TW201340451A - 形成燃料電池層之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於平面基板中之導電路徑。各個具體實例提供一種在平面基板中形成一或多個導電路徑之方法，其中在路徑形成期間實質上未移除任何基板。在各個具體實例中，藉由避免在導電路徑形成期間移除基板，可有利地避免由殘餘基板材料引起之問題。在各個具體實例中，具有導電路徑之平面基板可用於製造平面燃料電池陣列。

Description

形成燃料電池層之方法 【優先權聲明】
本申請案主張2011年11月18日申請之題為「METHODS OF FORMING FUEL CELL LAYERS」之美國專利申請案第61/561,647號的優先權權益，該申請案以全文引用的方式併入本文中。
本發明之標的係關於製造平面燃料電池陣列之方法。
電化電池(諸如燃料電池)包括用於輸送帶電化學物種之路徑。來自電化學反應之離子經由離子交換膜(例如質子交換膜)輸送且電子在相鄰燃料電池之間轉移。在一些類型之電池中，用於質子傳導之路徑整合於燃料電池內，而用於電子傳導之路徑建立在相鄰燃料電池之間以提供燃料電池器件之正性電連接與負性電連接之電路。
正出現一類用於微燃料電池應用之燃料電池架構，其包括薄層燃料電池結構，其中鄰近的燃料電池以陣列形式彼此相鄰排列。燃料電池陣列可包括多個燃料電池，該等燃料電池之間具有導電路徑。對用於產生該燃料電池架構之改良型製造方法存在需要。
各個具體實例提供一種在平面基板中形成導電路徑之方法。該方法包括獲得及提供具有第一主面及第二主面以及第一體積之平面基板中之至少一者。該基板包括至少一 個離子導電區域。該方法包括在該平面基板之該至少一個離子導電區域中形成至少一個孔。該孔在第一主面與第二主面之間延伸。該孔界定具有第二體積之有孔平面基板，該第二體積與第一體積實質上相同。該方法亦包括在有孔平面基板之孔中安置導電材料，從而得到在第一主面與第二主面之間延伸的導電路徑。將導電路徑密封於基板中，使得基板在第一主面與第二主面之間實質上為氣密的。
各個具體實例提供一種在平面基板中形成導電路徑之方法。該方法包括獲得及提供具有第一主面及第二主面之平面基板中的至少一者。該基板包括至少一個離子導電區域。該基板包括在平面基板之至少一個離子導電區域中產生至少一個孔。該孔在第一主面與第二主面之間延伸。在孔形成期間實質上未移除任何基板。該方法包括在該孔中安置導電材料以產生包括導電材料之導電路徑。該導電路徑在第一主面與第二主面之間延伸。將導電路徑密封於基板中，使得基板在第一主面與第二主面之間實質上為氣密的。
各個具體實例提供一種在平面基板中形成導電路徑之方法。該方法包括獲得及提供具有第一主面及第二主面以及第一體積之平面離子導電基板中的至少一者。該基板包括至少一個離子導電區域。該方法包括在該平面基板之該至少一個離子導電區域中形成至少一個孔。該孔在第一主面與第二主面之間延伸。該孔界定具有第二體積之有孔平面基板，該第二體積與第一體積實質上相同。該方法包括 在有孔平面基板之孔中安置導電材料，從而得到在第一主面與第二主面之間延伸的導電路徑。該平面基板包括上部第一體積及下部第一體積，該上部第一體積包括第一主面且該下部第一體積包括第二主面。該有孔平面基板包括上部第二體積及下部第二體積，該上部第二體積包括第一主面且對應於上部第一體積且該下部第二體積包括第二主面且對應於下部第一體積。第一上部體積與第二上部體積實質上相同。第一下部體積與第二下部體積實質上相同。將導電路徑密封於基板中，使得基板在第一主面與第二主面之間實質上為氣密的。
在一種習知的產生穿過基板之導電路徑的方法中，可移除基板材料以形成孔口且可將導電材料置放於孔口中，從而產生殘餘基板材料小塊，此可能會成為問題。舉例而言，殘餘材料可能在一或多個點處仍附著於基板，從而產生不均勻或變形的表面。在另一實例中，殘餘材料可能阻塞或以別的方式妨礙工具或器件。在另一實例中，殘餘材料可能在基板上或機器上的其他位置積聚且可能會引起各種問題。在一個實例中，基板表面上之殘餘材料可能在加壓步驟後變為與基板表面融合，從而不利地影響基板性質。在另一種習知的產生穿過基板之導電路徑的方法中，可使用諸如雷射切除之方法移除基板材料。然而，與雷射處理有關的大量熱量可能會不利地改變基板之局部性質，諸如機械特性或電特性。
本發明之各個具體實例與其他燃料電池層或其他在基 板中形成導電路徑之方法相比提供某些優點。出乎意料的是，本發明之具體實例實現在不移除基板材料之情況下形成穿過基板平面之導電路徑。因此，本發明之各個具體實例可允許避免當移除材料以形成穿過基板之導電路徑時可能出現的問題。在一些實例中，具體實例可允許避免殘餘材料(例如「孔屑」)阻塞工具或器件，或避免殘餘材料在多個位置處積聚。在一些實例中，具體實例可允許避免所形成之孔附近的區域內基板之性質發生變化。藉由避免與移除基板材料有關的問題，各個具體實例提供與其他方法相比更簡單且更有效的在基板中形成導電路徑之方法。藉由不移除材料，各個具體實例與其他方法相比浪費的材料較少。在一些具體實例中，藉由不移除材料，可更簡單地獲得具有導電路徑之密封基板，其中基板經密封以免液體洩漏或氣體洩漏。在一些具體實例中，導電材料或包括導電材料之夾鉗或預成型結構可在薄膜上提供壓力或密封力。在一些具體實例中，支撐導電材料之預成型結構可允許使用更多種類的導電材料。
在某些具體實例中，在大體上連續的基板片中形成導電路徑可避免為其他方法所需要的異質材料與較大接合界面之接合。舉例而言，一些類型之電解質材料難以與其他材料良好接合，此為在使用電解質條裝配燃料電池時會有的嚴重問題；在藉由使用本發明之具體實例在基板中形成導電路徑的一些實例中，可避免該等困難。
在未必按比例繪製的圖式中，相同數字在若干視圖中始終描述實質上相同的成分。具有不同字母字尾之相同數字表示實質上相同的成分之不同例子。該等圖式通常以舉例方式，但不帶限制性地說明本文件中論述之各個具體實例。
貫穿以下說明，闡述特定細節以便更透徹地理解本發明。然而，可在無該等特定細節下實踐本發明。在其他情況下，未展示或詳細描述熟知元件以避免不必要地混淆本發明。圖式以舉例方式展示可實踐本發明之特定具體實例。可在不偏離本發明之範疇情況下組合該等具體實例、利用其他元件或作出結構或邏輯變化。因此，說明書及圖式應以說明性而非限制性的含義來理解。
