JP2009038009A - 燃料電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】改良された燃料電池モジュールを提供して燃料電池の安全性を向上させる。
【解決手段】燃料電池モジュール1は、統合型アノード流路板10と、カソード板12と、アレイMEA(膜電極接合体)16と、プリモールド接着板14とを含む。統合型アノード流路板は流路板を備える。流路板の一側にはアノード集電板110の屈曲可能な導電ラグ110aを収容するための凹部が設置されている。屈曲可能なラグはカソード板12上のカソード集電板120に電気的に接続される。アレイMEAは複数のMEAユニット116とプロトン交換膜を含む。プリモールド接着板は対応するMEAユニットを収容するための開口を備える。プリモールド接着板は2枚の接着層の間に挟まれた中間リジッドフレームを含む。
【選択図】図1
【解決手段】燃料電池モジュール1は、統合型アノード流路板10と、カソード板12と、アレイMEA(膜電極接合体)16と、プリモールド接着板14とを含む。統合型アノード流路板は流路板を備える。流路板の一側にはアノード集電板110の屈曲可能な導電ラグ110aを収容するための凹部が設置されている。屈曲可能なラグはカソード板12上のカソード集電板120に電気的に接続される。アレイMEAは複数のMEAユニット116とプロトン交換膜を含む。プリモールド接着板は対応するMEAユニットを収容するための開口を備える。プリモールド接着板は2枚の接着層の間に挟まれた中間リジッドフレームを含む。
【選択図】図1
Description
本発明は燃料電池技術の分野に関し、特に燃料漏れの問題を解決できるフラットパネル直接メタノール燃料電池モジュールに関する。
燃料電池は、燃料の酸化反応による自由エネルギー変化を電気エネルギーに変換する電気化学的な電池である。メタノールを燃料として用いる燃料電池は通常、直接メタノール燃料電池(DMFC)と称する。DMFCは、気体または液体のメタノールを空気と結合して電気を生成する。DMFC技術は実行可能な燃料電池技術として広く受け入れられ、電気装置、乗り物、軍用設備、航空宇宙工業などの応用分野にて利用される。
通常の電池と同じく、DMFCは2種類の電気化学反応を利用して直流電流を供給する。反応は、反応物が継続的に供給される電極で発生する。負電極(アノード)にはメタノールが供給され、正電極(カソード)には空気が供給される。電流を供給するとき、メタノールはアノード電解触媒層で電気化学的に酸化され電子を生成する。電子は外部回路を通してカソード電解触媒層に移動し、そこで酸素とともに還元反応して消費される。この回路は電解質の中のプロトンの移動により電池内で継続される。1つのメタノール(CH3OH)分子と1つの水分子(H2O)とは6つの水素原子を供給する。これを混合物としてDMFCに注入すれば、混合物は反応して1つの二酸化炭素分子、6つのプロトン(H+)、及び6つの電子を生成し、それにより電流が発生する。メタノールと水で生成したプロトンと電子は、酸素と反応して水を生成する。メタノール・水の混合物は水素を貯蔵・運搬する簡易な手段として利用され、これは、液体か気体の水素を貯蔵タンクに貯蔵する応用例より好適である。
DMFCモジュールは通常、集電板(電荷収集板とも称する)と流路板を含み、両素子は重要な役割を果たしている。集電板は電気化学反応により生成された電子を収集し、流路板は燃料の分配を管理・制御する。従来の流路板の設計は、燃料を燃料チャネルを通して膜電極接合体(MEA)に順調に流せることに焦点を置く。
従来のフラットパネルDMFCは開発が成熟期に入って、その性能と信頼性は相対的に高い。しかし、従来のフラットパネルDMFCはまだ液漏れなどの欠点を抱えている。従来の問題を解決できるフラットパネルDMFCを提供することが必要である。
前記理由に鑑み、本発明の主な目的は、改良された燃料電池モジュールを提供して燃料電池の安全性を向上させることにある。
本発明によれば、燃料電池モジュールは、統合型アノード流路板と、カソード板と、アレイMEA(膜電極接合体)と、プリモールド接着板とを含む。統合型アノード流路板は流路板を備える。流路板の一側にはアノード集電板の屈曲可能な導電ラグを収容するための凹部が設置されている。屈曲可能なラグはカソード板上のカソード集電板に電気的に接続される。アレイMEAは複数のMEAユニットとプロトン交換膜を含む。プリモールド接着板は対応するMEAユニットを収容するための開口を備える。プリモールド接着板は2枚の接着層の間に挟まれた中間リジッドフレームを含む。
