TW201820691A - 具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構 - Google Patents

具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構 Download PDF

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Abstract

一種具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構；陽極電極板係由第一密封件之一第一密封結構將第一入口部、第一出口部，以及氣體流道面彼此隔離；陰極電極板係由第二密封件之一第二密封結構將陰極電極板之第二入口部、第二出口部，以及氣體流道面彼此隔離；藉此可填補薄膜電極組與雙極板間空隙，避免燃料氣體與氧化劑洩漏。

Description

具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構
本發明係有關於一種具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，尤其是指一種適用於燃料電池之金屬雙極板結構，可有效使燃料電池內的燃料氣體、氧化劑，以及冷卻劑等均勻分布於特定之氣體流道面，並進一步配置有創新設計之密封件，能完整密封燃料電池間之空隙，避免燃料氣體與氧化劑洩漏，提升密封完整性，以達到提升金屬雙極板之耐腐蝕性能、機械強度，以及燃料電池之使用壽命者。
按，由於傳統石化能源已漸漸耗盡，且石化能源之利用容易對生態環境產生重大的衝擊，因此，發展低汙染且具高發電效率的能源利用方式，已成為各國政府最重要的課題；在各種已發展的新能源利用方式中，較常見的有太陽能電池、生化能源，以及燃料電池等，其中燃料電池約60%的高發電效率與低污染性，使其備受矚目；燃料電池係為一種直接將化學能轉換為電能的發電裝置，所使用的燃料可以是甲醇、乙醇、氫氣或其他碳氫化合物，再藉由氧氣作為氧化劑以產生電能，而在此電化學反應過程中則會生成水為反應副產物；與傳統發電方式比較，燃料電池具有低汙染、低噪音，以及高能量轉換效率等優點，且由於燃料電池係直接由燃料氧化產生電能，因此其放電電流可以隨著燃料供應量增加而增大，且只要持續供給燃料及氧氣，便可持續發電，因此沒有電力衰竭及充電的問題，而成為極具前瞻性的乾淨能源。
基本上，燃料電池主要是由一薄膜電極組(Membrane Electrode Assembly，簡稱MEA)及電極板所構成，薄膜電極組為燃料電池之核心，作為電化學反應之功用，而電極板係影響燃料電池商業化的關鍵因素之一，電極板的材料、流場結構或加工成本等均存在許多亟待解決的問題；習用的電極板材料主要有石墨、複合碳材與金屬基材，針對石墨與複合碳材形成的電極板而言，雖具有導電性與耐腐性的優點，然而其製程複雜、耗費工時，且以該等材料製成的電極板厚度無法低於3毫米，不利於燃料電池之微型化；而對於金屬基材所形成的電極板而言，雖具有厚度薄、質量輕，可縮減燃料電池體積及質量等優點，然而由於燃料電池的燃料係藉由電極板的流道進行運輸，因此流道的運輸能力直接影響燃料電池的產電效能。
然而，由於燃料電池所使用的燃料與氧化劑係為氫氣與氧氣之氣體態樣，而冷卻液則為液體態樣，因此，當燃料、氧化劑，以及冷卻液在陽極電極板與陰極電極板等雙極板之流道流動時，必須使用密封件(seal)密封薄膜電極組與兩個雙極板間的間隙，以避免燃料、氧化劑，以及冷卻液洩漏。
另，傳統的陽極電極板或陰極電極板設計上氣體流道係與氣體進出口直接相通，因此在與傳統之密封件組裝時，進出口端係必須額外貼合一金屬片作為補強，以能夠乘載陽極與陰極之電極板組合時產生的壓合力道，避免損壞之風險，然，此方法卻使組裝過程更加複雜，亦會增加組裝不良而洩漏的機會，因此，減少傳統密封件於組合上之缺失即係目前燃料電池的雙極板結構所要改善之方向。
今，發明人即是鑑於上述之傳統密封件於實際實施與應用時仍存在有諸多缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。
本發明主要目的為提供一種具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，尤其是指一種用於密封燃料電池之陽極電極板與陰極電極板等雙極板之墊片結構，有效填補薄膜電極組與陽極電極板與陰極電極板等雙極板間的空隙，達到避免燃料氣體與氧化劑之洩漏，確保薄膜電極組位置之穩定。
