TW466792B - Sheet metal bipolar plate design for polymer electrolyte membrane fuel cells - Google Patents

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TW466792B TW088120484A TW88120484A TW466792B TW 466792 B TW466792 B TW 466792B TW 088120484 A TW088120484 A TW 088120484A TW 88120484 A TW88120484 A TW 88120484A TW 466792 B TW466792 B TW 466792B
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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 466 792 A7 __ B7 五、發明說明（1) 本發明背暴 本發明镅域 本發明與聚合物電解質膜（PEM)式燃料電池用之雙極 隔板有關〇更明確說，本發明與聚合物電解質膜式燃料電 池用之液體冷卻、雙極金屬片隔板有關〇雖然本發明構想 可運用於各種燃料電池設計之雙極隔板，其特別適合使用 於聚合物電解質膜式燃料電池堆疊，其中燃料與氧化劑經 內部歧管提供至組成燃料電池堆疊之各燃料電池單元〇 舊法說明, 現行有許多燃料電池系統已存在及/或在發展中，其 經設計並提議供各種應用，包括須避免環境汚染之發電、 汽車、與其他應用〇此等包括熔融碳酸鹽燃料電池、固體 氧化物燃料電池、磷酸燃料電池、與聚合物電解質膜式燃 料電池〇 —與成功操作各種此等燃料電池類型之相關問題 爲燃料電池溫度之控制與燃料電池內部電化學反應所生成 產物之移除。 聚合物電解質膜式燃料單池爲特別有利，因其等可提 供潛在之高能量輸出，同時具有低重量與低體積。聚合物 電解質膜式燃料電池爲業界所周知。此等燃料電池各包含 一'"膜一電極總成〃，包含一薄、質子傳導、聚合物膜一 電解質，有一陽極電極膜形成其一表面上，與一陰極電極 膜形成於其相對表面上〇 —般言，此等膜一電解質由離子 交換樹脂做成，且典型上包含一過氟化磺酸聚合物例如可 從 E.I. DuPont De Nemours & Co·獲得之 NAFION(tm) 〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------裝---------訂------J----線 \ (請先閱讀背政之注悫事項寫本I) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 466 792 A7 ________ B7 五、發明說明（2) 陽極與陰極膜層典型上包含細微分割之碳粒子，支承於碳 粒子內部與外部表面之極細微分割之觸媒粒子，及與觸媒 與碳粒子攙雜之質子傳導材料，或分散於整個聚四氟乙烯 (PTFE)黏合劑之觸媒粒子〇 各燃料電池用之膜一電極總成被夾合於一對導電元件 之間，作用爲陽極/陰極用之電流集極，且經常於其表面 含有一陣列之凹槽，用以將燃料電池之氣體反應物分佈於 各自之陽極與陰極表面上〇 市售之燃料電池堆疊可含有高達約6 0 0個別燃料電池 (或燃料電池單元），各具有一平面面積高達數平方呎。 於一燃料電池堆疊，多個燃料電池單元堆疊在一起成電串 聯，於一燃料單池單元之陽極電極與一鄰接燃料電池單元 之陰極電極之間由一不可滲透、導電性、雙極隔板所分隔 ，其提供反應氣體之分佈於其二外部表面，其於堆疊內一 電池陽極與鄰接電池陰極之間傳導電流，且其於大多數情 況包括其內由內部熱交換表面所界定之內部通道，而冷卻 劑經此流動將熱量從堆疊移除〇此一雙極隔板由譬如美國 專利第5，77 6, 624號所敎示。於此等燃料電池堆疊，該燃 料爲引導介於該隔板之一表面與電解質之陽極側邊之間， 而氧化劑爲引導介於該隔板之另一表面與一第二電解質之 陰極側邊之間。 含有600個電池之電池堆疊可達數呎高，呈現在燃料 電池堆疊加熱與操作期間對於保持電池完整性之嚴肅問題 〇由於電池總成間之熱梯度與電池之操作條件、不同之熱 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5- n al· ϋ ϋ n n I I n I n -^OJ ^^1 n ij- n I I (請先閱讀t.