他の視点から見れば、燃料電池モジュールは、リジッドフレックス基板から製作され、複数のスルーホールが設けられたアノード集電板と導電ラグを備えるアノード板と、複数の流路が設けられた流路板と、少なくとも1枚のカソード集電板を備えるカソード板と、前記アノード流路板とカソード板の間に設置され、少なくとも1つのMEAとプロトン交換膜を備えるアレイMEAと、前記アノード板とアレイMEAの間及びカソード板とアレイMEAの間に設置され、前記MEAに対応する開口を備える接着層とを含む。
本発明にかかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照にして以下に説明する。
前述のように、フラットパネルDMFCは開発が成熟期に入って、その性能と信頼性は相対的に高い。しかし、従来のフラットパネルDMFCはまだ液漏れなどの欠点を抱えている。プリプレグ中間接着膜とMEAの間の間隙が漏れ経路であると考えられる。この間隙は、プリプレグ中間接着膜とMEAの接着不良による層間剥離が原因で引き起こされる。
実際の応用例では、燃料漏れはアノード集電板(ACC)側にも発生すると判明している。この場合、集電板と隣接した接着材の界面が考えられる漏れ経路である。アノード集電板の近くにこの漏れ経路が形成される原因は、相互接続ラグの屈曲や金属と接着材の熱膨張係数の差による応力である。前記界面は、IEC基準準拠の熱衝撃実験を実行するときに破壊されることもある。
図1と図2を参照する。図1は本発明の好ましい実施例による燃料電池モジュール1(2Wの燃料電池を例にする)の分解図であり、図2は図1に示す燃料電池モジュール1の組立後の斜視図である。
図1と図2に示すように、本発明の好ましい実施例によれば、燃料電池モジュール1は、統合型アノード流路板10と、カソード板(空気と接触する)12と、プリモールド接着板14と、アレイMEA16とを含み、これらの素子は相互に貼り合わせられている。
前記統合型アノード流路板10は、アノード板と流路板の組み合わせである。その構造の詳細については下に詳述する。前記カソード12はPCB(印刷回路基板)プロセスで製作するか、または石墨(グラファイト)もしくは金属で製作することができるが、これに限らない。
プリモールド接着板14とアレイMEA16は貼り合わせられており、貼り合わせられたプリモールド接着板14とアレイMEA16は統合型アノード流路板10とカソード板12の間に設けられている。動作時に各MEAユニット16の両側をそれぞれ、統合型アノード流路板10のアノード集電板110と、カソード板12のカソード集電板120と直接に接触させるために、プリモールド接着板14には、アレイMEA16の対応するMEAユニット116を収容するための開口が設けられている。
前記アノード集電板110は、燃料のメタノールを酸化させて得た電子を収集することを担当する。収集された電子は集電板とカソード板12に接続される回路を通して伝送される。集電板には、反応物と燃料電池の生成物のチャネルとして機能するスルーホールが設けられている。
アノード集電板110は金、白金、銀、アルミニウム、クロム、チタン、カドミウムなどの金属、金属酸化物、または各種のステンレス鋼などの金属合金で製作することができる。また、アノード集電板110は炭素、石墨、FR4、FR5、またはその他好適な複合材などの非金属材料で製作することができる。アノード集電板110a、110bの製作は、電気めっき、無電解めっき、スパッタリング、またはその他好適な化学的または物理的な成長法で導電層を基板に堆積する工程を含みうる。
プリモールド接着板14は統合型アノード流路板10の基板物質とカソード板12の基板物質に対して良好かつ安定した接着力を有する。アノード流路板10とカソード板12の基板物質としては通常、ガラス繊維またはプラスチック基板を含む。プリモールド接着板14の実施例としては熱圧型プリプレグ接着材を含むことが好ましい。熱圧型プリプレグ接着材は高温で溶融してアノード流路板10とカソード板12を貼り合わせる。
図3に示すように、本発明の好ましい実施例によれば、プリモールド接着板14は中間フレーム141と接着フィルム142を備える。中間フレーム141は2枚の接着フィルム142の間に挟まれる。望ましくは、中間フレーム141は、FR5などの密度がより高い材料で製作される。
