TW543233B - Fuel cell stack and operating method thereof - Google Patents

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五、發明説明（ 發明背景 發明領域 本發明係有關於一種包括多數互相堆疊之單元電池之 i’、料電池堆’其中各單兀電池具有一藉由將一固體聚合物 型電解質膜固持於-陽極與—陰極之間所形成之_體化本 體’及一操作該燃料電池堆之方法。 習知技術之說明 通常，一固體聚合物型電解質膜（PEFC)包括藉由將一 一體化本體（膜-電極總成）固持S分隔件（雙極板）之間所形 成，單元電池(單元電力產生電池)，該一體化本體係藉將 陽極與一陰極設置在一由一聚合物型離子交換膜陰離 子交換膜）所構成之電解質狀兩側上而形成，各陽極與陰 ^係猎結合1貴金屬為基礎之觸媒電極層於-主要由碳 製：之基底構件而形成。該固體聚合物型電解質燃料電池 通书係以-由一堆特定數目之單元電池所構成之燃料電池 堆之形式來使用。 在這種燃料電池中，當一燃料氣體，例如一主要含氫 (以下％為合氫氣體”）被供應至該陽極時，在該含氫氣 體中之1L在該觸媒電極上被離子化且經由該電解質移動至 該陰極側’且由這電池反應所產生之電子係被送至一外部 電路中而U 流電之型態被當作電能使用。在這種情形 中，“一，化氣體，例如一主要含有氧或空氣之氣體（以下稱 \含氧氣體”），係被供應至該陰極，使得氫離子、電子 與氧互相反應而在該陰極產生水。 五 發明説明（2 ) 藉此，在該燃料電池堆中，如果該電解質膜變乾，— 向輪出密度操作將無法繼續，並且因此，該電㈣膜必須 適當地加以潤濕。因此，目前已採用了各種加濕之方法，、 例如’-種外部加濕方法’其係藉一加濕器，如一設置在 -燃料電池堆外側之水浴瓶使一反應氣體(燃料氣體/氧化 乳體）濕潤以供應水於各-體化本體中，藉此使該—體化本 體之電解質膜濕潤卜種内部加濕方法，其係藉—設置在 -單元電池中之加濕器(濕潤結構物)使一電解質膜濕潤； 及-為-種内部加濕方法之自行加濕方法，其可藉由利用 由電化學反應所產生在-電解質財之水使該電解質膜渴 但是，上述外部加濕方法之缺點是因為在該燃料電池 堆外側設置-外加之加濕器，整個燃料電池堆之尺寸變 大，因而加大了該燃料電池堆所佔據之空間，且該加濕器 之IW動特性不足以配合上該燃料電池堆之負載之快速增 加0 上述内部加濕方法通常係藉由將一已吸水之線埋在一 :解質膜中，使水由陽極.侧經由一透水板擴散出來，或使 杏 欠之線與纟一電解質膜之陽極側上之部份接觸來 Λ 仁疋知種方法之缺點是如果由於某種原因而使濕 /間不足’、則這種不便《狀態無法適當地加以補救。 上述自行加濕方法通常係藉由將細小之銘顆粒撒在一 電解質膜上，且藉在由一陽極與一陰極透過之氫氣與氧氣 間之反應而在該電解質膜中產生水，或者藉由使-電解質 543233 五 、發明説明（ 膜之厚度變得非常薄以使在陰極侧所產生之水擴散出來， 藉此供應水至該陽極來實施。但是，依據這種方法，由於 必須產生-特殊之電解質膜，製造成本將增加，並且也難 以得到一可以充份展現必要特性之電解質膜。 、 發明概要

頁 本發明之一目的是提供一種燃料電池堆，其可確實得 到所需之濕潤狀態且不必使用任何特殊加濕装置，且可 產生充足之電力，及提供一種操作該燃料電池堆之方法。 訂 放

依據本發明之一燃料電池堆及一操作一燃料電池堆之 方法，係設置有至少由第一與第二副堆所構成之兩副堆， 各副堆具有互相堆疊之單元電池，各單元電池具有―藉由 將-固體聚合物型電解質膜固持在一陽極與一陰極之;所 形成之-體化本體。各單元電池亦具有一用以供應與釋 作為反應氣體之—燃料氣體與-氧化氣體之至少其中之— 之供應通道與釋放通道，此外，在設置於該反應氣體之2 應方向之上游侧之該第—料巾之釋放通道料續 於在設置於該反應氣體之供應方向之下游侧之該第二 中之供應通道。 該燃料電池堆及其操作方法之特徵在於以在操作 一副堆所需之量之水加濕之反應氣體係經庫： 應於該第-副堆中，且-具有濕度小於供應至 之濕潤反應氣體之反應氣體係獨立地由該第二副 通道供應於該第二副堆中。 田之供應 以此結構，該低濕度反應氣體可以利用在該 3 ^ —副堆 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇x297公爱） 五、發明説明（4 ) 中所產生之水來加濕，且因此濕潤之反應氣體可以被供應 於該第二副堆中。故，可以有效地減低供應至整個燃料電 池堆之濕潤水量且因而使該濕潤結構迷你化。即，由於濕 潤水量減少，使外部之加濕器迷你化且可免除或迷你化該 内部加濕機構。 一中間板可以設置在一部份上，而該部份係在該第一 田1J堆中之釋放通道連接在該第二副堆之供應通道處，其中 該中間板可具有一用以連通該另一反應氣體供應通道與在 該第二副堆中之供應通道之連通部份。以此結構，可以簡 化在該第一與第二副堆之間之管路且因此迷你化整個燃料 電池堆，並且可縮短該管路之長度且因此防止在該管路中 產生結露凝結。 一具有一濕度小於供應至該第一副堆之濕潤反應氣體 之反應氣體可以經由該中間板之上述連通部份而被供應至 該第二副堆之供應通道中，以此結構，即使一低濕度反應 氣體被供應至該第二副堆中，在該第二副堆中之濕度也可 以充伤地保持於一高數值，因此，可以均勻地保持該電流 您度分佈’且因而改善電力產生效能及耐用性。 構成該第二副堆之各單元電池具有一其中另一反應氣 體供應通道係與在該第二副堆中之供應通道連通之混合部 份，其中該混合部份可混合該已被用來與該低濕度反應氣 體反應之反應氣體之殘留物且將該混合物供應至構成該第 一田彳堆之各單元電池之一體化本體。以此結構，可以使一 單元電池之濕度與另一單元電池之濕度相等，並且因此可 543233 A7