面之注意事农寫本頁) A7 4 66 79 2 B7___ 五、發明說明（3) III1II4IIIII1 · 11 ../ (請先閱讀觉面之注意事*5^4寫本頁) 膨漲、及各不同組件所需材料之必需强度，呈現狹小之容 許量與極困難之工程問題。就此而言，電池溫度控制爲高 度重要，且若此未以最小溫度梯度逹成時，均匀之電流密 度將無法維持，而將發生電池之衰變〇 除溫度考慮外，燃料電池堆疊之完整性亦爲該堆疊實 際尺寸之一函數〇燃料電池堆疊愈大，維持堆疊之完整性 與操作變得愈困難〇因此，對一已知之電輸出，其爲組成 燃料電池堆疊之燃料電池單元數目之一函數，除溫度控制 外，其需求該燃料電池堆疊之尺寸尤其燃料電池堆疊之高 度對一已知之電輸出爲儘可能小。 本發明線沭 •線· 因此，本發明之一目的爲提供一聚合物電解質膜式燃 料電池堆疊，其具有一緊密設計使對一已知之電輸出而言 ，每吋燃料電池堆疊高度之燃料電池單元數目被增加高於 習用聚合物電解質膜式燃料電池堆疊〇 本發明另一目的爲提供一緊密、水冷之雙極隔板，供 以使用於聚合物電解質膜式燃料電池堆疊內〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明此等與其他目的之達成爲藉由一含有多個聚合 物電解質膜式燃料電池單元之聚合物電解質膜式燃料電池 堆疊，其各包含一膜一電極總成，後者含有一在其一表面 上有一陽極電極膜且在其相對表面上有一陰極電極膜之薄 、質子傳導、聚合物膜電解質、一在所述膜一電極總成之 所述陽極電極膜側邊上之陽極電流集極、及一在所述膜一 電極總成之所述陰極電極膜側邊上之陰極電流集極。於一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐1 一 46 6 79 2 A7 -- B7 五、發明說明（4) 燃料電池單元之膜一電極總成之陽極電極膜側邊與一鄰接 燃料電池單元之膜一電極總成之陰極電極膜側邊之間配置 —隔板，具有將燃料與氧化劑氣體分別分佈至陽極電極與 陰極電極之導引裝置〇該隔板爲由至少二同廣衍之金屬片 元件所構成，其具有大致相同形狀之導引裝置，該同廣衍 之金屬片元件貼靠在一起而於其間形成一冷卻劑流動空間 0 . 依據本發明一較佳具體形式，該導引裝置包含多個波 紋形成於誃二金屬片元件內〇依據本發明另一較佳具體形 式，該導引裝置包含多個凹坑形成於該二金屬片元件內〇 雖然貼靠在一起，該二同廣衍之金屬片元件爲彼此保持一 小距離，藉此於其間形成一冷卻劑流動空間〇相貼靠同廣 衍金屬片元件間之距離爲以分隔裝置保持，例如多個結塊 或隆起，配置於至少一同廣衍金屬片元件之表面上，面向 所述同廣衍金屬片元件另一者，或其他裝置，供以於同廣 衍之金屬片元件之間保持該分隔，同時於同廣衍之金屬片 元件之間仍提供良好之導電性〇 簡要圖說 本發明此等及其他目的與特色從以下詳述連同附圖會 將更清楚了解，其中： 圖1爲一聚合物電解質膜式燃料電池堆疊之一部份之. 分解透視圖，其包括依據本發明一具體形式之隔板； 圖2爲依據本發明一具體形式供聚合物電解質膜式燃 料電池使用之隔板之俯視圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -7- ----I -裝 i I ' f)'\ (請先閱讀免面之注意事填寫本頁) •線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 466792 A7 B7____ 五、發明說明（5) 圖3爲圖2以箭頭I I I -1 I I方向所示隔板之一部份之剖 面圖； 圖4爲依據本發明一具體形式之隔板之金屬片元件之 面向電極側邊之平面圖；而 圖5爲依據本發明一具體形式之隔板之金屬片元件之 冷卻流體側邊之平面圖〇 較佳具體形式詳诚 圖1爲依據本發明一具體形式之聚合物電解質膜式燃 料電池堆摯1 〇之一部份之分解透視圖〇聚合物電解質膜式 燃料電池堆疊1 〇包含多個聚合物電解質膜式燃料電池單元 ，其各包含一膜一電極總成（ΜΕΑ)2ϋ，此含有一薄、質子 傳導、聚合物膜電解質，具有一陽極電極膜層（陽極）形 成於其一表面上，與一陰極電極膜層(陰極）形成於其相 對表面上〇該膜一電極總成20被夾合於導電元件26、27之 間，其作用爲陽極與陰極用之電流集極與氣體擴散層。