為了達到上述實施目的，本發明人提出一種具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，係至少包括有一陽極電極板，以及一陰極電極板；陽極電極板係具有以沖壓加工成型之氣體流道面與設置於氣體流道面二側端之第一入口部與第一出口部，其中第一入口部係與第一出口部呈二次鏡面翻轉對稱；氣體流道面具有複數條流道以供氫氣流動，其中氫氣係由第一入口部之一氫氣入口端進入，並經由一氫氣進氣歧道流入流道後，經由一氫氣排氣歧道排出至第一出口部之一氫氣出口端；其中第一入口部係亦設有一冷卻劑進入歧道以及一氧氣入口端；第一出口部係亦設有一冷卻劑流出歧道以及一氧氣出口端；陰極電極板係具有以沖壓加工成型之氣體流道面與設置於氣體流道面二側端之第二入口部與第二出口部；氣體流道面具有複數條流道以供氧氣流動，其中氧氣係由第二入口部之一氧氣入口端進入，並經由一氧氣進氣歧道流入流道後，經由一氧氣排氣歧道排出至第二出口部之一氧氣出口端；其中第二入口部係亦設有一冷卻劑進入歧道以及一氫氣入口端；第二出口部係亦設有一冷卻劑流出歧道以及一氧氣出口端；一第一密封件，係具有三隔間組成之一第一密封結構，並相對應設於陽極電極板，且第一密封結構係將陽極電極板之第一入口部、第一出口部，以及氣體流道面彼此隔離，與第一入口部疊合處係形成第一引流凹槽以提供引流氫氣；以及一第二密封件，係具有三隔間組成之一第二密封結構，並相對應設於陰極電極板，且第二密封結構係將陰極電極板之第二入口部、第二出口部，以及氣體流道面彼此隔離，與第二入口部疊合處係形成第一引流凹槽以提供引流氧氣。
如上所述的具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，第一密封件之材料係選自鐵氟龍或射出成型之樹脂材料等其中之一種。
如上所述的具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，第一密封件之厚度係介於0.4毫米至0.8毫米之間。
如上所述的具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，第二密封件之材料係選自鐵氟龍或射出成型之樹脂材料等其中之一種。
如上所述的具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，第二密封件之厚度係介於0.4毫米至0.8毫米之間。
如上所述的具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，陽極電極板與陰極電極板間係以焊接方式達到流場之密封。
如上所述的具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，焊接方式係為雷射焊接。
本發明更進一步提供一種燃料電池，係依據上述之具優化密封件之燃料電池雙極板結構中的一陽極電極板與一陰極電極板而焊接之兩組雙極板、一第一密封件，以及一第二密封件分別設置於習知之薄膜電極組(MEA)之二側端，兩組雙極板係反轉相對設置，雙極板間之設置係依序為第一密封件、薄膜電極組以及該第二密封件，以形成一燃料電池單元，且將複數個燃料電池單元串接，以形成一燃料電池。
如上所述的燃料電池，第一密封件係設置於雙極板之陽極電極板之一端，第二密封件係設置於雙極板之陰極電極板之一端。
藉此，本發明之具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構係藉由設置在陽極電極板與陰極電極上，且以鐵氟龍薄板切割成型或樹脂材料射出成型之第一密封件與第二密封件，以填補薄膜電極組與陽極、陰極金屬雙極板間之空隙，達到避免燃料氣體與氧化劑之洩漏，確保薄膜電極組位置之穩定；此外，本發明之具優化密封件之燃料電池雙極板結構係將冷卻液流道部分直接使用雷射焊接法以達到流場之密封，陽極與陰極金屬雙極板接合之外圈接觸面為焊接處，當氣體出入口與兩金屬雙極板外框焊道完成時，就可達到密封目的，避免冷卻液體的洩漏，並具有支撐以加強整體電池結構的作用。
本發明之目的及其結構設計功能上的優點，將依據以下圖面所示之較佳實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。
首先，請參閱第一、二圖所示，為本發明具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構其一較佳實施例之陽極電極板結構俯視圖，以及陰極電極板結構俯視圖，其中本發明具優化密封件之燃料電池雙極板結構係至少包括有：
