TW201336161A - 燃料電池極板及燃料電池 - Google Patents

Abstract

一種燃料電池極板包括一導電基板以及至少一插銷。插銷設置於導電基板，且至少部分插銷自導電基板之一側面向外突出。本發明亦揭露一種具有上述燃料電池極板之燃料電池。

Description

燃料電池極板及燃料電池

本發明係關於一種極板及電池，特別關於一種燃料電池極板及燃料電池。

近幾年由於傳統能源如煤、石油及天然氣的持續消耗，造成地球環境的嚴重污染及全球的溫室效應，因此，科學家亟欲尋找解決的方案，以減少傳統能源的使用及依賴，而燃料電池(fuel cell)便是其中一種重要且具發展潛力及實用價值之選擇。與傳統的內燃機相比，燃料電池具有能量轉換效率高、運作安靜、反應快及非常低的排放污染等優點，因此，燃料電池已快速地成為例如機動車輛、或移動式發電機、或移動式電器設備之電力來源。

燃料電池之操作電壓一般為0.6～0.9伏特，但是，如此小的電壓值並不足以推動大部分的用電裝置，因此實際應用時必須將複數個燃料電池串聯成一個燃料電池組，用以提高其輸出電壓，而串聯的燃料電池的數量可依實際用電裝置之需求電壓來決定。

理想狀況下，當複數燃料電池串聯成一燃料電池組時，因為流經各燃料電池之電流均相同，所以各燃料電池應該有相同的輸出電壓，但從熱力學及動力學的觀點而言，由於每個燃料電池在不同區域溫度之分佈及反應氣體之流動條件下操件，因此會造成各燃料電池輸出電壓之差異。再者，在組裝燃料電池組時所產生的誤差，亦會造成部分燃料電池漏氣或氣體交叉流動(crossover)的現象，使得各燃料電池輸出之電壓不相同，故量測單一燃料電池之電壓值可以得知燃料電池組組裝時是否發生問題，以作為燃料電池組的診斷依據。另外，在燃料電池組中，只要有一個燃料電池發生斷路，會使整體的燃料電池組無法發出電力，因此，單一燃料電池的電壓量測，對於燃料電池組的性能而言是非常重要的。

於習知技術中，例如台灣專利公告號第I32889號中提出一種具有電壓量測裝置之燃料電池組，如該案之圖九所示，其具體提出了一個位於燃料電池單元之雙極板周邊彎折處之雙極板凹槽，且至少一導電插頭母座係卡設於雙極板凹槽內，並與雙極板凹槽導電接觸。另外，至少一導電公插座係與該導電插頭母座導電接觸。透過導電插頭母座及導電公插座的設置可以量測每一燃料電池單元的輸出電壓。

然而上述中，不僅安裝於燃料電池組上的導電插頭母座及導電公插座的結構相當複雜，而且容易因導電插頭母座及導電公插座之間的接觸不良而造成量測上的誤差。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種不僅結構簡單，且可簡化燃料電池的電壓量測工作之燃料電池極板及燃料電池。

為連上述目的，依據本發明之一種燃料電池極板包括一導電基板以及至少一插銷。插銷設置於導電基板，且至少部分插銷自導電基板之一側面向外突出。

在本發明之一實施例中，導電基板具有一凹槽，插銷係設置於凹槽內。

在本發明之一實施例中，凹槽位於導電基板之一側。

在本發明之一實施例中，至少部分插銷係設置於導電基板的一側或內部。

在本發明之一實施例中，當插銷的數量為複數時，該等插銷的其中之二係分別設置於導電基板之兩側。

為達上述目的，依據本發明之一種燃料電池包括二燃料電池極板、一化電轉換模組以及一密封結構。二燃料電池極板係彼此相對而設，並分別具有一導電基板及至少一插銷，插銷係設置於導電基板，且至少部分插銷自導電基板之一側面向外突出。化電轉換模組係夾設於該等導電基板之間。密封結構係環設於化電轉換模組的周緣並夾置於該等導電基板之間，且頂抵該等導電基板。