隔 板4〇分隔鄰接之聚合物電解質膜式燃料電池單元，且放置 於一所述聚合物電解質膜式燃料電池單元之陽極側邊與鄰 接之所述聚合物電解質膜式燃料電池單元之陰極側邊之間 〇隔板40之構成具有將燃料與氧化劑反應氣體分別分佈至 陽極與陰極之導引裝置。依據本發明一較佳具體形式，此 等導引裝置可採取任何適當之形式，但包含多個如圖2所 示之波紋6 0，其形成將反應氣體分佈至各電極之通道。依 據本發明另一具體形式，所述導引裝置包含多個凹坑6 1， 亦如圖2所示〇如圖2所示，隔板4 〇甫包含多個導引裝置， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8- ---—----------裝-------訂-------^丨卜！線 . 「，，'.- . (請先閱讀背\8之注惫事項<參寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 i 6 79 2 A7 ______B7 _ 五、發明說明（6) 例如波紋與凹坑之組合〇 依據本發明一特殊之較佳具體形式，本發明之該聚合 物電解質膜式燃料電池堆疊爲一具完整內部歧管之燃料電 池堆疊，藉此反應氣體被提供至各電極，而反應產物從燃 料電池堆疊內之反應區抽出，其經由配置於至少一隔板與 聚合物電解質膜內成列之穿孔所形成內部歧管。內部歧管 燃料電池無由美國專利第4， 963, 442號、美國專利第 5,077, ；U8號、美國專利第5,227 ,256號、及美國專利第 5，342，7 06號所敎導，所有此等敎導皆以指述方式納於本 文0然而，對業界技術熟練人員很顯然其他燃料電池構造 包括外部歧管燃料電池堆疊爲適合使用於本發明之隔板〇 如圖1所示，依據本發明一具體形式之聚合物電解質 膜式燃料電池堆疊之燃料電池單元包含隔板4 0，膜一電極 總成20，後者包含一薄、質子傳導、聚合物膜電解質，其 具有一陽極電極膜層形成於其一表面上，與一陰極電極膜 層形成於萁相對之表面上，陽極電流集極26，與陰極電流 集極27 〇隔板40，膜一電極總成20，與電流集極器26、27 延伸至該電池之邊緣區域，並於介於膜一電極總成20及/ 或電流集極26、27間之隔板40之二表面形成密封，環繞於 週邊密封區域43之整個電池周邊〇週邊密封構造43從隔板 4〇之一般平面向上及向下延伸，以提供對電流集極26、27 及/或膜一電極總成20之接觸〇嗝板4〇、膜一電極總成20 、與電流之集極26、27各由對應之燃料歧管開孔24，其一 作供給而另一作移除，與氧化劑歧管開孔25 (其一作供給 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9- ---- — -------Μ.------------- — — «^ (請先閱讀^面之注":事^><^寫本頁) A7 4 6 6 79 2 ____^_B7 ___ 五、發明說明（7) 而另一作移除）所穿透〇雖然圖1所示之歧管爲較佳之三 角形形狀，提供易於形成平直之薄片歧管密封區域，該歧 管開孔可爲圓形、矩形、或任何其他需求形狀〇圖1所示 之歧管開孔爲單一開口，但需要時可於該單一開口使用分 割，以導引氣體流過各電池反應室。燃料歧管密封區域45 與氧化劑歧管密封區域46二者皆從隔板4〇之一般平面向上 及向下延伸，以提供對電流集極26、27及/或膜一電極總 成2 0之接觸，以於膜一電極總成與鄰接電流集極26、27之 間形成密封〇 氧化劑歧管開孔25爲由氧化劑歧管密封46所密封，藉 由氧化劑供給開口 48與氧化劑排出開口 48 ’，提供氧化劑 只流進與流出鄰接隔板40之上方表面之陰極室，並防止氣 體流進或流出陽極室，同時燃料歧管開孔24爲由燃料歧管 密封45所密封，藉由燃料供給開口 47與燃料排出開口 47 1 ，提供燃料只流進與流出鄰接隔板40之下方表面之陽極室 ，並防止氣體流進或流出陰極室。雖然所示爲平直壓製之 金屬構造，歧管密封45、46可爲任何所要形狀或構造以防 止氣體流動。歧管密封45、4 6於燃料歧管開孔24與氧化劑 歧管開孔25之間形成雙重密封。 如前所述，於聚合物電解質膜式燃料電池堆疊操作期 間須提出之實質問題爲對含有燃料電池堆疊之各燃料電池 單元內燃料與氧化劑反應物電化反應所生成燃料電池溫度 之控制〇此一目的之達成爲藉由一依據本發明之隔板40， 其含有至少二同廣衍之金屬片元件30、31，如圖1與3所示 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10 — !l· — ！-裝·！ ！ — I 訂·！ I — -線 ..... (請先閱讀t.面之注倉事項^填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 466 792 A7 B7 五、發明說明（8) ，具有大致相同形狀之導引裝置，譬如波紋6〇a與60b，其 至少二同廣衍之金屬片元件30、31貼靠在一起，而於其間 形成一冷卻劑流動空間32 〇該冷卻劑流動空間32之形成爲 將該貼靠之至少二同廣衍之金屬片元件30、3 1彼此保持一 距離〇此距離之保持爲依據本發明一特殊之較佳具體形式 ，其藉由呈現多個隆起或結塊33於二同廣衍之貼靠金屬片 元件30、31之至少一者之金屬片元件之相對面上。對業界 技術熟練人員將很顯然此等隆起或結塊33可放置於該同廣 衍之貼靠余屬片元件30、31之二者之金屬片之元件之相對 面上。此外，對業界技術熟練人員將很顯然於此等位置會 需求軟焊或硬焊，以促成較佳之導電率。對業界技術熟練 人員亦將很明顯，一含有超過二個之同廣衍之貼靠金屬片 元件之隔板4 0，藉此於個別金屬片元件各者之間維持一冷 卻劑流動空間，亦可使用於依據本發明之聚合物竃解質膜 式燃料電池堆疊〇 爲提供冷卻劑至冷卻劑流動空間32，隔板40、膜一電 極總成20、與電流集極26、2 7提供有冷卻劑流體歧管開口 5〇、5 0 ’，供冷卻劑之輸入與輸出。冷卻劑液體歧管密封 劑區域51從隔板4〇之一般平面延伸於二表面上，以提供接 觸供以於隔板4〇與膜一電極總成20及/或電流集極26、27 之間形成密封，而界定一冷卻劑液體歧管。冷卻劑液體歧 管開口 50， 50 ’於各電池組件爲相同直徑，以容許冷卻劑 流動歧管密封區域之平表面51以迫使於一側邊接觸於膜一 電極總成20與陽極電流集極26之間，而於另一側邊接觸於 . ' ： . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11- ---L-----------裝-------"—訂 ----------- 線 (請先閱請f-面之注*·-事r寫本頁) A7 4 6 6 79 2 B7___ 五、發明說明（9) 膜一電極總成20與陰極電流集極27之間，形成一密封環繞 冷卻劑液體歧管〇隔板40上該延伸之冷卻劑液體歧管密封 區域5 1之側壁爲實心，如此，阻止冷卻液體進入陽極室或 陰極之內。於延伸之冷卻劑液體歧管密封區域5 1之側壁之 冷卻劑流體開口 53提供冷卻劑液體歧管開口 50、 50 ’與冷 卻劑流動空間32間之連通〇 本發明另一目的爲提供一較習用燃料電池堆疊具有更 高功率密度之燃料電池堆疊〇藉由將含有依據本發明雙極 隔板之金屬片元件貼靠在一起，可提供一由每吋燃料電池 堆疊具15-30個燃料電池單元做成之燃料電池堆疊。即一 呎高之依據本發明之聚合物電解質膜式燃料電池之燃料電 池堆疊可包含高達3 6 0個燃料電池單元〇若各燃料電池單 元具有約一平方呎之面積，則得到1立方沢86,4〇0瓦特之 功率密度，或每谷升3, 050瓦特( 360個燃料電池單元X每 平方呎400安培X 0.6伏特/每電池）〇 如前所述，隔板4〇包含至少二個间廣衍之金屬片元件 30、31，其貼靠在一起，並於其間形成一冷卻劑流動空間 32 〇同廣衍之金屬片元件30、31間之距離爲使通過冷卻劑 流空間32之冷卻劑流體壓力差異保持儘可能低。依據本發 明之一較佳具體形式，同廣衍之金屬片元件30、31間之距 '離約在〇 . 002吋至約0 · 010吋之範圍內。同廣衍之金屬片元 件30、31最好由線、不纟秀鋼、商合金鋼、纟太及/或經塗層 防止腐蝕之金屬構成，具有一厚度於約〇.002至約〇.ϋ04吋 之範圍。由於金屬片元件3 0、31之薄度，保持金屬片元件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 一 ---------------裝--------I -----TI---線| (請先閱讀"面之注*'事*^^寫本頁) ί 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 466 79 2 A7 _ B7 五、發明說明（ίο) 30、31彼此於一距離之隆起形或結塊33形最好爲浮雕於金 屬片元件30、31內。然而，對業界技術熟練人員將很明顯 於金屬片元件30、31之間保持一距離之其他裝置包括至少 部份隆起或結塊之電阻熔接亦可被使用。