极”、“阴极”和“阴极”的顺序堆叠阳极和阴极电极板的实施例(其中分别用符号“-”和“+”代表阳极和阴极电极板)。
尽管图3中没有显示，通过例如具有燃料(或氧化剂)气体导管并且设置在由点划线所示的位置中的分隔器，使每对相邻设置的阳极(和阴极)电极板相互电绝缘。因此，在燃料电池堆31中，需要如图3中箭头线所示的能量收集线32。
现在将描述第一实施方案的效果和优点。
在此实施方案的集电复合板1中，通过层压下列层来形成导体层3：经导电表面处理处理过的耐蚀金属的第一导体5a；和由具有低于第一导体5a的电阻率的金属组成的第二导体5b。此外，相互间隔地设置由第一导体5a制成的电池电极板6a～6d(充当每个电池的不同电极)，但是电池电极板6b和6c通过连接部7来连接。
因此，在利用复合板1制造的MEA模块中，将两个电解质组件22设置为相互共面，并且通过由第二导体5b制成的连接部7串联连接。
此外，用由第二导体5b制成的各个网格板ma～md支持四个电池电极板。因此，利用所述复合板1，由每个单元电池所产生的电流能够通过低电阻的网格板ma～md有效地被传导。因此，利用复合板1并且通过串联连接多个单元电池所形成的MEA模块21具有低的内阻，因此能够产生高的电动势。由于同样的原因，通过堆叠多个MEA模块21所配置的燃料电池堆31能够提供高的电动势。
通常，当燃料电池内具有电阻元件时，由于电阻导致发生电压损失，从而导致燃料电池的发电效率降低。常规的集电复合板(由经表面处理处理过的耐蚀金属制成)由于其高的内阻倾向于缠身电压损失。特别是当电流在平面内流动时(例如，参见图12)可能导致这种电压损失。相反，根据本发明的复合板1能够通过利用网孔板ma～md和连接部7(均由低电阻率的第二导体5b制成)来解决该问题。
因此，通过利用具有低内阻的复合板1，能够获得性能提高的薄且小型的燃料电池，从而促进燃料电池的商业化。
此外，复合板1的第一导体5a由经导电表面处理处理过的耐蚀金属制成；连接部7和网格板ma～md由低电阻的第二导体5b制成并且被绝缘体层2覆盖。因此，能够防止由于金属离子的溶解而引起的燃料电池性能降低的问题，并且还能够降低燃料电池中的接触电阻和线阻。
防止金属离子的溶解能够增加复合板1和电解质组件22的耐用期限，从而导致燃料电池延长的使用寿命。
通过挤压等能够容易地形成复合板1的元件(例如网格板ma～md)，从而促进其大量生产。因此，能够降低复合板1和燃料电池堆31的成本而不牺牲性能。
此外，为了装配MEA模块21，在电池电极板上安装电解质组件22，然后，沿着弹性优于电池电极板6a～6d的绝缘体层折叠部2t将电池电极板折叠在一起。因此，能够简单且紧凑地制造由两个单元电池构成的MEA模块21(以及由此制造燃料电池堆31)。
此外，以相邻复合板1的阳极电极板(或阴极电极板)相互面对的方式来配置利用复合板1制造的燃料电池堆31。因此，不同于图9中所示的常规燃料电池堆91，可以共享燃料供应管线(或者氧化剂气体供应管线)。这也简化了燃料电池堆31的结构并能够降低成本。
针对折叠单个金属复合板1以将两个MEA22夹在中间的情况，已经描述了该实施方案。或者，例如通过将图1的金属复合板1分开可以形成两个独立的金属复合板，并独立地折叠以将各自的MEA22夹在中间，然后通过连接部件相互连接。
此外，针对DMFC已经描述了此实施方案，但是可以类似地应用于PEFC。
[本发明的第二实施方案]
接下来，将描述本发明的第二实施方案。
尽管第一实施方案描述了双单元电池结构的复合板1，同样容易形成具有多于两个单元电池的复合板以增加输出电压。
图6是显示根据本发明第二优选实施方案的燃料电池用集电复合板的展开平面图的示意性说明。如图6中所示，根据第二实施方案的复合板61的电池电极板6按4列×5行来配置，其中阳极电池电极板6位于第一和第四列，阴极电池电极板6位于第二和第三列。
集电复合板61具有10个电池结构。它包括20个由第一导体5a制成的电池电极板6和20个由第二导体5b制成的网格板m。10个单元电池中的8个单元电池的阴极电极板6通过对角延伸的连接部7连接到下一个单元电池的阳极电极板6(因此总共提供8个这种连接部7)。
在复合板61中，类似于第一实施方案，阳极电极终端8a从位于第一列和第一排的电池电极6的顶面的左边部分伸出；此外，阴极电极终端8d平行于终端8a从位于第三列和第一排的电池电极6的顶面的左边部分伸出。此外，位于第二列和第五排的网格板m的右下角通过基本上U形的连接部67连接到位于第四列和第五排的网格板m的左下角。
此外，复合板61具有分别设置在第一和第二列之间以及在第三和第四列之间的两个绝缘体层折叠部62t。当装配MEA模块时，沿着两条垂直折线T6(分别沿两个折叠部62t延伸)向后(如同向图里面看)折叠复合板61。MEA模块的其它配置类似于第一实施方案的MEA模块21的配置。
由于上述相同的原因，复合板61还提供与复合板1相同的效果和优点。