一陽極電極板(1)，係具有以沖壓加工成型之氣體流道面(11)與設置於氣體流道面(11)二側端之第一入口部(12)與第一出口部(13)，其中第一入口部(12)係與第一出口部(13)呈二次鏡面翻轉對稱；氣體流道面(11)具有複數條流道(111)以供氫氣流動，其中氫氣係由第一入口部(12)之一氫氣入口端(121)進入，並經由一氫氣進氣歧道(112)流入流道(111)後，經由一氫氣排氣歧道(113)排出至第一出口部(13)之一氫氣出口端(131)；其中第一入口部(12)係亦設有一冷卻劑進入歧道(122)以及一氧氣入口端(123)；第一出口部(13)係亦設有一冷卻劑流出歧道(132)以及一氧氣出口端(133)；此外，陽極電極板(1)係由金屬材質所製成，最佳之金屬材質係為不鏽鋼板，板材厚度係介於0.1mm~0.2mm之 間，最佳係為0.15mm，而陽極電極板(1)的總面積係為202.7cm2 ，流道伸度係為0.5mm，流道寬度係為1mm，總反應面積係為132cm2 ；
一陰極電極板(2)，係具有以沖壓加工成型之氣體流道面(21)與設置於氣體流道面(21)二側端之第二入口部(22)與第二出口部(23)，其中第二入口部(22)係與第二出口部(23)呈二次鏡面翻轉對稱；氣體流道面(21)具有複數條流道(211)以供氧氣流動，其中氧氣係由第二入口部(22)之一氧氣入口端(223)進入，並經由一氧氣進氣歧道(212)流入流道後，經由一氧氣排氣歧道(213)排出至第二出口部(23)之一氧氣出口端(233)；其中第二入口部(22)係亦設有一冷卻劑進入歧道(222)以及一氫氣入口端(221)；第二出口部(23)係亦設有一冷卻劑流出歧道(232)以及一氧氣出口端(233)；此外，陰極電極板(2)係由金屬材質所製成，最佳之金屬材質係為不鏽鋼板，板材厚度係介於0.1mm~0.2mm之間，最佳係為0.15mm，而陰極電極板(2)的總面積係為202.7cm2 ，流道伸度係為0.5mm，流道寬度係為1mm，總反應面積係為132cm2 ；
一第一密封件(14)，係具有三隔間組成之一第一密封結構(141)，並相對應設於陽極電極板(1)，且第一密封結構(141)係將陽極電極板(1)之第一入口部(12)、第一出口部(13)，以及氣體流道面(11)彼此隔離，與第一入口部(12)之疊合處係可以形成第一引流凹槽(124)，使外部之氫氣能夠被導入；再者，第一密封件(14)之材料係選自鐵氟龍或射出成型之樹脂材料等其中之一種；此外，第一密封件(14)之厚度係介於0.4毫米~0.8毫米之間；在本發明其一較佳實施例中，第一密封件(14)之材料係以射出成型之樹脂材料所構成，以利後續大量生產之所需，而第一密封件(14)之厚度係設計為0.6毫米；以及
一第二密封件(24)，係具有三隔間組成之一第二密封結構(241)，並相對應設於陰極電極板(2)，且第二密封結構(241)係將陰極電極板(2)之第二入口部(22)、第二出口部(23)，以及氣體流道面(21)彼此隔離，與第二入口部(22)之疊合處係可以形成第二引流凹槽(224)，使外部之氧氣能夠被導入；再者，第二密封件(24)之材料係選自鐵氟龍或射出成型之樹脂材料等其中之一種；此外，第二密封件(24)之厚度係介於0.4毫米~0.8毫米之間；在本發明其一較佳實施例中，第二密封件(24)之材料係以射出成型之樹脂材料所構成，以利後續大量生產之所需，而第二密封件(24)之厚度係設計為0.6毫米。
此外，陽極電極板(1)、陰極電極板(2)間或冷卻液流道部分係以焊接方式達到流場之密封，最佳係以雷射焊接之方式達成，陽極電極板(1)與陰極電極板(2)接合之外圈接觸面為焊接處，當氣體出入口與兩金屬雙極板外框焊道完成時，就可達到密封目的，避免冷卻液體的洩漏，並具有支撐以加強整體電池結構的作用，因此其焊接品質至關重要，使用雷射焊接之優勢係得以顯現。
再者，請再參閱第三圖所示，為本發明具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構其一較佳實施例之燃料電池單元堆疊示意圖，其中本發明係進一步提供一種燃料電池，燃料電池係由複數個燃料電池單元(3)所串接而成，其中燃料電池單元(3)係包括一習知之薄膜電極組(31)、由一陽極電極板(1)及一陰極電極板(2)焊接之兩組雙極板(32)、一第一密封件(14)，以及一第二密封件(24)，兩組雙極板(32)係反轉相對設置，雙極板(32)間之設置依序為第一密封件(14)、薄膜電極組(31)以及第二密封件(24)；此外，第一密封件(14)係設置於雙極板(32)之陽極電極板(1)之一端，第二密封件(24)係設置於雙極板(32)之陰極電極板(2)之一端。