電阻熔接至少部 份隆起或結塊，除使能於片元件30、31之間保持一距離外 ，亦於金屬片元件30、31之間提供低接觸電阻，其轉而抑 制·跨過分隔板4 0之高電阻產生〇 圖4顯示依據本發明一具體形式之分隔板之金屬片元 件70之電準相對面之平面圖。金屬片元件70之中央部份爲 活性區域，而包含波紋60形狀之導引裝置，用以將氣態反 應物分佈至膜一電極總成之一者，該導引裝置典型上爲壓 入所述金屬片元件70內。環繞活性區域之金屬片元件70之 面積大致爲平坦，該區域於組成本發明隔板之金屬片元件 7〇之間，與該隔板與燃料電池堆疊之相鄰元件之間，提供 密封。爲協助反應氣體至各電極之分佈大致對應於圖 2所示隔板之凹坑部份之一部份平坦區域設有反應氣體導 引裝置，供以分佈反應氣體至隔板之活性區域。不像圖2 所示之凹坑61，其正常藉由壓製金屬片元件所形成，圖4 所示之導引裝置亦爲凹坑之形狀61a，其爲藉由業界技術 熟練人員周知之印刷網版程序應用於金屬片元件70之平坦 部份°對業界技術熟練人員亦將很明顯其他形式之印刷網 版導引裝置例如軌條亦可使用，而認爲在本發明之範圍內 〇 圖5爲金屬片元件70之冷郤流體相對側邊之平面圖， ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) -13- -----—-------裝--------訂·]—線 ί\' (請先閱讀背'面之注*事項Γ棟寫本頁) A7 466 79 2 _____________B7____ 五、發明說明（11) 其包含波紋與平坦部份，對應於金屬片元件70之電極相對 側邊上之波紋與平坦部份0如圖4與5所示，金屬片元件7 0 之平坦部份包含金屬片元件7 0之周邊，以及環繞氣體歧管 開口 24、25與冷卻液體歧管開口 50、50 ’。如圖3所示，金 屬片元件30、31間之密封爲由襯墊材料34所提供，其延伸 環繞分隔板板之周邊，以及環繞金屬片元件30、3 1所形成 之歧管開口。襯墊材料34可爲任何適合執行該功能之密封 材料。依據本發明之一較佳具體形式，該襯墊可由於金屬 片元件70之平坦部份上直接作網版印刷形成〇 要將冷卻流體經冷卻流體開口 50分佈進入冷卻流體空 間32，於其冷卻流體相對側邊上之金屬片元件70之平坦部 份設有冷卻流體導引裝置，其亦爲網版印刷於其上0所述 冷卻流體導引裝置最好爲凹坑或軌條之形狀66 〇除提供分 佈冷郤流體之裝置外，該冷卻流體導引裝置以及襯墊34爲 適合保持金屬片元件間之分隔。 雖然本發明於前述專利說明業經相關於其某些較佳具 體形式加以描述，而許多細節爲例示目的業經說明，本發 明對業界技術熟練人員將很明顯可作成額外之具體形式， 而本文所述某些細節可有相當變化而不脫離本發明基本原 理。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14- 請 先 閲 讀 背 面 之 注 意 事 本 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims (1)

  1. G 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6792 鍺 _-_六、申請專利範圍 1.—種聚合物電解質膜式燃料電池堆疊，包含多個聚 合物電解質膜式燃料電池單元，各所述燃料電池單元具有 一膜一電極總成，後者有一陽極電極膜層於其一表面上及 一陰極 膜一電 電極膜 極總成 集極於所述膜 一隔板置於一 述陽極電極膜 膜一電極總成 與氧化劑氣體 極電極膜層側 所述隔板 致相同形狀之 元件貼靠在 2 .如申請 池堆疊，其中 少二金屬片元 3 .如申請 池堆疊，其中 少二金屬片元 4 .如申請 池堆疊，其中 此成一距離， 貼靠金屬片元 層於其 之所述 —電極 所述燃 層側邊 之所述 分別分 邊之導 構造爲 所述導 起_ 並 專利範 所述導 件內0 專利範 所述導 件內〇 專利範 所述至 其藉由 件之至 相對表面上，一陽極 陽極電極膜層側邊上 總成之所述陰極電極 料電池單元之所述膜 與一鄰接之所述燃料 陰極電極膜層側邊之 佈至所述陽極電極膜 引裝置，其改良包含： 至少二同廣衍之金屬片元件，具有大 引裝置，所述至少二同廣衍之金屬片 於其間形成一冷卻劑流動空間〇 圍第1項之聚合物電解質膜式燃料電 引裝置包含多個波紋，形成於所述至 圍第1項之聚合物電解質膜式燃料電 引裝置包含多個凹坑，形成於所述至 圍第1項之聚合物電解質膜式燃料電 少二同廣衍之貼靠金屬片元件保持彼 浮雕多個隆起於所述至少二同廣衍之 少一者之金屬片元件相對面上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- 電流集極於所述 ，及一陰極電流. 