CN2886819Y - 用于燃料电池的阴极流道结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于燃料电池的阴极流道结构，应用于燃料电池，且该燃料电池至少包括一个以上的膜电极组。阴极流道结构包括多条渠沟结构，且所述多条渠沟结构设置于所述膜电极组的阴极的上方，同时，所述渠沟结构均匀地分布而涵盖到所有膜电极组的阴极。位于相同一端的全部渠沟结构的末端排列呈至少一个以上的曲面，且所述曲面用来作为阴极燃料的入口。借此使得流通于所述渠沟结构的阴极燃料能够均匀地分配至所述膜电极组的阴极。

Description

用于燃料电池的阴极流道结构

技术领域

本实用新型涉及一种用于燃料电池的阴极流道结构，尤其涉及能够将阴极燃料均匀分配至所有膜电极组的阴极的阴极流道结构。

背景技术

采用气体(例如空气、氧气)作为阴极燃料的公知燃料电池，在阴极侧的阴极燃料供应结构通常仅是采用风扇或空气泵浦，利用风扇或空气泵浦来产生气态阴极燃料的流动，使得气态阴极燃料流入膜电极组的阴极。这种公知的阴极燃料供应结构虽然易于施行，但会发生气态阴极燃料无法均匀地分配至所有膜电极组的阴极的情况，因此，有些膜电极组的阴极可能会存在气态阴极燃料供应不足的情况，而导致膜电极组难以顺利地进行电化学反应，甚至因膜电极组反应后所产生的高温无法顺利排除，形成温度不均，水蒸汽凝结，影响效能。这种气态阴极燃料供应不均的问题，在堆栈式(Stack Type)燃料电池中尤其明显，且亟待解决。

本实用新型基于现有燃料电池的气态阴极燃料供应结构的缺失，而改良出一种用于燃料电池的阴极流道结构，能够将阴极燃料均匀分配至所有膜电极组。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种用于燃料电池的阴极流道结构，能够将阴极燃料均匀分配至所有膜电极组的阴极。

为达成本实用新型的上述目的，本实用新型公开了一种用于燃料电池的阴极流道结构，应用于一燃料电池，且该燃料电池至少包括一个以上的膜电极组，其中该阴极流道结构包括：多条渠沟结构，设置于所述膜电极组的阴极的上方，且所述渠沟结构均匀地分布而涵盖到所有膜电极组的阴极。位于相同一端的全部渠沟结构的末端排列呈至少一个以上的曲面，且所述曲面用来作为阴极燃料的入口。借此使得流通于所述渠沟结构的阴极燃料能够均匀地分配至该些膜电极组的阴极。

为使本领域的普通技术人员了解本实用新型的目的、特征及功效，现借由下述具体实施例，并配合附图，对本实用新型详加说明如下。

附图说明

图1为本实用新型用于燃料电池的阴极流道结构的第一具体实施例的立体分解视图。

图2为本实用新型图1的立体组合视图。

图3为本实用新型图1的侧剖面视图。

图4为本实用新型阴极流道结构的第二具体实施例的立体图。

图5为应用本实用新型第二具体实施例的阴极流道结构的燃料电池的立体图。

图6为应用本实用新型第三具体实施例的阴极流道结构的燃料电池的立体图。

图7为应用本实用新型第四具体实施例的阴极流道结构的燃料电池的立体图。

主要元件符号说明

1 燃料电池

2 阴极集电板

21 集电件

3 膜电极组层

31 质传电解膜

33 阴极

35 阳极

37 膜电极组

4 阳极集电板

41 集电件

5 阴极流道结构

51 板状条体

53 入口部

6 梳状板体

61 梳状条体

63 入口部

7 板体

71 平行渠道

73 入口部

8 板体

81 凸起部

83 入口部

具体实施方式

图1为本实用新型用于燃料电池的阴极流道结构的第一具体实施例的立体分解视图，图2为本实用新型图1的立体组合视图，以及图3为本实用新型图1的侧剖面视图。本实用新型的燃料电池1主要由一层膜电极组层3与上下各一片的阴极集电板2、阳极集电板4所密接叠合，而接合成一片单片结构。膜电极组层3由一片质传电解膜31，以及形成在该质传电解膜31的上表面与下表面的多个阴极33与多个阳极35所构成，而每一对的阴极33与阳极35即构成一个膜电极组37。举例来说，膜电极组37作为直接甲醇燃料电池的电化学反应的发电核心，透过外部提供的甲醇燃料与氧气分别来发生电化学反应，同时，产生电力供应给外部负载。上述燃料电池1可以采用由印刷电路板制造过程所制造出的积层整合式燃料电池。

在图1、2、3中，阴极流道结构5由多条板状条体51所排列而构成，且相邻的板状条体51间隔着一个预定距离，而该预定距离例如可以采用2mm至4mm之间的距离。同时，位于相同一端的全部板状条体51的末端排列呈至少一个以上的曲面，该些曲面用来作为阴极燃料的入口，该些曲面可以作为增压区，请参见图1、2、3的入口部53。上述曲面的数量可以采用一个或是一个以上，且曲面可以采用向内凹入的弧状或是向外凸出的弧状，当然，曲面也可以采用向内凹入的其它几何形状或是向外凸出的其它几何形状。