本文件中所參考之所有公開案、專利案及專利文件均以全文引用的方式併入本文中，就如同其個別地以引用的方式併入一般。當本文件中與該等以引用的方式併入之文獻中出現用法不一致時，併入之參考文獻中之用法應認為對本文件中之用法的補充；對於不可協調的不一致性，以本文件中之用法為準。
在本文件中，術語「一」用於包括一個(種)或一個(種)以上，其與「至少一個(種)」或「一或多個(種)」之任何其他例子或用法無關。在本文件中，除非另有說明，否則術語「或」用於指代非獨占性的，或，以至於「A、B或C」包括「僅A」、「僅B」、「僅C」、「A及B」、「B及C」、「A及C」及「A、B及C」。術語「上方」或「頂部」及「下 方」或「底部」用於描述與複合物之中心有關的兩個不同方向且術語「上部」及「下部」可用於描述複合物之兩個不同表面。然而，該等術語僅出於易於描述的目的而使用且不應理解為固定所述具體實例之燃料電池層之定向。在隨附態樣或技術方案中，術語「第一」、「第二」及「第三」等僅用作標示詞，且不意欲對其對象施以數字要求。應瞭解，本文件中明確揭示之任何數值範圍均應包括所明確揭示之範圍之任何子集，就如同該等子集範圍亦被明確揭示一般；舉例而言，所揭示之範圍1至100、或小於或等於100但大於或等於1亦應包括範圍1至80、2至76、或屬於1與100之間的任何其他數值範圍。
複合層架構(包括根據本發明方法可用作複合層之電化電池陣列(諸如燃料電池層))之多個實例描述於共同讓渡之美國專利申請公開案第2011/0003229號(2009年2月27日申請之PCT申請案第PCT/CA/09/00253號且題為ELECTROCHEMICAL CELL AND MEMBRANES RELATED THERETO)中，其揭示內容以全文引用的方式併入本文中。
可藉由提供包括複數個離子導電成分及複數個導電成分之複合基板來構築包括複數個單位電池之燃料電池層。該種基板可例如藉由明確地自離子導電膜薄片移除材料以形成一或多個孔，接著用導電材料填充該等孔從而產生一或多個穿過該薄片之各別電路徑來提供。該類方法之實例描述於共同讓渡之2010年3月25日申請且題為FUEL CELL LAYER,FUEL CELL SYSTEM AND METHOD FOR FABRICATING THE FUEL CELL LAYER之美國專利申請公開案第2011/0236785中，其揭示內容以全文引用的方式併入本文中。在微型燃料電池之情況下，通常需要孔較小，使得填充材料無需跨越較大間隙。可使用導電通道作為互連以電連接鄰近的單位燃料電池。可能需要該等路徑自一個主要表面穿過基板到達相對表面。
本發明方法允許在連續薄片材料中藉由對該薄片材料進行穿孔來形成穿過平面之導電路徑。此方法與先前技術方法不同，先前技術方法自基板移除材料而留下明顯的孔洞。連續薄片材料可為均勻質子導電材料、質子導電材料與介電材料之複合物、或質子導電材料與介電材料(材料表面上或材料表面附近安置有導電區域)之複合物。藉由最小化單位電池互連所需之區域，可最大化燃料電池之總有效面積。
本發明方法可避免產生小孔屑，該等小孔屑會阻塞工具或在使用機械衝頭移除材料時引起平面外變形(out of plane distortion)。本發明方法亦可避免產生在使用切除技術移除材料時會有的改變連續薄片之機械特性的表面及區域效應。該等後果使得後續加工步驟(諸如加壓)難以完成。因此，本發明方法最小化連續薄片材料之變形或其機械特性之變化。
定義
如本文中所用，「催化劑」係指幫助起始反應或增加反應速率而本身無變化或消耗之材料或物質。催化劑層可包 括任何類型之適用於相關應用的電催化劑。催化劑或催化劑層可包括純鉑、碳載鉑(carbon supported platinum)、鉑黑、鉑釕、鉑鈷、鈀、銅、氧化錫、氧化矽、鎳、金、石墨、碳黑與一或多種黏合劑之混合物。黏合劑可包括離子聚合物、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚醯胺、氟聚合物及其他聚合物材料，且可為薄膜、粉末或分散液。聚醯亞胺之實例包括Kapton®。氟聚合物之實例為PTFE(聚四氟乙烯)或Teflon®。其他氟聚合物包括PFSA(全氟磺酸)、FEP(氟化乙丙烯)、PEEK(聚伸乙基醚酮)及PFA(全氟烷氧基乙烯)。黏合劑亦可包括PVDF(聚偏二氟乙烯)粉末(例如Kynar®)及二氧化矽粉末。黏合劑可包括聚合物或離子聚合物之任何組合。碳黑可包括任何合適的細粉狀碳材料，諸如乙炔炭黑、碳粒子、碳片、碳纖維、碳針、奈米碳管及碳奈米粒子中之一或多者。
如本文中所用，「塗層」係指安置於複合層表面上的導電薄層。舉例而言，塗層可為催化劑層或電極，諸如陽極及陰極。
如本文中所用，「複合層」或「複合物」係指包括至少兩個具有一定厚度之表面的層，其中在該等表面之間界定一或多個離子導電通道及一或多個導電通道。可藉由界定具有不同尺寸、形狀、密度或配置之離子導電通道及導電通道來改變複合物之不同區域中複合層之離子導電性及導電性。可例如藉由選擇性處理非離子導電薄片以形成離子導電區域來形成複合層，如例如共同讓渡之2005年2月2 日申請且題為MEMBRANES AND ELECTROCHEMICAL CELLS INCORPORATING SUCH MEMBRANES之美國專利第7,378,176號中所描述，其揭示內容以全文引用的方式併入本文中。複合層可能不能透過或實質上不能透過流體(例如氣體或液體)。複合層可包括介電材料。複合層能夠在複合層之整個空間範圍內提供所需導電性、離子導電性、透氣性及機械強度特性，或在複合層之不同區域提供不同程度之所需導電性、離子導電性、透氣性及機械強度特性。複合層可用作基板。可應用本發明方法的適合複合層可包括本文中所描述之複合層及以引用方式併入本文中之任何專利文獻中所描述之任何複合層且包括或可包括安置於複合層之一個或兩個主要表面上或附近的塗層。