請再一併參閱第四圖所示，為本發明具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構其一較佳實施例之引流凹槽剖面示意圖，其中當陽極電極板(1)與陰極電極板(2)反轉相對疊合時，燃料氣體之氫氣係由氫氣入口端(121、221)進入，再經由氫氣進氣歧道與下方之陰極電極板(2)間的間隙進入陽極電極板(1)之氣體流道面(11)，第四圖中之黑色箭頭所示之路徑即為燃料氣體之氫氣所行進之路線。
再者，如第五圖所示，為本發明具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構其一較佳實施例之燃料電池單元剖面示意圖，此為氧氣入口端(123、223)之部分，陽極電極板(1)與陰極電極板(2)疊合後之雙極板(32)，其中供氣體流通之流道(111、211)中的箭號即為表示氧氣從入口端進入後的流動方向，而第一密封件(14)及第二密封件(24)則會完整密合，以防止氣體洩漏。
根據上述之具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構於實際實施時，首先，本發明之陽極電極板(1)與陰極電極板(2)係以金屬材質製成，最佳之金屬材質係為不鏽鋼板，不鏽鋼板之板材厚度係介於0.1mm~0.2mm之間，最佳係為0.15mm，總面積係為202.7cm2 ，流道伸度係為0.5mm，流道寬度係為1mm，總反應面積係為132cm2 ，使用之加工方式係利用沖壓成型壓出所要的氣體流道；其中，陽極電極板(1)係具有以沖壓加工成型之氣體流道面(11)與設置於氣體流道面(11)二側端之第一入口部(12)與第一出口部(13)，其中第一入口部(12)係與第一出口部(13)呈二次鏡面翻轉對稱；氣體流道面(11)具有複數條流道(111)以供氫氣流動，其中氫氣係由第一入口部(12)之一氫氣入口端(121)進入，並經由一氫氣進氣歧道(112)流入流道(111)後，經由一氫氣排氣歧道(113)排出至第一出口部(13)之一氫氣出口端(131)；其中第一入口部(12)係亦設有一冷卻劑進入歧道(122)以及一氧氣入口端(123)；第一出口部(13)係亦設有一冷卻劑流出歧道(132)以及一氧氣出口端(133)；再者，陰極電極板(2)係具有以沖壓加工成型之氣體流道面(21)與設置於氣體流道面(21)二側端之第二入口部(22)與第二出口部(23)，其中第二入口部(22)係與第二出口部(23)呈二次鏡面翻轉對稱；氣體流道面(21)具有複數條流道(211)以供氧氣流動，其中氧氣係由第二入口部(22)之一氧氣入口端(223)進入，並經由一氧氣進氣歧道(212)流入流道後，經由一氧氣排氣歧道(213)排出至第二出口部(23)之一氧氣出口端(233)；其中第二入口部(22)係亦設有一冷卻劑進入歧道(222)以及一氫氣入口端(221)；第二出口部(23)係亦設有一冷卻劑流出歧道(232)以及一氧氣出口端(233)；
又第一密封件(14)，係具有三隔間組成之一第一密封結構(141)，並相對應設於陽極電極板(1)，且第一密封結構(141)係將陽極電極板(1)之第一入口部(12)、第一出口部(13)，以及氣體流道面(11)彼此隔離，與第一入口部(12)之疊合處係可以形成第一引流凹槽(124)，使外部之氫氣能夠被導入；其中第一密封件(14)之材料係以射出成型之樹脂材料所構成，以利後續大量生產之所需，而第一密封件(14)之厚度係設計為0.6毫米；再者，第二密封件(24)，係具有三隔間組成之一第二密封結構(241)，並相對應設於陰極電極板(2)，且第二密封結構(241)係將陰極電極板(2)之第二入口部(22)、第二出口部(23)，以及氣體流道面(21)彼此隔離，與第二入口部(22)之疊合處係可以形成第二引流凹槽(224)，使外部之氧氣能夠被導入；其中第二密封件(24)之材料係以射出成型之樹脂材料所構成，以利後續大量生產之所需，而第二密封件(24)之厚度係設計為0.6毫米。第一密封件(14)與第二密封件(24)疊合後必須比薄膜電極組(MEA)略厚，以承受封裝壓力之變形量，並可有效達到密封之狀態。