在本發明之一實施例中，導電基板具有一凹槽，插銷係設置於凹槽內。

在本發明之一實施例中，凹槽位於導電基板之一側。

在本發明之一實施例中，至少部分插銷係設置於導電基板的一側或內部。

在本發明之一實施例中，當插銷的數量為複數時，該等插銷的其中之二係分別設置於導電基板之兩側。

承上所述，因依據本發明之一種燃料電池極板包括一導電基板以及至少一插銷。插銷係設置於導電基板，且至少部分插銷自導電基板之一側面向外突出。另外，燃料電池包括二燃料電池極板、一化電轉換模組以及一密封結構，其中燃料電池極板係彼此相對而設，並分別具有一導電基板及至少一插銷，插銷係設置於導電基板，且至少部分插銷自導電基板之一側面向外突出。化電轉換模組係夾設於該等導電基板之間，而密封結構係環設於該化電轉換模組的周緣並夾置於該等導電基板之間，且頂抵該等導電基板。藉此，使本發明不僅結構簡單，且可簡化燃料電池的電壓量測工作。

以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之一種燃料電池極板及燃料電池，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

首先，請參照圖1A及圖1B所示，其分別為依據本發明較佳實施例之一種燃料電池極板1的立體圖及側視圖。

燃料電池極板1包括一導電基板11以及至少一插銷(pin)12。先說明的是，本發明之燃料電池極板1係為燃料電池之雙極板(bipolar plate)的其中之一。而燃料電池極板1於一燃料電池內的作用可包括：分配反應氣體至反應區域、分隔兩側之氫氣與氧氣等反應氣體、電能與熱能之傳導、以及固定薄膜電極組。因此，燃料電池極板1(導電基板11)係具有導電性、氣密性、耐化學腐蝕性、耐熱性、輕量化與薄件化、高機械強度、以及低表面粗糙度等特性，而其材質例如可包含石墨、金屬、或複合材料。於此，並不加以限制。

如圖1A及圖1B所示，插銷12係設置於導電基板11，並至少部分插銷12係自導電基板11之一側面S向外突出。其中，插銷12的材質係可包含金屬、石墨或複合材料。在本實施例中，插銷12的材質係以金屬為例。另外，為了後續之燃料電池組的組裝彈性，在其它的實施態樣中，插銷12的數量也可為複數。例如圖1C所示，其係以兩個插銷12為例，二個插銷12係分別設置於導電基板11的相鄰兩側(或可為相對兩側)。此外，插銷12的形狀可為直線型、L型或其它形狀，於此係以直線型為例。

另外，插銷12與導電基板11係可為一體成型，或者可如圖1D所示，導電基板11上可具有一凹槽111，而凹槽111可位於導電基板11之一側，且插銷12係可設置於凹槽111內。在本實施例中，如圖1D所示，凹槽111係位於導電基板11之上側，且插銷12係可嵌入凹槽111內，使得導電基板11之上表面仍為一平整的平面，且使插銷12自導電基板11之側面S向外突出。其中，係可以黏合方式將插銷12與導電基板11之凹槽111連接，以增加插銷12與導電基板11的連接強度。

另外，請參照圖2A及圖2B所示，其分別為不同實施態樣之燃料電池極板1a及1b的側視圖。

與圖1B之燃料電池極板1不同的是，圖1B之插銷12係設置於導電基板11之上側，並自導電基板11之上側向側面S延伸，且突出於側面S，但是圖2A之插銷12係設置於導電基板11a之下側，並自導電基板11a之下側向側面S延伸出，且突出於側面S，而圖2B之插銷12係設置於導電基板11b之內部，並自導電基板11b之內部向側面S延伸出，且突出於側面S。

此外，請參照圖3所示，可使用一與插銷12配合之一母插座P，並將突出於導電基板11的側面S之插銷12插入母插座P內，如此，可將燃料電池極板1之電力引出，以供量測之用。

請參照圖4所示，其為依據本發明較佳實施例之一種燃料電池2的側視圖。燃料電池2包括二燃料電池極板1、3以及一化電轉換模組21。

燃料電池極板1、3係彼此相對而設，並分別具有一導電基板11、31及至少一插銷12、32，插銷12、32係設置於導電基板11、31，且至少部分插銷12、32係自導電基板11、31之一側面S向外突出。在本實施例中，燃料電池極板1之插銷12係設置於導電基板11之上側，且部分插銷12自導電基板11之側面S向外突出，而燃料電池極板3之插銷32係設置於導電基板31的下側，且部分插銷32係自導電基板31之側面S向外突出。當然，也可如上述所示，將插銷12、32分別自導電基板11、31的其它位置向側面S延伸出，且突出於側面S。