由于板状条体51本身具有厚度，且相邻间隔着预定距离而排列，因此，该些板状条体51便建构出一条一条的渠沟结构，而该些渠沟结构能够作为阴极燃料(例如：空气、氧气、气态阴极燃料等)的流道(Channels)。

在图1、2、3中，多条板状条体51采用水平方向的排列方式，然而，本实用新型也可搭配燃料入口设计方向，将该些板状条体51改为采用垂直排列方向，或是水平及垂直混合排列方向的排列方式。

多条板状条体51接合在阴极集电板2的表面，而阴极集电板2的另一个表面与膜电极组层3接合一起。在接合该些板状条体51与阴极集电板2时，必须将该些板状条体51均匀地分布到阴极集电板2，使得由该些板状条体51所建构出渠沟结构能够均匀地分布且涵盖到所有膜电极组37的阴极33，借此使得流通于这些渠沟结构的阴极燃料，能够均匀地分配至该些阴极33。

图4为本实用新型阴极流道结构的第二具体实施例的立体图，图5为应用本实用新型第二具体实施例的阴极流道结构的燃料电池的立体图。阴极流道结构5由一片梳状板体6所构成，且梳状板体6包含多条梳状条体61，相邻的梳状条体61间隔着一预定距离。梳状板体6接合于阴极集电板2的表面，而阴极集电板2的另一个表面与膜电极组层3接合一起。相邻的梳状条体61的间隔距离例如可以采用2mm至4mm之间的距离。同时，位于相同一端的全部梳状条体61的末端排列呈至少一个以上的曲面，且该些曲面用来作为阴极燃料的入口，请参见图4和图5的入口部63。

由于梳状板体6本身具有厚度，且相邻间隔着预定距离的该些梳状条体61的缘故，便建构出一条一条的渠沟结构，而该些渠沟结构能够作为阴极燃料(例如：空气、氧气、气态阴极燃料等)的流道(Channels)。

图4和图5的多条梳状条体61采用的是水平方向的排列方式，然而，本实用新型也可搭配燃料入口设计方向，将该些梳状条体61改为采用垂直排列方向，或是水平及垂直混合排列方向的排列方式。

图6为应用本实用新型第三具体实施例的阴极流道结构的燃料电池的立体图。阴极流道结构5为一片具有多个平行渠道71的板体7，且该些平行渠道7为自板体7的表面向下凹的结构。例如，该些渠道71形成自板体7表面向内凹的方形、半六边形、半菱形或半圆形等渠道结构。该些凹陷部渠道可设计在板体7的单个表面一面，或是上、下两个表面。同时，该些平行渠道71采用平行且间隔着一个预定距离的排列。板体7具有该些渠道71的那个表面接合于阴极集电板2，而阴极集电板2的另一个表面与膜电极组层3接合在一起。

同时，位于相同一端的全部平行渠道71的末端排列呈至少一个以上的曲面，且该些曲面用来作为阴极燃料的入口，请参见图6的入口部73。

图7为应用本实用新型第四具体实施例的阴极流道结构的燃料电池的立体图。阴极流道结构5为一片具有多个凸起部81的板体8，多个凸起部81以预定规则排列，使得依照预定规则所排列的该些凸起部81能够相互间隔着预定距离，同时形成多条渠沟。该些凸起部81可以采用方形柱体、圆柱体、或它几何形状的柱状体。板体8具有该些凸起部81的那个表面接合于阴极集电板2，而阴极集电板2的另一个表面与膜电极组层3接合在一起。

同时，位于相同一端的凸起部81的排列呈至少一个以上的曲面，且该些曲面用来作为阴极燃料的入口，请参见图7的入口部83。

另外，本实用新型阴极流道结构5的表面可以选择性地进一步施以烧结处理，使得渠沟结构的毛细物理特性能够顺利发挥出来，从而将凝结的水气带离。

上述的阴极集电板2可以采用板体结构，且在该板体上设置有多个集电件21，该些集电件21具有导电物理性质，而每个集电件21对应于各个膜电极组37的阴极33，且接触阴极33。同时，为了让阴极燃料能够通过集电件21，位于集电件21的所属区域的内部可以设置多个穿孔(图未显示)，以让阴极燃料通过该些穿孔而进入至阴极33。

同样地，前述的阳极集电板4可以采用板体结构，且在该板体上设置有多个集电件41，该些集电件41具有导电物理性质，而每个集电件41对应于各个膜电极组37的阳极35，且接触阳极35。同时，为了让阳极燃料(例如甲醇水溶液)能够通过集电件41，位于集电件41的所属区域的内部可以设置多个穿孔(图未显示)，以让阳极燃料通过该些穿孔而进入至阳极(35)。