膜層側邊上，與 一電極總成之所 電池單元之所述 間*具有將燃料 層側邊與所述陰 請 先 閱 讀 背 So 之 注 意 事 項 5裝 冬 · 頁 訂 4 6 6 79 2 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 5 .如申請專利範圍第i項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊，其中所述燃料電池堆疊包含範圍約每吋燃料電池 堆疊高度爲15至30個聚合物電解質膜式燃料電池單元〇 6 .如申請專利範圍第1項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊，其中介於所述至少二金屬片元件間之距離爲介於 約0.002吋至約o.oio吋之範圍。 • 7 .如申請專利範圍第1項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊，其中所述至少二金屬片元件爲由鎳、不綉鋼、高 合金鋼、鈦及經塗層防止腐蝕之金屬所組成之群組中選出 之材料所構成〇 8 .如申請專利範圍第1項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊，其進一步包含多個內部歧管，用以供給所述燃料 與氧化劑氣體至各所述聚合物電解質膜式燃料電池，且用 以由之移除排出氣體。 9 .如申請專利範圍第2項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊，其中所述至少二同廣衍之貼靠金屬片元件保持彼 此成一距離，其藉由浮雕多個隆起於所述至少二同廣衍之 貼靠金屬片元件之至少一者之金屬片元件相對面上之多個 所述波紋頂部上。 1 〇 .如申請專利範圍第1項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊，其中所述至少二同廣衍之貼靠金屬片元件保持彼 此成一距離，其藉由放置一襯塾材料環繞所述同廣衍之貼 靠金屬片元件間之所述同廣衍之貼靠金屬片元件周邊0 11.如申請專利範圍第1項之聚合物電解質膜式燃料電 請 先 閱 讀 之 注 意 事 I裝 頁 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 A8 B8 C8 D8 466 79 2 六、申請專利範圍 池堆疊，其中所述隔板包含一放置於中央之活性區域，而 所述同廣衍之金屬片元件包含所述隔板於環繞所述中央放 置之活性區域大致爲平坦〇 1 2 .如申請專利範圍第11項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊，其中所述同廣衍之片元件之所述平坦部份包含將 進入所述中央放置之活性區域之燃料與氧化劑氣體分別分 佈至所述陽極電極膜層側邊與所述陰極電極膜層側邊之所 述導引裝置，所述導引裝置包含網版印刷至所述平坦部份 之軌條與凹坑之至少一者〇 1 3 .如申請專利範圍第11項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊，其中所述同廣衍之金屬片元件之所述平坦部份包 含所述同廣衍之金屬片元件之所述相對面上之冷卻流體導 引裝置。 I4 .如申請專利範圍第13項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊，其中所述冷卻流體導引裝置爲網版印刷於所述平 坦部份上之軌條與凹坑之一者。 15.—種聚合物電解質膜式燃料電池堆疊，包含多個聚 合物電解質膜式燃料電池單元，各所述燃料電池單元具有 一膜一電極總成，後者有一陽極電極膜層於其一表面上及 一陰極電極膜層於其相對表面上，二陽極電'流集極於所述 膜一電極總成之所述陽極電極膜層側邊上，及一陰極電流 集極於所述膜一竃極總成之所述陰極電極膜層側邊上，與 一隔板置於一所述燃料電池單元之所述膜一電極總成之所 述陽極電極膜層側邊與一鄰接之所述燃料電池皐元之娇述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -17- ----.---^------裝--------訂·.!