化電轉換模組21係夾設於該等導電基板11、31之間。於此，化電轉換模組21係夾設於兩個相對設置的導電基板11、31之間。其中，化電轉換模組21可具有電解質材料，而電解質材料可例如包含鹼性(Alkaline)、質子交換膜(Proton Exchange Membrane，簡稱PEM)、磷酸(Phosphoric Acid)、熔融碳酸鹽(Molten Carbonate)，以及固態氧化物(Solid Oxide)等。於此，並不加以限定為何種電解質材料。

另外，為避免流動於兩個導電基板11、31之間的流體發生洩漏或是彼此混合的情形，燃料電池2更可包括一密封結構22，密封結構22係環設於化電轉換模組21的周緣並夾置於該等導電基板11、31之間，且頂抵該等導電基板11、31。

此外，燃料電池極板1的其它技術特徵可參照上述，另外，燃料電池極板3之技術特徵也請參照燃料電池極板1，於此均不再贅述。

因此，要量測燃料電池2之輸出電壓時，可如圖5所示分別以一母插座P插入插銷12及插銷32，並量測兩個母插座P之間的電壓差，即可得到燃料電池2之輸出電壓值。因此，本發明不僅結構簡單，且可簡化燃料電池的電壓量測工作。另外，也可將複數個燃料電池2組合成一燃料電池組，同樣具有結構簡單，且可簡化燃料電池組的電壓量測工作。

綜上所述，因依據本發明之一種燃料電池極板包括一導電基板以及至少一插銷。插銷係設置於導電基板，且至少部分插銷自導電基板之一側面向外突出。另外，燃料電池包括二燃料電池極板、一化電轉換模組以及一密封結構，其中燃料電池極板係彼此相對而設，並分別具有一導電基板及至少一插銷，插銷係設置於導電基板，且至少部分插銷自導電基板之一側面向外突出。化電轉換模組係夾設於該等導電基板之間，而密封結構係環設於該化電轉換模組的周緣並夾置於該等導電基板之間，且頂抵該等導電基板。藉此，使本發明不僅結構簡單，且可簡化燃料電池的電壓量測工作。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、1a、1b、3．．．燃料電池極板

11、11a、11b、31．．．導電基板

111．．．凹槽

12、32．．．插銷

2．．．燃料電池

21．．．化電轉換模組

22．．．密封結構

P．．．母插座

S．．．側面

圖1A及圖1B分別為本發明較佳實施例之一種燃料電池極板的立體圖及側視圖；

圖1C為本發明另一實施態樣之燃料電池極板的立體圖；

圖1D為本發明較佳實施例之一種燃料電池極板的立體分解圖；

圖2A及圖2B分別為不同實施態樣之燃料電池極板的側視圖；

圖3為本發明之燃料電池極板與母插座的配合示意圖；

圖4為本發明較佳實施例之一種燃料電池的側視圖；以及

圖5為本發明之燃料電池與母插座的配合示意圖。

1．．．燃料電池極板

11．．．導電基板

12．．．插銷

S．．．側面

Claims (10)

1. 一種燃料電池極板，包括：一導電基板；以及至少一插銷，係設置於該導電基板，且至少部分該插銷自該導電基板之一側面向外突出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燃料電池極板，其中該導電基板具有一凹槽，該插銷係設置於該凹槽內。
3. 如申請專利範圍第2項所述之燃料電池極板，其中該凹槽位於該導電基板之一側。
4. 如申請專利範圍第1項所述之燃料電池極板，其中至少部分該插銷係設置於該導電基板的一側或內部。
5. 如申請專利範圍第1項所述之燃料電池極板，其中當該插銷的數量為複數時，該等插銷的其中之二係分別設置於該導電基板之兩側。
6. 一種燃料電池，包括：二燃料電池極板，係彼此相對而設，並分別具有一導電基板及至少一插銷，該插銷係設置於該導電基板，且至少部分該插銷自該導電基板之一側面向外突出；一化電轉換模組，係夾設於該等導電基板之間；以及一密封結構，係環設於該化電轉換模組的周緣並夾置於該等導電基板之間，且頂抵該等導電基板。
7. 如申請專利範圍第6項所述之燃料電池，其中該導電基板具有一凹槽，該插銷係設置於該凹槽內。
8. 如申請專利範圍第7項所述之燃料電池，其中該凹槽位於該導電基板之一側。
9. 如申請專利範圍第6項所述之燃料電池，其中至少部分該插銷係設置於該導電基板的一側或內部。
10. 如申請專利範圍第6項所述之燃料電池，其中當該插銷的數量為複數時，該等插銷的其中之二係分別設置於該導電基板之兩側。