プリモールド接着板14は優れた接着特性を有するのみならず、MEA圧縮制御において重要な役割を果たしている。プリモールド接着板14の中間フレーム141の厚さ、または燃料電池モジュールに用いるプリモールド接着板14の総数を調整することで、MEAユニットの圧縮率は適切に制御できる。前記接着フィルム142は流路板、電極板、及びMEAと良好かつ安定した接着能力を有することが望ましい。接着フィルム142の好ましい例としてはプリプレグ、エポキシ樹脂、ポリウレタン(PU)樹脂、またはシリコーン樹脂があるが、これに限らない。
本発明の好ましい実施例によれば、アレイMEA16は、デュポン社のNafion(登録商標)(フッ素系)のような1枚のプロトン交換膜16aの上でアレイ方式で統合された複数のMEAユニット116を含む。当然のことながらプロトン交換膜16aとして炭化水素系のプロトン交換膜もある。アレイMEA16は整列、貼り合わせ、圧着を容易にして組み立てる際に整列の精度を改善する。また、このような独特なアレイMEA16を用いることにより、MEAユニット116外の接着表面積は増加する。
好ましい実施例によれば、統合型アノード流路板10、カソード板12、プリモールド接着板14、及びアレイMEA16には対応する位置決めスルーホール202が設けられている。例えば、位置決めスルーホール202は各層の隅に設置されている。位置決めスルーホール202は燃料電池モジュールの各層の整列を可能にする。
更に、図9に示すように、アレイMEA16の大きさと形状は燃料電池モジュールの他層と実質的に同一である。したがって、アレイMEA16はより大きい接着表面積を提供することができる。アレイMEA16とプリモールド接着板14の間の界面付着を改善するために、MEAユニット116の周辺部に沿ってプロトン交換膜16aに複数の孔126を設置することができる。孔126により圧着・貼合時に接着剤が流れ込むことが可能となる。
本発明による燃料電池モジュール1の他の特徴は、統合型アノード流路板10に燃料漏れを防ぐための改良設計が施されたことにある。図4と図5を参照する。図4は図1に示す統合型アノード流路板10の分解図であり、図5は図4に示す統合型アノード流路板10の組立後の斜視図である。
図4と図5に示すように、統合型アノード流路板10は、熱圧着して貼り合わせられた流路板102と、接着フィルム104a、104bと、アノード集電板110と、フレーム108とを含む。
各アノード集電板110は、外に突き出るような、カソード板12と常に電気的に接続される屈曲可能なラグ110aを備える。組立後にラグ110aを屈曲させることにより、燃料電池モジュール1のユニットセルは直列または並列接続となる。接着フィルム104a、104bはプリプレグまたはエポキシ樹脂を含む。接着フィルム104a、104bとフレーム108は、圧着・貼合後にアノード集電板110を露出させる開口を備える。
図6と図7を参照する。図6は本発明による流路板102の斜視図である。図7はアノード集電板110と組み合わせられたアノード集電板110の斜視図である。図6と図7に示すように、本発明は更に、アノード集電板110のラグ110aの位置に対応するように流路板102に凹部102aを設けることを特徴とする。凹部102aを設けることにより、ラグ110aを流路板102に固くはめ込んで固定することができる。
図8は本発明によるラグと流路板に設けた凹部を示す断面図である。図8に示すように、ラグ110aは接着フィルム104a、104bの間に挟まれて凹部102aの中にはめ込まれている。接着フィルム104a、104bはラグ110aを凹部102aの中に封じ込む。ラグ110aと、接着フィルム104a、104bと、流路板102との界面付着は改善され、燃料漏れの問題はそれにより防止される。