如本文中所用，「介電材料」係指展現可忽略不計之導電性的物質。介電材料可例如用作基板。應瞭解，介電材料可包括離子導電材料、非離子導電材料或其組合。離子導電材料之實例包括任何適用於既定應用之離子聚合物或電解質，諸如離子交換聚合物(亦即NafionTM)、鹼性溶液、酸性溶液、磷酸、鹼金屬碳酸鹽及氧化物離子導電陶瓷。非離子導電材料之實例包括聚合物，諸如聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚伸乙基醚酮、聚醯亞胺、聚醯胺、氟聚合物及其他聚合物薄膜。聚醯亞胺之實例包括KaptonTM薄膜。氟聚合物之實例為PTFE(聚四氟乙烯)或TeflonTM薄膜。其他氟聚合物包括PFSA(全氟磺酸)、FEP(氟化乙丙烯)及PFA(全氟烷氧基乙烯)。介電材料亦可包括增強型複合 材料(諸如玻璃纖維)、任何合適的非聚合物材料(諸如矽或玻璃)及其組合。介電材料可包括電解質。電解質可為固體電解質膜。
如本文中所用，「電化學反應層」係指發生電化學反應之區域。電化學反應層可包括充當電化學反應中之陽極、陰極或其兩者之材料或成分。電化學反應層可包括電極材料、催化劑材料、導電材料、透氣材料及水活性物質(亦即親水性物質及疏水性物質)，且可包括結構添加劑以提供機械耐久性。可最佳化電化學反應層之組成以促進反應。
如本文中所用，「電極區域」、「電極材料」或「電極」係指充當電化學反應中之陽極、陰極或其兩者之材料或成分。電極區域可包括催化劑。電極區域可包括純鉑、鉑黑、碳載鉑、鈀、銅、鎳、金、編織型及非編織型碳纖維紙、碳紙、碳黑混合物、碳粉、石墨粉、膨脹石墨、導電黏著劑(諸如填充石墨之環氧樹脂)、導電底塗劑(諸如填充石墨之NafionTM)、NafionTM或其組合。電極區域亦可包括微孔層。微孔層為起到促進電極中之熱、水及電傳遞以及提供電極中之結構支撐之功能的成分。微孔層可包括石墨粉、碳粉、碳針、奈米碳管、石墨片、石墨針、氧化錫、氧化矽及黏合劑。黏合劑可包括離子聚合物、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚醯胺、氟聚合物及其他聚合物材料，且可為薄膜、粉末或分散液。聚醯亞胺之實例包括KaptonTM。氟聚合物之實例為PTFE(聚四氟乙烯)或TeflonTM。其他氟聚合物包括PFSA(全氟烷氧基乙烯)。黏 合劑亦可包括PVDF(聚偏二氟乙烯)粉末(例如KynarTM)及二氧化矽粉末。黏合劑可包括聚合物或離聚物之任何組合。該種微孔層之實例包括呈經塗佈之碳紙及經塗佈之碳纖維紙形式的市售微孔層。電極區域可包括如共同讓渡之2010年12月23申請之題為「PERFORMANCE ENHANCING LAYERS FOR FUEL CELLS」的PCT申請公開案第WO 2011/079378中所描述之效能增強層，其揭示內容以全文引用的方式併入本文中。電極區域可以塗層形式安置於複合層表面上。「電極區域」及「電極」在本文中可互換地使用。
如本文中所用，「電子傳導成分」或「導電成分」係指提供導電路徑之複合層之成分。電子傳導成分可提供導電路徑，例如自複合層之一個表面穿過複合物達到複合層之相對表面。電子傳導成分包括一或多種導電材料，例如金屬、發泡金屬、含碳材料、導電陶瓷、導電聚合物、石墨、填充石墨之環氧樹脂、填充金屬之環氧樹脂、膨脹石墨、碳、填充碳之環氧樹脂、其組合及其類似物。
如本文中所用，「電解質膜」係指提供離子導電路徑之複合層之成分。離子導電成分包括離子導電材料，諸如基於氟聚合物之離子導電材料或基於烴之離子導電材料。電解質膜在本文中亦可稱為「電解質」或「離子導電成分」。必須使離子導電路徑相互間隔開，使得質子沿每一路徑流動而非自一個路徑跳躍至另一路徑，從而具有在各別離子導電路徑中流動之作用。
如本文中所用，「平面」係指具有確定延伸及空間方向 或位置之二維假想表面。舉例而言，矩形塊可具有三個彼此正交的平面。舉例而言，可使用大於或小於90度之角度彼此相對地界定平面。
如本文中所用，「燃料電池陣列」係指複數個個別單位電池。可在一片離子交換膜材料或其他基板上形成複數個電池或該複數個電池可藉由以特定方式裝配多個成分來形成。陣列可形成為任何合適幾何形狀。燃料電池陣列中之個別單位電池可經由導電通道電連接。舉例而言，導電通道可連接單位燃料電池之陽極與鄰近的單位燃料電池之陰極以產生串聯電連接。燃料電池之平面陣列之實例描述於共同擁有之2005年2月2日申請且題為ELECTROCHEMICAL CELLS HAVING CURRENT CARRYING STRUCTURES UNDERLYING ELECTROCHEMICAL REACTION LAYERS之美國專利申請公開案第2005/0250004號中，其揭示內容以全文引用的方式併入本文中。陣列中之燃料電池亦可符合其他平面表面，諸如管道(如圓柱形燃料電池中)。或者或另外，陣列可包括可適應多種幾何形狀之可撓性材料。
如本文中所用，「實質上」係指大部分或主要，如至少約50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%或至少約99.999%。
如本文中所用，「離子導電性」係指傳導離子之材料。
如本文中所用，「質子傳導性」係指傳導質子之材料。
圖1A至1D說明本發明方法之一個具體實例之連續圖 示，其展示安置於基板中之導電材料之橫截面圖。基板可為任何合適基板。基板可為連續薄片。基板可為離子導電基板。基板可包括至少一個離子導電性區域。在一些實例中，基板之離子導電區域可傳導質子。在一些具體實例中，基板可為複合層，其包括離子導電層與另一層或其他層之混合物。離子導電基板、或基板之離子導電區域之厚度可小於10 μm或其厚度可為約10 μm、20 μm、30 μm、40 μm、50 μm、60 μm、70 μm、80 μm、90 μm、100 μm、110 μm、120 μm、130 μm、140 μm或約150 μm或150 μm以上。舉例而言，離子導電基板、或基板之離子導電區域之厚度可為約25 μm至約50 μm，或為約10 μm至約100 μm。
基板可包括至少一個離子導電性區域。離子導電性區域可為質子傳導性區域。該區域可為任何合適區域。基板可具有第一主面及第二主面。基板可具有第一體積。基板可為平面基板。平面基板為在一個尺寸上較薄之基板。平面基板可為可撓性或剛性的且其可為平坦的或彎曲的。平面基板可具有平面變形且仍視為平面基板。