此外，即使在增加引入到本发明复合板中的单元电池的数量，例如从2(如同在复合板1中)到10(如同在复合板61中)时，对制造工艺没有明显增加。因此，能够容易地制造小型且高性能的燃料电池。
实施例
(实施例1)
对于电池电极板6a～6d(第一导体5a)，使用涂有贵金属纳米膜(下文称为“M涂层”)的0.1mm厚的Ti膜。对于网格板ma～md(第二导体5b)，使用80μm厚的Cu膜。利用这些材料(具有M涂层的Ti以及Cu)形成图1中所示的复合板，并利用此复合板1装配了图3构造的燃料电池堆31。
(比较例1)
为了评价第二导体的效率，作为比较例1，制备了没有网格板的复合板，由此该复合板仅由电池电极板和连接部(均由涂有贵金属纳米膜的0.1mm厚的Ti膜形成)构成。利用该比较例1的复合板装配了图3所示的燃料电池堆31。
图4是显示沿着实施例1和比较例1的集电复合板的电流通路的电阻与对该复合板的接触压力之间关系的图。这里，针对其中仅插入扩散层(图2(b)中的24a和24c)替代MEA的样品，通过四探针电阻法测量上述两个终端上的电阻。尽管实施例1和比较例1的电阻随接触电压而变化，如图4中所示，它们在典型应用的接触电压范围10～20kg/cm2内基本上都不变。如所显示的，实施例1的电阻比比较例1低约3.5倍。如果为了更准确地评价从每个测量的电阻中减去扩散层的电阻，实施例1的效果应当大于以上比较例所示的效果。
图5是显示利用实施例1和比较例1的集电复合板的燃料电池的输出密度和电流密度之间关系的图。图5显示了实施例1的燃料电池31和比较例1的燃料电池的发电特性。在室温下利用可从日本戈尔特斯公司(Japan Gore-TexInc.)获得的MEA和20％的甲醇溶液进行所述测试。如所显示的，比较例1燃料电池的输出密度在大约0.15A/cm2的电流密度处达到大约0.035W/cm2的最大值，然后降低。
相反，对于实施例1的燃料电池31，输出密度在大约0.2A/cm2的电流密度处达到大约0.04W/cm2的最大值，在一定范围内保持不变，然后略微降低。实施例1的燃料电池31的输出密度比比较例1的燃料电池的输出密度大大约15％。此结果与根据两个实施例(实施例1和比较例1)的复合板之间的电阻差的上述结果预料相一致。
(比较例2)
为了评估实施例1的复合板和燃料电池的耐久性，作为比较例2，制备了仅由未经表面处理的Cu层形成的集电复合板，以及利用该复合板制造的燃料电池。对于两个实施例(实施例1和比较例2)，在室温下利用20％的甲醇溶液测量了输出密度特性随时间的变化。比较例2的燃料电池在几小时内显示出衰减。相反，在实施例1的燃料电池31中，甚至在几百小时后没有衰减。
(实施例2)
利用与实施例1中所使用的相同条件制备图6中所示的复合板61以及利用此复合板61制造的燃料电池。获得具有大约45mW/cm2输出密度和22.5W的总功率的DMFC。这证明了通过利用复合板61能够制造小型且高功率的燃料电池。
尽管为了完整和清楚地公开，已经就具体实施方案描述了本发明，但是所附权利要求不应因此受限，而应解释为体现所属领域技术人员可以想到的完全落入本文阐述的基本教导范围内的所有改进和替代构造。

Claims (8)

1.配置有单元电池的燃料电池用集电复合板，包括：
绝缘体层；以及
复数对导体层，所述导体层与所述绝缘体层以相互间隔预定距离的方式结合，通过将电解质组件夹在两者之间，使每对被用于所述单元电池中的不同单元电池的相邻布置的阳极和阴极，每个导体层包括：
由经过导电表面处理处理过的耐蚀金属构成的第一导体层；
层压在第一导体层上由具有低电阻率的金属构成的第二导体层；
穿过第一导体层和所述绝缘体层的通孔；以及
用于连接所述单元电池的由所述第二导体层形成的连接部。
2.根据权利要求1所述的集电复合板，其中：
用于所述单元电池中的第一单元电池的阳极电极的导体层通过所述连接部被连接到用于所述单元电池中的相邻第二单元电池的阴极电极的导体层。
3.根据权利要求1所述的集电复合板，其中：
所述第二导体层是以网格图案形成的。
4.根据权利要求1所述的集电复合板，其中：
所述第二导体层由Cu、Al、Sn或它们中任一种的合金制成。
5.利用根据权利要求1所述的集电复合板制造的燃料电池。
6.根据权利要求5所述的燃料电池，其中：
所述复合板沿位于在导体层对之间延伸的绝缘体层上的折线部折叠，使得安装在相应导体层对之一的每个电解质组件面对另一对导体层，并配置单元电池。
7.根据权利要求5所述的燃料电池，其中：
沿所述折线部和沿复合板的外围提供用于密封电解质组件的密封剂。
8.根据权利要求5所述的燃料电池，其中：
所述燃料电池是直接甲醇燃料电池或聚合物电解质燃料电池。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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