図10は本発明の好ましい実施例によるカソード板の一部を示す斜視図である。図10に示すように、カソード板12はカソード集電板120と、セルユニットと直列か並列接続するための回路トレースを含む。カソード集電板120の表面は耐腐食処理が施されており、電気化学的腐食に耐えうる。カソード板12は標準PCBプロセスと互換性のある方法で製作される。例えば、カソード板12の製作方法は、銅張積層板(CCL)を所要のサイズに切る工程と、カソード集電板120にスルーホール120aを開ける工程と(望ましくは、スルーホール120aの総面積はカソード集電板120の表面積の40%を占める)、銅張積層板とスルーホール120aの内面に化学的銅めっき膜を積層する工程と、ドライフィルムで銅張積層板をマスキングしてカソード集電板120を露出させる工程と、ドライフィルムをめっきマスクとして用いる工程と、ドライフィルムで覆われない領域に銅膜とスズ/鉛膜をめっきする工程と、ドライフィルムをはがす工程と、銅膜と化学的銅めっき膜をエッチングしてスズ/鉛膜で覆われない領域から除去する工程と、スズ/鉛膜エッチングして除去する工程とを含む。後の半田付けプロセスで基板の損傷または短絡を防ぐために、ソルダーレジスト層を設けることができる。その後、ニッケル/金、スズ/鉛または化学的銀膜などの保護層を電極にめっきする。
カソード板12には熱を放散する金属パターン230が設置されている。この金属パターン230は大きな表面積を有する任意のダミー金属パターンである。金属パターン230は多層基板のうち任意の銅膜(銅層)である。なお、金属パターン230は、DMFCを制御するエネルギー管理システム(EMS)と統合される埋め込み型能動回路として用いることができる。回路のレイアウトは燃料電池の機能上の要求に応じて調整することが好ましい。
また、コンデンサ、抵抗器、インダクター、またはICチップなどの電子デバイス240をカソード板12の中またはその表面に埋め込むことができる。本発明によれば、電子デバイス240は燃料電池の温度をモニターすることができるか、または短絡保護機能を有する。
図11は本発明の他実施例による燃料電池モジュール1aの部品を示す分解図である。図11に示すように、燃料電池モジュール1aは、流路板102、アノード板10a、カソード板12、接着層104、及びアレイMEA16を含んだスタック集合体を備える。燃料電池モジュール1と燃料電池モジュール1aの相違点は、燃料電池モジュール1aの流路板102とアノード板10aが統合されていないことにある。そうすると、アノード板10aの集電領域の開孔率は流路板を考慮せずに個別に設計することができる。
本発明による電極板は回路基板または金属の集電板で製作されるので、流路板の設計はより柔軟である。流路板は、MEAサポートと電流伝導の問題を考慮せずとも能動型と受動型燃料電池の要求を満足することができる。例えば、流路板はバー型または蛇行型であるが、これに限らない。なお、本発明による流路板102は片面型または両面型である。本発明の好ましい実施例によれば、流路板102の本体基板は、射出成形法で成形可能なポリマー材料、例えばポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリスルホン(PSU)、液晶ポリマー(LCP)、ポリマープラスチック基板、またはエンジニアリングプラスチックの化合物から製作される。前記射出成形用のポリマー材料は充填剤と同時に注入することができる。前記充填剤は改質剤、フローティング剤、離型剤などである。
図11では、接着層104は熱圧型接着シートで、流路板102、アノード板10、カソード板12、及びアレイMEA16のプロトン交換膜と良好かつ安定した接着能力を有する。接着層104の好ましい例としてはプリプレグ接着剤、エポキシ樹脂、ポリウレタン(PU)樹脂、またはシリコーン樹脂がある。接着層104はMEA領域に対応する開口を備える。当然のことながら、接着層104は図3に示すプリモールド接着板14と取り替えることができる。
図12は図11に示す燃料電池モジュール1aのアノード板10aを表す斜視図である。図12に示すように、アノード板10aはアノード集電板310と、セルユニットと直列か並列接続するための回路トレースを含む。アノード板10aは標準PCBプロセスと互換性のある方法で製作される。例えば、アノード板10aの製作方法は、銅張積層板を所要のサイズに切る工程と、アノード集電板310にスルーホール320aを開ける工程と(望ましくは、スルーホール320aの総面積はアノード集電板310の表面積の40%を占める)、銅張積層板とスルーホール320aの内面に化学的銅めっき膜を積層する工程と、ドライフィルムで銅張積層板をマスキングしてアノード集電板310を露出させる工程と、ドライフィルムをめっきマスクとして用いる工程と、ドライフィルムで覆われない領域に銅膜とスズ/鉛膜をめっきする工程と、ドライフィルムをはがす工程と、銅膜と化学的銅めっき膜をエッチングしてスズ/鉛膜で覆われない領域から除去する工程と、スズ/鉛膜エッチングして除去する工程とを含む。