圖1A說明基板102之一部分，其包括第一側面120(主面)及第二側面122(主面)。圖1B說明基板102中由機械工具110形成之破裂區域或孔104。該孔可為任何合適孔。機械工具110可在基板102之表面中產生不規則開口(諸如底部附近具有小孔之凹口狀形狀)而非具有頂部至底部對稱性之開口。可使用任何合適工具來形成開口。舉例而言，工具中用於產生該種開口之部分的直徑可小於約50 μm、 100 μm、200 μm、300 μm、400 μm、500 μm、600 μm、700 μm、800 μm、900 μm、1000 μm或大於約1000 μm。在一些實施例中，產生開口之工具不具有恆定直徑而是為錐形或以其他方式經圖案化，如表面上具有有槽面或表面上具有螺旋狀凸起。在多個實施例中，工具可被固定或可圍繞軸旋轉。
可在基板中形成一或多個開口。可一次形成一個開口，或可同時形成若干個開口。在一些具體實例中，可同時形成約2個、5個、10個、20個、50個、100個、200個、300個、500個或約1000個或1000個以上孔。可使用多種機械工具來形成開口，諸如在薄片轉換(sheet conversion)中用於產生穿孔薄片之工具及其類似物。其他實例包括鋼尺模具、穿孔模具及針腳模具(pin dies)。具有多個針腳之模具可在基板102中產生多個不規則開口。可形成具有每吋達至約50個針腳之針腳間距的典型模具。該種模具可經產生而具有排列成單一一列或多列之針腳，以一次產生一個以上開口集合。在一個實施例中，包括多個單位燃料電池之燃料電池陣列(諸如圖4中說明之燃料電池陣列)可包括約1000至約4000個開口。
工具可自一個主要表面穿過基板達到相對表面。可推動工具穿過基板達到任何合適深度。在一些具體實例中，尖端上方工具之直徑可增加、保持恆定或為其組合；視工具形狀而定，可選擇進入基板之深度以獲得所需孔尺寸。在其他具體實例中，工具亦為插入開口中之導電材料，諸 如夾鉗或下文描述之其他具體實例。在其他具體實例中，工具載有導電元件(例如導電細線)，使得可選擇工具之插入深度，使得在移除工具前將導電元件載運至孔中到達合適深度。
在各個具體實例中，在實質上不自基板移除材料之情況下形成在基板中形成之孔以產生開口。儘管在孔形成期間可能移除極少量的材料，但並未藉由自孔移除核心部分來形成孔，因此所移除之材料均不為核心狀塊狀物(「孔屑」)。在一些具體實例中，藉由使用錐形或針形器具形成孔洞來實現避免移除材料，其中器具尖端穿過基板，且器具在尖端後有較寬部分來使該孔變寬。隨著尖端移動穿過基板，在孔形成時可能自孔內側刮去少量材料；然而，少量材料的移除使得在產生開口時實質上並未自基板移除材料。此外，平面基板可能藉由穿孔力而移動，引起孔周圍形成凹口形狀。在其他具體實例中，最小化平面基板由穿孔力引起之移動，使得幾乎不形成或不形成凹口形狀。
在一種表示孔形成期間未移除材料之方法中，在孔形成之前，基板具有第一體積，且在孔形成後，基板具有第二體積，其中第二體積與第一體積約相同。在一些具體實例中，可以任何合適方式界定第一體積，涵蓋基板之總體積之任何部分，只要該體積涵蓋整個產生孔之基板部分即可。類似地，可以任何合適方式界定第二體積，只要其對應於第一體積即可。第二體積可藉由當自約正交方向觀察時呈現基板之與第一體積相同的橫截面區域來與第一體積 對應。在一些具體實例中，可緊密環繞形成孔之區域周圍界定體積。在其他具體實例中，可在形成孔之區域周圍廣泛地界定體積。當形成孔包括形成基板之平面之凹口或其他變形部分時，該體積可包括全部變形部分。在一些具體實例中，第二體積為第一體積之約90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.9%、99.99%、99.999%、99.9999%、99.99999%或99.99999%以上，或約100%。
在各個具體實例中，由於孔形成而移除之總材料量可較小或實質上未移除材料；然而，在一些實施例中，在形成孔及實質上相等的第一體積及第二體積後，基板性質之變化會引起其收縮或膨脹，使得總體積大於或小於原始體積。此外，在各個具體實例中，向基板中添加導電材料會引起材料總體積大於原始(第一)體積或第二體積。第一體積與第二體積之間的比較可說明由孔形成引起的體積變化，其中可在孔形成及撤回穿孔器具後不久(諸如在孔形成及撤回穿孔器具後立即)量測第二體積；應瞭解，孔形成後可發生基板體積或總體積之其他變化(諸如體積增加)。
本發明之各個具體實例亦避免產生「懸掛孔屑」，例如懸掛於孔邊緣或導電路徑邊緣之殘餘量之基板材料。懸掛孔屑通常包括形成穿過基板之孔洞時移除之核心，其中核心仍然連接至所形成之孔洞之周邊附近的基板之某一部分。懸掛孔屑可由在基板中移除核心以產生孔洞而產生。如上文所描述，各個具體實例藉由避免移除核心來避免產 生懸掛孔屑。實情為，使用尖端穿過基板，該尖端避免將核心推出基板，該核心可在基板外懸掛於孔洞邊緣。
如上文所描述，孔洞形成過程可移動基板材料，從而在平面基板中產生凹口狀形狀。藉由僅使基板變形而不移除材料或使材料移動至孔洞外部成為懸掛孔屑，可避免由懸掛孔屑引起之問題。在一種描述孔形成期間材料之可能位移但不存在核心移除及位移之方法中，可設想基板在孔形成之前及孔形成之後均具有上部體積及下部體積，其中孔洞形成之前及孔洞形成之後上部體積及下部體積實質上相同。孔洞形成前基板之上部體積及下部體積對應於孔洞形成後基板之上部體積及下部體積。對於「對應」，上部體積與下部體積之間的分隔線可始終存在於約相同的基板厚度比例下(除孔位置外)；對於由於孔形成而變形之平面基板，孔附近的上部體積與下部體積之間的分隔線可能彎曲。相反，對於因孔形成而移除材料之基板，由於損失材料，孔形成後之上部體積及下部體積不同。對於孔洞形成前與孔洞形成後基板之上部體積及下部體積實質上相同，孔洞形成後之上部體積及下部體積可為孔洞形成前上部體積及下部體積之90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.9%、99.99%、99.999%、99.9999%或約99.99999%或99.99999%以上，或約100%。
可經由任何合適方法將基板固定在適當位置。在一些實施例中，當模具對準基板102時，可在固定器中將基板102固定在適當位置。固定器可包括配對特徵以限制或防止 基板在被穿孔時偏移，例如圖1C說明置放於基板102之第一側面120、第二側面122或該兩側上之導電材料106(其可包括催化劑材料)。導電材料可呈例如漿料形式。導電材料可一次安置於一個開口中或同時安置於多個開口中。