最後，實際應用之燃料電池係將複數個燃料電池單元(3)串接，以形成一燃料電池，獲得足夠發電功率，於燃料電池單元(3)中，係由一陽極電極板(1)及一陰極電極板(2)焊接成雙極板(32)，互相貼合之陽極電極板(1)的氣體流道面(11)與陰極電極板(2)的氣體流道面(21)係交錯形成複數個空缺，而空缺係形成供冷卻劑流通之冷卻劑流道，亦即利用陽極電極板(1)之氣體流道面(11)與陰極電極板(2)之氣體流道面(21)的背面，也就是陽極電極板(1)與陰極電極板(2)的外側，當陽極電極板(1)與陰極電極板(2)的外側互相疊合時，電極板與電極板接觸的地方會產生阻隔，非接觸的空缺則產生通道提供冷卻劑之液體流動，即是所謂的冷卻劑流道，陽極電極板(1)與陰極電極板(2)疊合後產生的柵格狀空間可以善加運用成為冷卻劑流通的通道，而冷卻劑流場希望盡可能達到最大面積來提升冷卻效果，同時接點處也必須夠多以承受燃料電池壓迫組裝的壓力，因此陽極電極板(1)與陰極電極板(2)等金屬雙極板係具有靈活與細膩的設計，可同時滿足冷卻需求與提供較高的重量功率密度；再者，製作一燃料電池單元(3)，取兩組貼合後的雙極板(32)、一第一密封件(14)，以及一第二密封件(24)，將兩組雙極板(32)反轉相對設置，雙極板(32)間之設置依序為第一密封件(14)、薄膜電極組(31)以及第二密封件(24)；此外，第一密封件(14)係設置於雙極板(32)之陽極電極板(1)之一端，第二密封件(24)係設置於雙極板(32)之陰極電極板(2)之一端，而複數個燃料電池單元(3)串接即可形成一燃料電池；其中，第一密封件(14)與第二密封件(24)疊合後必須比薄膜電極組(31)(MEA)略厚，以承受封裝壓力之變形量，並可有效達到密封之狀態，且第一密封件(14)及第二密封件(24)能完整密封燃料電池間之空隙，避免燃料氣體與氧化劑洩漏，提升密封完整性；而第一密封件(14)與第二密封件(24)除了能夠提升密封的完整性，與雙極板(32)疊合時，相對應的第一入口部(12)或第二入口部(22)會形成第一引流凹槽(124)及第二引流凹槽(224)，讓外部之氣體得以被引入進行反應。
由上述之實施說明可知，本發明具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構與現有技術相較之下，本發明具有以下優點：
1.本發明之具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構係藉由設置在陽極電極板與陰極電極上，且以鐵氟龍薄板切割成型或樹脂材料射出成型之第一密封件與第二密封件，以填補薄膜電極組與陽極、陰極金屬雙極板間之空隙，達到避免燃料氣體與氧化劑之洩漏，確保薄膜電極組位置之穩定，相較於傳統之密封件組裝時，進出口端係必須額外貼合一金屬片作為補強，使組裝過程更加複雜，亦會增加組裝不良而洩漏的機會，本發明係能為更簡化組裝過程及提升密封完整性，並達到良好的機械強度，能提升燃料電池的使用壽命。
2.本發明之具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構所使用的第一密封件與第二密封件與雙極板疊合時，相對應的第一入口部或第二入口部會形成引流凹槽，以提供氣體的流入，取代先前氣體流道與氣體進出口直接相通的部分，且相較之下，更降低了洩漏的可能。
3.本發明之具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構係將冷卻液流道部分直接使用雷射焊接法以達到流場之密封，陽極與陰極金屬雙極板接合之外圈接觸面為焊接處，當氣體出入口與兩金屬雙極板外框焊道完成時，就可達到密封目的，避免冷卻液體的洩漏，並具有支撐以加強整體電池結構的作用。
綜上所述，本發明具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
(1)‧‧‧陽極電極板
(11)‧‧‧氣體流道面
(111)‧‧‧流道
(112)‧‧‧氫氣進氣歧道
(113)‧‧‧氫氣排氣歧道
(12)‧‧‧第一入口部
(121)‧‧‧氫氣入口端
(122)‧‧‧冷卻劑進入歧道
(123)‧‧‧氧氣入口端
(124)‧‧‧第一引流凹槽
(13)‧‧‧第一出口部
(131)‧‧‧氫氣出口端
(132)‧‧‧冷卻劑流出歧道
(133)‧‧‧氧氣出口端
(14)‧‧‧第一密封件
(141)‧‧‧第一密封結構
(2)‧‧‧陰極電極板
(21)‧‧‧氣體流道面
(211)‧‧‧流道
(212)‧‧‧氧氣進氣歧道
(213)‧‧‧氧氣排氣歧道
(22)‧‧‧第二入口部
(221)‧‧‧氫氣入口端
(222)‧‧‧冷卻劑進入歧道
(223)‧‧‧氧氣入口端
(224)‧‧‧第二引流凹槽
(23)‧‧‧第二出口部
(231)‧‧‧氫氣出口端
(232)‧‧‧冷卻劑流出歧道
(233)‧‧‧氧氣出口端
(24)‧‧‧第二密封件
(241)‧‧‧第二密封結構
(3)‧‧‧燃料電池單元
(31)‧‧‧薄膜電極組
(32)‧‧‧雙極板
第一圖：本發明具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構其一較佳實施例之陽極電極板結構俯視圖