本発明によれば、アノード板10aはフレキシブル基板、リジッド基板、またはリジッドフレックス基板で製作される。アノード板10aは更に屈曲可能な導電ラグ310aを備える。望ましくは、導電ラグ310aは、セルユニット間の直列または並列接続を容易にするフレキシブル基板により構成される。当然のことながら、前記屈曲可能な導電ラグ310a以外、セルユニット間の直列または並列接続は金属板、ワイヤーポイントソルダリング、または従来の半田付け法で実現することができ、望ましくはワイヤーポイントソルダリングで実現される。金属板を用いる場合は、金属板を屈曲させてからポイント半田付け法で固定して導通させる。付加金属(extra metal)を用いる場合は、短距離の場合は直接半田付け法を利用することができる。長距離の場合では、ワイヤーなどの導電材をスズなどの導電金属とともに半田付けすることができる。例えば、ワイヤーの一端を板の縁部に引っ張って半田付けしてセルユニット間の直列・並列接続を形成する。フラットパネル燃料電池のセルユニットの直列・並列接続には問題がある。本発明はPCBプロセスでカソードまたはアノード板を製作することでこの問題を解決することができる。
図13は本発明による燃料電池システム400の組立図である。図13に示すように、燃料電池システム400は複数の燃料電池モジュール1aにより構成される。リベット、ねじ、またはその他好適な物理的止め具などの係止部材402は複数の燃料電池モジュール1aを固定するために用いられる。係止部材402は、各燃料電池モジュール1aの隅に設けられた対応するスルーホールを通過する。係止部材402は燃料電池モジュール1aの間に電流を伝導することができる。当然のことながら、燃料電池モジュール1aは図2に示す燃料電池モジュール1と取り替えることができる。なお、本発明による燃料電池モジュールには水素、メタノールなど複数種の燃料を適用することができる。
以上は本発明に好ましい実施例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、本発明の精神の下においてなされ、本発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
Claims (28)
- 燃料電池モジュールであって、
アノード集電板の外に突き出る導電ラグを収容するための凹部が一側に設けられる流路板を備える統合型アノード流路板と、
少なくとも1枚のカソード集電板を備えるカソード板と、
前記統合型アノード流路板とカソード板との間に設置され、少なくとも1つのMEAユニット(膜電極接合体)とプロトン交換膜を備えるアレイMEAと、
前記統合型アノード流路板とアレイMEAとの間、及びカソード板とアレイMEAとの間に設置され、前記MEAユニットを収容するための開口を備え、2枚の接着層の間に挟まれた中間フレームにより構成されたプリモールド接着板とを含み、
前記アノード集電板の導電ラグは屈曲可能でカソード板と電気的に接続される、燃料電池モジュール。 - 前記流路板と導電ラグの間の凹部には第一接着フィルムが設置され、第一接着フィルム及び第二接着フィルムは前記凹部に設けられた導電ラグを封じ込める、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記統合型アノード流路板は更に、第二接着フィルムの上に貼り合わせられたフレームを含む、請求項2に記載の燃料電池モジュール。
- 前記接着層はプリプレグ、エポキシ樹脂、ポリウレタン(PU)樹脂、またはシリコーン樹脂を含む、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記プロトン交換膜はフッ素系またsは炭化水素系プロトン交換膜を含む、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記MEAユニットはプロトン交換膜の上に固定される、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記統合型アノード流路板、カソード板、アレイMEA及びプリモールド接着板の対応する位置には位置決め孔が設けられる、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記MEAの圧