因為材料已由於開口形成而移動，加壓經加工之板將傾向於將移動之材料推回其原始位置。此使得能夠更容易地實現基板之重密封。可使用任何合適壓機(例如軸壓機、液壓機、機械式壓機、肘節壓機或旋轉壓機)完成加壓，且可在任何合適壓力(例如約50 psi至約200 psi)下加壓任何合適時間(例如1分鐘至10分鐘)。可在加壓板時進行加熱，溫度視基板之熔點及所用材料之導電特徵而定。舉例而言，可在約50℃與約200℃之間，或約80℃與約160℃之間，或約130℃與約180℃之間，或約80℃與約130℃之間的溫度下進行加熱。
圖1D說明加壓組合後之基板102及導電材料106。加壓或以其他方式處理基板及導電材料為視情況選用之步驟；在一些具體實例中，存在加壓或其他處理，在其他具體實例中，不存在加壓或其他處理。在一些具體實例中，在無加壓步驟或其他處理下將導電元件充分密封至基板中(基板實質上不透氣)。在其他具體實例中，可加壓或以其他方式處理離子導電層以密封該層。在諸如圖1中展示之具體實例中，加壓可使基板平坦化且將導電材料壓至孔中使得其平坦且密封，從而使得所得導電路徑及周圍薄膜為氣密性。在加壓期間，迫使導電材料粒子進入破裂區域。 因為破裂性質，可產生足夠大的有助於所得電互連中之所需穿過平面的傳導性(through-plane conductivity)之區域。當形成多個彼此緊鄰之該等互連時，可形成整體低電阻電互連特徵。
所得導電路徑及導電路徑周圍的基板實質上為氣密的。所得具有導電路徑之基板之氣密性使得能夠在各種合適壓力下包括基板之燃料電池提供氣體燃料。對於實質上氣密之薄膜，其無須為100%氣密。舉例而言，一些氣體分子可在足夠長時間內在充分高壓下經薄膜洩漏。然而，應最小化氣體洩漏，使得基板可有效用於燃料電池中。舉例而言，在約15 psig壓力下，小於約0.3 sccm氣體自基板一側洩漏至另一側。舉例而言，在約5 psig、10 psig、15 psig、20 psig、25 psig、30 psig、35 psig、40 psig、45 psig、50 psig、55 psig下或在約60 psig壓力下，小於約0.001 sccm、0.005 sccm、0.01 sccm、0.05 sccm、0.1 sccm、0.2 sccm、0.3 sccm、0.4 sccm、0.5 sccm、0.6 sccm、0.7 sccm、0.8 sccm、0.9 sccm、1.0 sccm、5 sccm、10 sccm、20 sccm、50 sccm、100 sccm、500 sccm或小於1000 sccm氣體自基板一側洩漏至另一側；其中測試洩漏之表面積為約0.001 cm2、0.005 cm2、0.01 cm2、0.05 cm2、0.1 cm2、1.0 cm2、1.5 cm2、2 cm2、5 cm2、10 cm2、50 cm2、100 cm2、150 cm2、200、500 cm2或約1000 cm2。在一些具體實例中，洩漏率可為約0.0667 sccm/cm或0.0667 sccm/cm以下。在一些具體實例中，總洩漏率可為約0.0032 g/h或0.0032 g/h以下。在一些具體實例中，任何單 一點處之洩漏率可為約sccm或3 sccm以下或約0.016 g/h或0.016 g/h以下。
在各個具體實例中，可在將電極材料(未圖示)安置於基板102上之前或之後進行形成孔之步驟。在一些具體實例中，在形成電互連後，可在孔104附近的電極材料層上或上方塗覆其他導電或密封層。可添加任何合適數目之其他層，該等其他層可具有任何合適材料以及任何合適厚度及合適形狀。
在本發明之一些具體實例中，可使用導電成分穿過基板，例如導電成分穿過工具。在一些具體實例中，如上文所描述，穿過工具可載有導電成分，例如穿過工具可為針狀器具且導電成分可呈例如導電細線形式。圖2A至2D說明本發明方法之一個具體實例的連續圖示，其展示離子導電層(其中安置有導電細線)之橫截面圖。
在圖2A中，基板202之一部分與圖1A中之基板102之一部分類似。在各個具體實例中，基板(諸如基板202)可為例如離子導電層；在其他具體實例中，基板202可經選擇性處理以形成離子導電區域之層，或某些部分選擇性轉化為相對更高離子導電狀態之層，例如藉由選擇性水解納菲薄膜(Nafion)前驅體樹脂。該轉化過程可在製程中任何合適時間進行，諸如在將導電路徑嵌入基板中之前或之後進行。在一些具體實例中，基板之尺寸可在其呈離子導電性較低或非離子導電形式時更穩定，在一些具體實例中，當使用某些製造方法時，此可提供益處。可使用任何 合適技術將基板材料轉化為相對離子導電狀態以形成離子導電通道。作為非限制性實施例，可藉由將基板片之某些區域選擇性暴露於化學物質、輻射、熱或其類似物來形成離子導電通道。可使用遮罩將基板片之某些區域選擇性暴露於化學物質、輻射、熱或其類似物。亦可使用其他微影、蝕刻及/或印刷電路板製造技術。在一個特定具體實例中，其中非離子導電性材料為Nafion®之樹脂前驅體，將離子導電通道之選擇位置中的非離子導電性材料轉化為離子導電性材料可包含遮罩基板片且藉由暴露於水來選擇性水解薄片之某些區域。藉由選擇性轉化基板材料而形成之離子導電薄膜可適於向合適的特定應用提供具有不同離子導電性及/或力學特徵之不同空間薄膜區域。
在圖2A中，基板202之一部分與圖1A中之基板102之一部分類似。離子導電層202可具有第一側面220及第二側面222。如圖2B中所示，載有導電細線206之工具210可穿過離子導電層202。如熟習此項技術者可容易地瞭解，可使用習知縫合技術將導電細線安置於孔中。可使用直徑為例如約50 μm至約300 μm之針來插入導電細線。當離子導電層202包括水解樹脂時，在一些具體實例中，如上文所論述，可對其尺寸穩定之未水解之樹脂前驅體(其隨後可水解)施用本發明方法。在圖2C中，暴露離子導電層202之兩個側面220及222上的細線206，從而形成導電路徑。導電細線可由任何合適數目之纖維構成，且纖維可包括任何合適導電材料。導電細線206可由多個極薄纖維構成且 因此在加壓時可改變其橫截面形狀。在一些具體實例中，在無加壓步驟或其他處理下將導電元件充分密封至基板中(基板實質上不透氣)。在其他具體實例中，可加壓或以其他方式處理離子導電層以密封該層。可選擇導電細線之特徵及縫合處之間距以獲得電效能與機械耐久性之最佳組合。舉例而言，導電細線可包括碳纖維細線、包括用於促進傳導性之金屬(諸如貴金屬)之細線或其類似物。