在第一、第二、第三、第四具体实施例的阴极流道结构5中，作为阴极流道结构5的材质可以选用印刷电路板(例如FR4印刷电路板、FR5印刷电路板)、环氧树酯、玻纤基材、陶瓷基材、高分子塑化基材或是复合式材料等材质、金属材质、塑化材质、或于其上包覆抗腐蚀/防酸的材质。

本实用新型阴极流道结构的优点是能够将阴极燃料均匀分配至所有膜电极组的阴极，使得膜电极极组能够产生最佳的效益。

虽然本实用新型的具体实施例已公开如上，但其所公开的具体实施例并非用以限定本实用新型，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作各种变动与修饰，其所作的变动与修饰都属于本实用新型的范畴，本实用新型的保护范围以权利要求所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种用于燃料电池的阴极流道结构，应用于一燃料电池，且该燃料电池至少包括一个以上的膜电极组，其特征在于：该阴极流道结构包括：

多条渠沟结构，设置于所述膜电极组的阴极的上方，所述渠沟结构均匀地分布且涵盖到所有膜电极组的阴极，其中，位于相同一端的全部渠沟结构的末端排列呈至少一个以上的曲面，且所述曲面用来作为阴极燃料的入口；

以此使得流通于所述渠沟结构的所述阴极燃料能够均匀地分配至所述膜电极组的阴极。

2.如权利要求1所述的阴极流道结构，其特征在于：所述燃料电池自上而下依序由一片阴极集电板、一层膜电极组层以及一片阳极集电板所堆栈接合，其中所述膜电极组层包含所述膜电极组，所述渠沟结构设置于所述阴极集电板的表面。

3.如权利要求2所述的阴极流道结构，其特征在于：所述渠沟结构，由多条板状条体所排列而构成，且相邻的板状条体间隔着一预定距离，所述板状条体设置于所述阴极集电板的表面，并且位于相同一端的全部板状条体的末端排列呈至少一个以上的所述曲面。

4.如权利要求2所述的阴极流道结构，其特征在于：所述渠沟结构由一片梳状板体而构成，且所述梳状板体包含多条梳状条体，相邻的梳状条体间隔着一预定距离，该梳状板体接合于所述阴极集电板，并且位于相同一端的全部梳状条体的末端排列呈至少一个以上的所述曲面。

5.如权利要求2所述的阴极流道结构，其特征在于：所述渠沟结构由一片具有多个平行渠道的板体而构成，且所述平行渠道为一自该板体的表面向下凹陷的结构，且相邻的平行渠道间隔着一预定距离，其中具有所述平行渠道的板体的表面接合于该阴极集电板，  并且位于相同一端的全部平行渠道的末端排列呈至少一个以上的所述曲面。

6.如权利要求2所述的阴极流道结构，其特征在于：所述流道结构由一片具有多个凸起部的板体而构成，且所述凸起部以一预定规则而排列，其中具有所述凸起部的板体的那个表面接合于该阴极集电板，并且位于相同一端的所述凸起部排列呈至少一个以上的所述曲面。

7.如权利要求2所述的阴极流道结构，其特征在于：所述阴极流道结构的表面为一未经过烧结处理的表面。

8.如权利要求2所述的阴极流道结构，其特征在于：所述阴极流道结构的表面为一经过烧结处理的表面。

9.如权利要求1所述的阴极流道结构，其特征在于：所述渠沟结构由多条板状条体所排列而构成，且相邻的板状条体间隔着一预定距离。

10.如权利要求1所述的阴极流道结构，其特征在于：所述渠沟结构由一片梳状板体而构成，所述梳状板体包含多条梳状条体，且相邻的梳状条体间隔着一预定距离。

11.如权利要求1所述的阴极流道结构，其特征在于：所述渠沟结构由一片具有多个平行渠道的板体而构成，所述平行渠道为一自该板体的表面向下凹陷的结构，且相邻的平行渠道间隔着一预定距离。

12.如权利要求1所述的阴极流道结构，其特征在于：所述流道结构由一片具有多个凸起部的板体而构成，且所述凸起部以一预定规则而排列。

13.如权利要求1所述的阴极流道结构，其特征在于：所述阴极燃料为空气。

14.如权利要求1所述的阴极流道结构，其特征在于：所述阴极燃料为氧气。

15.如权利要求1所述的阴极流道结构，其特征在于：所述阴极燃料为气态阴极燃料。

16.如权利要求1所述的阴极流道结构，其特征在于：所述曲面的数量为一个。

17.如权利要求1所述的阴极流道结构，其特征在于：所述曲面为一向内凹的弧状。

18.如权利要求1所述的阴极流道结构，其特征在于：所述曲面为一向外凸出的弧状。

19.如权利要求1项所述的阴极流道结构，其特征在于：所述曲面为一向内凹的几何形状。

20.如权利要求1项所述的阴极流道结构，其特征在于：所述曲面为一向外凸出的几何形状。

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