縮は、プリモールド接着板の中間フレームの厚さを調整することで制御される、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記MEAの圧縮は、燃料電池モジュールに用いられるプリモールド接着板の総数を調整することで制御される、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記カソード板には熱を放散するためのダミー金属パターンが設置される、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記カソード板には電気デバイスが埋め込まれる、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記電気デバイスは能動電気デバイスまたは受動電気デバイスを含む、請求項11に記載の燃料電池モジュール。
- 前記流路板は複数の流路を含み、流路はバー型または蛇行型の流路である、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記流路板の本体基板は射出成形法で製作される、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記流路板は射出成形用のポリマー材料から製作される、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記射出成形用のポリマー材料は、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリスルホン(PSU)、液晶ポリマー(LCP)、ポリマープラスチック基板、またはエンジニアリングプラスチックの化合物を含む、請求項15に記載の燃料電池モジュール。
- 前記カソード集電板はPCB(プリント回路基板)プロセスで製作される、請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 燃料電池モジュールであって、
リジッドフレックス基板から製作され、複数のスルーホールが設けられたアノード集電板と導電ラグとを備えるアノード板と、
複数の流路が設けられた流路板と、
少なくとも1枚のカソード集電板を備えるカソード板と、
前記アノード流路板とカソード板との間に設置され、少なくとも1つのMEAとプロトン交換膜とを備えるアレイMEAと、
前記アノード板とアレイMEAとの間、及びカソード板とアレイMEAとの間に設置され、前記MEAに対応する開口を備える接着層とを含む、燃料電池モジュール。 - 前記導電ラグはフレキシブル基板、金属シート、または付加金属から製作される、請求項18に記載の燃料電池モジュール。
- 前記カソード板には熱を放散するためのダミー金属パターンが設置される、請求項18に記載の燃料電池モジュール。
- 前記カソード板には電気デバイスが埋め込まれる、請求項18に記載の燃料電池モジュール。
- 前記電気デバイスは能動電気デバイスまたは受動電気デバイスを含む、請求項21に記載の燃料電池モジュール。
- 前記流路板は複数の流路を含み、流路はバー型または蛇行型の流路である、請求項18に記載の燃料電池モジュール。
- 前記流路板の本体基板は射出成形法で製作される、請求項18に記載の燃料電池モジュール。
- 前記流路板は射出成形用のポリマー材料から製作される、請求項18に記載の燃料電池モジュール。
- 前記射出成形用のポリマー材料は、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリスルホン(PSU)、液晶ポリマー(LCP)、ポリマープラスチック基板、またはエンジニアリングプラスチックの化合物を含む、請求項25に記載の燃料電池モジュール。
- 前記アノード集電板はPCBプロセスで製作される、請求項18に記載の燃料電池モジュール。
- 前記カソード集電板はPCBプロセスで製作される、請求項18に記載の燃料電池モジュール。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2010114059A1 (ja) * | 2009-04-01 | 2010-10-07 | シャープ株式会社 | 燃料電池スタックおよびこれを備える電子機器 |
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