圖3A至3B說明由圖2之具體實例形成之導線之橫截面圖。藉由產生一條如圖所示穿過平面之導電路徑，穿過平面連接之總橫截面積可顯著增加，從而促進電效能改良。可在基板302之相對側面上暴露圖3A中導電細線之部分，例如以迴路306及308形式。如圖3B中所示，可切割該等部分以產生具有多個暴露纖維端316之各別導電路徑，可藉由合適輥壓、梳理及加壓方法使該等暴露纖維端平鋪於離子導電層302之表面322上。暴露多個纖維端可增加傳導性。
圖4展示具有由本發明方法形成之導電通道之平面燃料電池陣列的示意圖。單一細線可橫跨離子導電薄膜層之寬度，或可實施任何合適圖案。細線在基板102中形成迴路306。一旦單一細線橫跨一條線，則可切割迴路以暴露多個纖維端。
圖5A至5B說明本發明方法之一個具體實例之連續圖示，其展示由一或多個預成型結構化夾持元件510夾持之離子導電層502之橫截面圖，該一或多個預成型結構化夾 持元件510具有一或多個突起530，該一或多個突起530具有一或多個導電層506。舉例而言，一或多個導電層可位於預成型元件之任何合適部分上，從而在平面燃料電池陣列之合適電極之間形成有效電連接。預成型結構化元件可具有與基板之平面大約平行的表面且可具有一或多個與基板之平面大約正交的突起530。突起可為任何合適形狀。舉例而言，突起中插穿基板之末端可點狀。舉例而言，突起可具有大體上圓柱形形狀，使得大部分突起可具有實質上相同直徑。在一些具體實例中，離子導電層可包括一或多個塗層。圖5A及5B說明離子導電層502之橫截面圖，其在其第一側面520上具有塗層516且在其第二側面522上具有塗層518。塗層可包括電極或催化劑材料。塗層可包括不連續區域512及514。一或多個燃料電池層中之不連續區域之實例描述於共同讓渡之2008年12月22日申請且題為ELECTROCHEMICAL CELL ASSEMBLIES INCLUDING A REGION OF DISCONTINUITY之美國專利公開案第2009/0162722號中，其揭示內容以全文引用的方式併入本文中。預成型結構化夾持元件510可與經塗佈之離子導電層或其上之不連續區域對準。一或多個導電層506可與基板上之相鄰導電層形成電連接。因此，預成型元件可提供簡單及有效的產生穿過基板之導電路徑以製造平面燃料電池陣列之方法。
預成型結構化夾持元件可具有足夠大的導電表面與可經適當安置從而可與所需導電層產生優良電連接。在一些 實施例中，藉由突起或平行面上之塗層形成導電表面。在一些實施例中，藉由突起形成導電表面，該突起係由導電材料本身形成或由平行面形成，該等平行面係由導電材料本身形成。在一些具體實例中，藉由傳導性塗層與由傳導性材料形成之表面或突起之組合提供傳導性。導電表面可存在於一或多個突起之任何合適部分上、一或多個平行面之任何合適部分上或其兩者上。在一些實施例中，平行面之面積或突起之尺寸可足以與基板產生界面區域，該界面區域中形成氣密密封。在一些具體實例中，預成型元件之兩個平行面之間的壓力可有助於提供氣密密封，且在一些實施例中可提供除本文中所描述以外的其他壓力優點。在一個實施例中，一或多個具有導電層506之突起530可穿過離子導電薄膜502且與離子導電層之相對側面上的接收夾鉗540接觸。在一些實施例中，接收夾鉗具有適當尺寸之導電表面，其可接觸突起之導電表面或基板上之導電層，而在其他具體實例中，接收夾鉗不具有導電表面。在一些實施例中，可使用工具部分或完全形成孔，隨後可使突起穿過該孔。在各個具體實例中，結構化夾持元件可具有突起530，該等突起530無傳導性但僅執行結構功能，諸如保持頂部夾持元件與底部夾持元件之間的壓力。當使用時，在一些實施例中，預成型結構化夾持元件可定位於兩個燃料電池之陽極區域與陰極區域之間的重疊區域上方且接著進行加壓使得導電突起穿過離子導電薄膜以產生自一表面個至相對表面的導電路徑，例如自一個燃料電池之陽 極至另一個相鄰燃料電池之陰極。突起530可形成頂部結構成分510與接收夾鉗540之間的機械連接，從而將其固定在適當位置同時其上的導電表面可提供穿過平面之導電性。突起530與相應接收夾鉗540之配對使得可在穿過平面之導電突起附近的基板上施加靜態壓力負載。
在一些具體實例中，預成型結構化夾持元件可使基板(諸如離子導電薄膜)與燃料電池系統之另一成分(諸如流體歧管)結合。此可消除對用於結合多個成分之其他附著劑之需要。流體歧管之實例描述於共同讓渡之2009年3月26日申請且題為FUEL CELL SYSTEMS INCLUDING SPACE-SAVING FLUID PLENUM AND RELATED METHODS之美國專利公開案第2009/0081493中，其揭示內容以全文引用的方式併入本文中。
預成型結構化夾持元件可延伸跨越燃料電池層之全寬度，或如圖6C所示，可安裝一列多個較短夾持元件610及接收夾鉗元件640。夾持元件可以任何認為適用於整體電化電池系統設計的合適及便利圖案排列，其中夾持構件區域選擇性產生導電性以產生適用於特定燃料電池設計之組合夾鉗及電互連組態。圖6A說明具有多個突起630a及630b之頂部預成型結構化夾持元件610之橫截面圖，該等突起630a及630b具有導電塗層606。頂部夾持元件610可穿過基板602或可部分或完全插入預選穿過之基板602中。基板602可具有第一塗層616及第二塗層618以及不連續區域612及614。頂部夾持元件610可與一或多個接收夾持元 件640耦合以形成一或多個導電路徑。單一接收夾持元件640可與一或多個頂部夾持元件610耦合。單一頂部夾持元件610可與一或多個接收夾持元件640耦合。在一個實施例中，頂部元件之主體為非導電性，頂部元件之突起630具有導電塗層，且多個突起630形成互連，該等互連電連接鄰近的單位燃料電池。
在一些實施例中，預成型結構可由導電或非導電材料組成。舉例而言，預成型結構可由塑膠或金屬組成。在一些實施例中，在結構表面上沈積導電材料可提供結構上之導電表面。在預成型結構由導電材料形成之實施例中，沈積導電材料可使預成型結構之導電性更高。當安裝時，可在相鄰燃料電池之陰極與陽極之間形成低電阻導電路徑。在一些實施例中，預成型結構可進一步包括密封構件以提供防止擊穿突起周圍發生洩漏之方法。密封構件可為任何合適形狀且可由任何合適材料製成。舉例而言，密封構件可呈橡膠環或墊圈形式，其安裝於基板與預成型結構元件之平行面之間或安裝於另一合適位置。