--—.1 r---線 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 4 6 79 2 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 膜一電極總成之所述陰極電極膜層側邊之間，具有將燃料 與氧化劑氣體分佈至所述陽極電極膜層側邊與所述陰極電 極膜層側邊之導引裝置，並形成一陽極室介於所述隔板之 陽極電極膜層相對面與所述陽極電極膜層之間，且形成一 陰極室介於所述隔板之相對陰極電極膜層相對面與一鄰接 之所述燃料電池單元之陰極電極膜層之間，所述陽極室與 一燃料氣體供給與出口成氣體連通，而所述陰極室與一氧 化劑氣體供給與出口成氣體連通，其改良包含： 訂 所述嗝板構造爲至少二同廣衍之金屬片元件，具有大 致相同形狀之所述導引裝置，所述至少二同廣衍之金屬片 元件貼靠在一起，並於其間形成一冷卻劑流動空間； 所述隔板有一平坦之周邊密封構造延伸接觸所述膜.一 電極總成之一者，而所述隔板各面上之所述電流集極分別 完全環嬈所述陽極室與所述陰極室，而在電池操作條件下 形成一周邊密封； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 所述膜一電極總成與所述分隔板各具有多個對正開孔 ，所述隔板之所述開孔爲環繞於所述陽極電極膜層相對面 與所述陰極電極膜層相對側邊，係藉由一平坦之歧管密封 構造延仲以使所述膜一電極總成之一者與所述隔板之所述 佯陽極電極膜層相對側邊及所述陰極電極膜層相對側邊上 之所述電流集極接觸，在電池操作條件下形成一歧管密封 ，以形成多個燃料氣體與氧化劑氣體歧管延伸通過所述電 池堆疊； 通過所述平坦之歧管密封構造之燃料導管於所述燃料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18- 6 4 6 79 2 B8 ^___g__ 六、申請寻利範圍 氣體歧管與所述隔板之所述陽極電極膜層相對側邊上之所 述陽極室之間提供燃料氣體連通，藉此提供完整之內部燃 料歧管進出所述燃料電池堆疊內各所述燃料電池單元；及 通過所述平坦之歧管密封構造之氧化劑導管於所述氧 化劑氣體歧管與所述隔板之所述陰極電極膜層相對側邊上 之所述陰極室之間提供氧化劑氣體連通，藉此提供完整之 內部氧化劑歧管進出所述燃料電池堆疊內各所述燃料電池 單元〇 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊，其中所述分隔板與所述膜一電極總成形成多個對 正之冷卻劑流體開口，所述隔板之所述開口爲環繞所述陽 極電極膜層相對面與所述陰極電極膜層相對側邊，係藉由 一平坦之冷卻劑流體歧管密封構造延伸以始所述薄膜電極 緣成之一者與所述隔板之所述陽極電極膜層相對側邊及所 述陰極電極膜層相對側邊上之所述電流集極電器接觸，在 電池操作條件下形成一冷卻劑流體歧管密封，以形成多個 冷卻劑流體歧管延伸通過所述電池堆疊0 1 7 .如申請專利範圍第1 5項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊，其中所述至少二同廣衍之貼靠金屬片元件保持彼 此成一距離，其藉由浮雕多個隆起於所述至少二同廣衍之 貼靠金屬片元件之至少一者之金屬片元件相對面上0 I8 .如申請專利範圍第15項之聚合物鼋解質膜式燃料電 池堆疊，其中所述至少二金屬片元件間之距離約在〇 · 〇 〇 2 吋至約〇 . 010吋之範圍內。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —19" --------—Ί!! -裝·！1 — — 1 訂-- ------線 (請先閲讀背面之注意事項.Ιο寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 4 6 79 2 g D8 六、申請專利範圍 1 9 .如申請專利範圍第1 5項之聚合物電解質膜式燃料電 池堆疊其中所述至少二金屬片元件爲由鎳、不銹鋼、高合 金鋼、鈦及經塗層防止腐蝕之金屬所組成之群組中選出之 材料所構成〇 (請先閱讀背面之注意事項Γ寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4現格（210 X 297公釐）
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