第二圖：本發明具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構其一較佳實施例之陰極電極板結構俯視圖
第三圖：本發明具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構其一較佳實施例之燃料電池單元堆疊示意圖
第四圖：本發明具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構其一較佳實施例之引流凹槽剖面示意圖
第五圖：本發明具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構其一較佳實施例之燃料電池單元剖面示意圖

Claims (9)

  1. 一種具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，係至少包括有： 　　一陽極電極板，係具有以沖壓加工成型之氣體流道面與設置於該氣體流道面二側端之第一入口部與第一出口部，其中該第一入口部係與該第一出口部呈二次鏡面翻轉對稱；該氣體流道面具有複數條流道以供氫氣流動，其中該氫氣係由該第一入口部之一氫氣入口端進入，並經由一氫氣進氣歧道流入該等流道後，經由一氫氣排氣歧道排出至該第一出口部之一氫氣出口端；其中該第一入口部係亦設有一冷卻劑進入歧道以及一氧氣入口端；第一出口部係亦設有一冷卻劑流出歧道以及一氧氣出口端； 　　一陰極電極板，係具有以沖壓加工成型之氣體流道面與設置於該氣體流道面二側端之第二入口部與第二出口部，其中該第二入口部係與該第二出口部呈二次鏡面翻轉對稱；該氣體流道面具有複數條流道以供氧氣流動，其中該氧氣係由該第二入口部之一氧氣入口端進入，並經由一氧氣進氣歧道流入該等流道後，經由一氧氣排氣歧道排出至該第二出口部之一氧氣出口端；其中該第二入口部係亦設有一冷卻劑進入歧道以及一氫氣入口端；第二出口部係亦設有一冷卻劑流出歧道以及一氧氣出口端； 　　一第一密封件，係具有三隔間組成之一第一密封結構，並相對應設於該陽極電極板，且該第一密封結構係將該陽極電極板之第一入口部、第一出口部，以及該氣體流道面彼此隔離，與該第一入口部之疊合處係形成第一引流凹槽以提供引流該氫氣；以及 　　一第二密封件，係 具有三隔間組成之一第二密封結構，並相對應設於該陰極電極板，且該第二密封結構係將該陰極電極板之第二入口部、第二出口部，以及該氣體流道面彼此隔離，與該第二入口部之疊合處係形成第二引流凹槽以提供引流該氧氣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，其中該第一密封件之材料係選自鐵氟龍或射出成型之樹脂材料其中之一。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，其中該第一密封件之厚度係介於0.4毫米至0.8毫米之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，其中該第二密封件之材料係選自鐵氟龍或射出成型之樹脂材料其中之一。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，其中該第二密封件之厚度係介於0.4毫米至0.8毫米之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，其中該陽極電極板與該陰極電極板間係以焊接方式達到流場之密封。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具引流凹槽之燃料電池雙極板進氣結構，其中該焊接方式係為雷射焊接。
  8. 一種燃料電池，係由複數個燃料電池單元串接而成，其中該燃料電池單元係包括一習知之薄膜電極組、由一陽極電極板及一陰極電極板焊接之兩組雙極板、一第一密封件，以及一第二密封件，該兩組雙極板係反轉相對設置，該雙極板間之設置依序為該第一密封件、該薄膜電極組以及該第二密封件，該陽極電極板、該陰極電極板、該第一密封件與該第二密封件係如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之具優化密封件之燃料電池雙極板結構。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之燃料電池，其中該第一密封件係設置於該雙極板之陽極電極板之一端，該第二密封件係設置於該雙極板之陰極電極板之一端。
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