在本發明之一些具體實例中，燃料電池層包括一或多個效能增強層。該等效能增強層之實例描述於上文參考之共同讓渡之PCT國際公開申請案第WO2011/079378號中。圖6B說明具有第一側面620及第二側面622之離子導電薄膜602之橫截面圖。第一塗層616及效能增強層636可安置於具有不連續區域612之第一側面620上方及其附近。第二塗層618可安置於具有不連續區域614之第二側面622 上方及其附近。具有突起630(具有導電塗層606)之頂部夾持元件610可穿過離子導電薄膜及效能增強層(或部分或完全插入預先形成之孔中)且可與底部夾持元件640接觸。
圖7A至7B說明本發明方法之一個具體實例之連續圖示，其展示離子導電層702之橫截面圖，該離子導電層702具有安置於其第一側面720上的電極材料層716及安置於第二側面722上的電極材料層718。層716及層718分別具有不連續區域712及不連續區域714。不連續區域712及714可為狹長形(例如帶狀)，或其可為其他形狀。在圖7A中，離子導電層702可與遮蓋物或插入物710對準，該遮蓋物或插入物710包括導電部分738及非導電部分739。非導電部分739可為介電質部分。遮蓋物710可為任何合適材料，例如遮蓋物710可為塑膠或介電材料，其經選擇性塗佈以使所需部分具有導電性。遮蓋物710可為狹長形(例如帶狀)或任何其他合適形狀，通常該形狀與不連續區域712之形狀匹配。遮蓋物可沿燃料電池層之整個寬度延伸或可提供多個較短遮蓋物(與圖6C中所示之多個較短夾持元件類似)。因為遮蓋物710含有導電區域及非導電區域，因此可省略位於基板上之相鄰單位燃料電池之間的非導電間隙。此可降低形成燃料電池陣列之複雜性。
離子導電層702亦可與流體歧管層750對準，該流體歧管層750包括導電部分748及非導電部分749。在一些實施例中，非導電部分749可為介電質部分。在圖7B中，使 遮蓋物710與離子導電層702之一個表面720接近同時使流體歧管層750與離子導電層702之相對表面722接近。導電材料706穿過遮蓋物710、一部分離子導電層702及一部分流體歧管層750。導電材料706可呈例如導電細線形式。在此實施例中，遮蓋物710及歧管層750充當夾持元件(不存在形成離子導電層702中之開口的突起)。因此遮蓋物710及歧管層750使夾持負載分散跨越離子導電層702之表面，從而在一些實施例中可降低對其他夾持成分之需求或無需其他夾持成分。導電細線706延伸穿過離子導電層702。可將細線706拉緊以獲得夾持力。可適當選擇細線緊密度以產生所需量夾持力使得例如產生氣密密封。或者，可在使遮蓋物與離子導電層702之表面接近前將導電材料插入遮蓋物710中。
圖8說明本發明之在基板中形成導電路徑之方法的一個具體實例之方塊流程圖。在方法800中，在階段860中在基板中形成開口。在階段870中，將導電材料安置於基板之開口中。在階段890中，加壓基板，從而形成自基板之第一側面延伸至第二側面的導電路徑。加壓基板所需的壓力可例如介於約50 psi至約200 psi之間。可藉由固化步驟、退火步驟或其組合實現基板之加壓。加壓、固化及退火可連續進行或同時進行。
上述描述意欲為說明性而非限制性的。可使用其他具體實例，諸如由一般熟習此項技術者在閱讀上述描述後使用。又，在以上實施方式中，可將各種特徵歸於一起以簡 化本發明。此不應解釋為未主張之所揭示特徵意欲為任何技術方案所必需。實情為，發明標的可能在於並非特定揭示之具體實例之所有特徵。因此，以下技術方案據此併入實施方式中，其中各技術方案本身均作為獨立具體實例。應參考隨附申請專利範圍以及該申請專利範圍所賦予之等效形式之完整範疇來確定本發明之範疇。
其他具體實例
本發明提供以下例示性具體實例，其編號不應理解為表示重要性程度：
具體實例1提供一種形成導電路徑之方法，其包括：獲得及提供具有第一主面及第二主面以及第一體積之平面基板中的至少一種，該基板包括至少一個離子導電區域；在該平面基板之該至少一個離子導電區域中形成至少一個孔，該孔在第一主面與第二主面之間延伸且界定具有第二體積之有孔平面基板，該第二體積與該第一體積實質上相同；及在該有孔平面基板之該孔中安置導電材料，從而得到在第一主面與第二主面之間延伸的導電路徑；其中將導電路徑密封於基板中，使得基板在第一主面與第二主面之間實質上為氣密的。
具體實例2提供如具體實例1之方法，其中在不形成一或多個懸掛孔屑之情況下形成孔。
具體實例3提供如具體實例1至2中任一項之方法，其中該方法包括製造電化電池之方法。
具體實例4提供如具體實例1至3中任一項之方法， 其中該離子導電區為質子導電區。
具體實例5提供如具體實例1至4中任一項之方法，其中該形成過程及該安置過程實質上同時進行。
具體實例6提供如具體實例1至5中任一項之方法，其中穿孔元件實質上同時進行形成過程及安置過程。
具體實例7提供如具體實例1至6中任一項之方法，其進一步包括加壓基板或向基板添加新材料而足以密封基板，使得基板在第一主面與第二主面之間實質上為氣密的。
具體實例8提供如具體實例7之方法，其中加壓基板包括至少在沈積導電材料之位置處向基板之第一主面及第二主面施加壓力。
具體實例9提供如具體實例7至8中任一項之方法，其中加壓基板可使在第一主面與第二主面之間延伸的導電路徑在達至約15 psi之氣體壓力下密封。
具體實例10提供如具體實例7至9中任一項之方法，其中加壓基板包括輥壓基板。
具體實例11提供如具體實例1至10中任一項之方法，其中安置過程包括塗佈、插入、加壓及沈積中之至少一者。
具體實例12提供如具體實例1至11中任一項之方法，其中該導電路徑電連接相鄰燃料電池之陽極與陰極。
具體實例13提供如具體實例1至12中任一項之方法，其中該導電材料包括催化劑。
具體實例14提供如具體實例1至13中任一項之方法，其中該導電材料係選自粉末、液體溶液、細線、預成型結 構化元件及無孔成分。
具體實例15提供如具體實例14之方法，其中該導電材料為細線，其中在形成在第一主面與第二主面之間延伸的導電路徑後，其中延伸至基板外部的至少一部分細線可用於與一或多個電極之連接。
具體實例16提供如具體實例1至15中任一項之方法，其中預成型結構化元件包括導電材料。
具體實例17提供如具體實例16之方法，其中預成型結構化元件在平面基板中形成孔。
具體實例18提供如具體實例16至17中任一項之方法，其中該預成型結構化元件包括至少兩個平行面。
具體實例19提供如具體實例16至18中任一項之方法，其中該預成型結構化元件進一步包括密封構件。
具體實例20提供如具體實例1至19中任一項之方法，其中在安置過程後，選擇性處理基板之一或多個區域，使得該一或多個區域之離子導電性增加。
具體實例21提供一種形成導電路徑之方法，其包括：提供及獲得具有第一主面及第二主面之平面基板中之至少一者，該基板包括至少一個離子導電區域；在該平面基板之該至少一個離子導電區域中形成至少一個孔，其中該孔在第一主面與第二主面之間延伸，其中在孔形成期間實質上未移除任何平面基板；及在孔中安置導電材料，得到包括導電材料之導電路徑，其中導電路徑在第一主面與第二主面之間延伸；其中將導電路徑密封於基板中，使得基板 在第一主面與第二主面之間實質上為氣密的。
具體實例22提供一種形成導電路徑之方法，其包括：獲得及提供具有第一主面及第二主面以及第一體積之平面離子導電基板中之至少一者，該基板包括至少一個離子導電區域；在該平面基板之該至少一個離子導電區域中形成至少一個孔，該孔在第一主面與第二主面之間延伸且界定具有第二體積之有孔平面基板，該第二體積與該第一體積實質上相同；及在該有孔平面基板之該孔中安置導電材料，得到在第一主面與第二主面之間延伸的導電路徑；其中該平面基板包括上部第一體積及下部第一體積，該上部第一體積包括第一主面且該下部第一體積包括第二主面，且其中該有孔平面基板包括上部第二體積及下部第二體積，該上部第二體積包括第一主面且對應於上部第一體積且該下部第二體積包括第二主面且對應於下部第一體積，其中第一上部體積與第二上部體積實質上相同，其中第一下部體積與第二下部體積實質上相同；其中將導電路徑密封於基板中，使得基板在第一主面與第二主面之間實質上為氣密的。
具體實例23提供如具體實例1至22中任一項或任何組合之裝置或方法，其視情況經組態，以便可獲得、使用或選擇所有所述元件或選項。
圖1A至1D說明本發明方法之具體實例的連續圖示。
圖2A至2C說明本發明方法之具體實例的連續圖示。
圖3A說明由本發明方法之具體實例形成的導線。
圖3B說明由本發明方法之具體實例形成的一系列導電路徑。
圖4說明具有由本發明方法之具體實例形成之導線的離子導電層。
圖5A至5B說明本發明方法之具體實例的連續圖示。
圖6A說明本發明方法之具體實例。
圖6B說明應用於包括效能增強層之離子導電膜之本發明方法的具體實例。
圖6C說明包括由本發明方法之具體實例形成之預成型結構成分的離子導電層。
圖7A至7B說明本發明方法之具體實例的連續圖示。
圖8說明本發明方法之方塊流程圖。
102‧‧‧基板
104‧‧‧破裂區域/孔
106‧‧‧導電材料
110‧‧‧機械工具
120‧‧‧第一側面
122‧‧‧第二側面

Claims (10)

  1. 一種形成導電路徑之方法，其包含：獲得及提供具有第一主面及第二主面以及第一體積之平面基板中之至少一者，該基板包含至少一個離子導電區域；在該平面基板之該至少一個離子導電區域中形成至少一個孔，該孔在該第一主面與該第二主面之間延伸且界定具有第二體積之有孔平面基板，該第二體積與該第一體積實質上相同；及在該有孔平面基板之該孔中安置導電材料，從而得到在該第一主面與該第二主面之間延伸的該導電路徑；其中將該導電路徑密封於該基板中，使得該基板在該第一主面與該第二主面之間實質上為氣密的。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在不形成一或多個懸掛孔屑之情況下形成該孔。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中該形成過程及該安置過程實質上同時進行。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之方法，其進一步包含加壓該基板或向該基板添加新材料而足以密封該基板，使得該基板在該第一主面與該第二主面之間實質上為氣密的。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之方法，其中安置過程包括塗佈、插入、加壓及沈積中之至少一者。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之方法，其 中該導電路徑電連接相鄰燃料電池之陽極與陰極。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之方法，其中該導電材料包含催化劑。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之方法，其中該導電材料係選自粉末、液體溶液、細線、預成型結構化元件及無孔成分。
  9. 一種形成導電路徑之方法，其包含：提供及獲得具有第一主面及第二主面之平面基板中之至少一者，該基板包含至少一個離子導電區域；在該平面基板之該至少一個離子導電區域中產生至少一個孔，其中該孔在該第一主面與該第二主面之間延伸，其中在孔形成期間實質上未移除任何該平面基板；及將導電材料安置於該孔中以得到包含該導電材料之導電路徑，其中該導電路徑在該第一主面與該第二主面之間延伸；其中將該導電路徑密封於該基板中，使得該基板在該第一主面與該第二主面之間實質上為氣密的。
  10. 一種形成導電路徑之方法，其包含：獲得及提供具有第一主面及第二主面以及第一體積之平面離子導電基板中之至少一者，該基板包含至少一個離子導電區域；在該平面基板之該至少一個離子導電區域中形成至少一個孔，該孔在該第一主面與該第二主面之間延伸且界定具有第二體積之有孔平面基板，該第二體積與該第一體積 實質上相同；及將導電材料安置於該有孔平面基板之該孔中以得到在該第一主面與該第二主面之間延伸的該導電路徑；其中該平面基板包含上部第一體積及下部第一體積，該上部第一體積包括該第一主面且該下部第一體積包括該第二主面，且其中該有孔平面基板包含上部第二體積及下部第二體積，該上部第二體積包括該第一主面且對應於該上部第一體積且該下部第二體積包括該第二主面且對應於該下部第一體積，其中該第一上部體積與該第二上部體積實質上相同，其中該第一下部體積與該第二下部體積實質上相同；其中將該導電路徑密封於該基板中，使得該基板在該第一主面與該第二主面之間實質上為氣密的。
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