-8- 543233 A7 ----------— B7__ 五、發明説明（6)— ' — 氣體係由該第一副堆供應至該第二副堆且一燃料氣體係由 該第二副堆供應至該第-副堆，且用以使該氧化氣體及該 燃料氣體濕满之水量可減至最少。以此結構，可以再減少 供應至整個燃料電池堆之濕潤水量，並且可改善該氧化^ 體與該燃料氣體之利用比率。 〃 依據本發明之一種操作一燃料電池堆之方法，係提供 有多數互相堆疊之單元電池，各單元電池具有一由藉由將 一固體聚合物型電解質膜固持在一陽極與一陰極之間所形 成之一體化本體，一用以供應作為反應氣體之一氧化氣體 與一燃料氣體之至少一者之供應通道係設置在該一體化本 體之各反應表面中。 在該燃料電池堆與其操作方法中，該一體化本體之至 少一反應表面係被分成一設置在該反應氣體之供應方向之 上游側上且與該供應通道連通之第一反應表面，及至少一 在該反應氣體之供應方向之下游側上之第二反應表面，其 中以在該第一反應表面上反應所需之量之水加濕之反應氣 體係被供應至該第一反應表面，且一具有一小於供應至該 第一反應表面之濕潤反應氣體之濕度之反應氣體係獨立地 由該供應通道供應至該第二反應表面。以此結構，該第二 反應表面可以利用在該第一反應表面上所產生之水加濕， 因此，可以有效地減少濕潤水量，且因此可使包括外部加 濕裝置及一内部加濕機構之加濕機構迷你化。 一曲折反應通道可以設置成由該第一反應表面延伸至 該第二反應表面，且一用以連通該曲折反應氣體通道與另 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -9- 543233 A7 五、發明説明（ 一反應氣體供應通道之連通部份係設置在該曲折反應氣體 供應通道之返回部份處。此時，該第二反應表面之面積可 没定為大於該第一反應表面之面積。以此結構，可以再減 少供應至整個燃料電池堆之濕潤水量，並且可改善該反應 氣體之利用比率。 依據本發明之一燃料電池堆，一以操作該第一副堆所 需之量之水加以濕潤之反應氣體經由該供應通道被供應於 該第一副堆中，且一濕度小於供應於該第一副堆中之反應 氣體之反應氣體係獨立地由該供應通道供應至該第二副堆 中。另一方面，該一體化本體之至少一反應表面係被分成 位於该反應氣體之供應方向之上游側且與該供應通道連通 之第一反應表面，及至少一位於該反應氣體之供應方向之 下游側之第二反應表面，其中以在該第一反應表面上反應 所需之量之水加濕之反應氣體被供應於該第一反應表面， 且一濕度小於供應於該第一反應表面之反應氣體之反應氣 體係獨立地由該供應通道供應於該第二反應表面。以此結 構，可以有效地減少濕潤水量，且因此可使加濕結構迷你 化。 用過之反應氣體之一部份可返回到該燃料電池堆之反 應氣體入口側，以此結構，可以藉由循環含在該用過之反 應氣體中之水來加濕整個燃料電池堆，並且因此可在不加 濕之情形下輕易地維持操作。 本發明之上述及其他目的、特徵、及優點可以在配合 藉由其中以例示性例子顯示本發明之較佳實施例之附圖時 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) #裝- 、訂| -10- 543233 五、發明説明（8 ) 由以下說明更加了解。 圖式之簡單說明 第1圖是一分解立體圖，顧 α ,、、、員不本發明之一第一實施例之 燃料電池堆之一主要部份； 第2圖是第1圖所示之辦料雷 概针冤池堆之一電池總成之分解 立體圖； 第3圖是顯示在第2圖中所示之電池總成中之一氧化氣 一燃料氣體、及一冷媒之流動的圖； 第4圖是第2圖所示之電池總成之—第—分隔件之前視 圖； 第5圖是第1圖所示之燃料電池堆之另_電池總成之分 解立體圖； 第6圖是顯示第1圖所示之燃料電池堆中之一氧化氣 之流動的圖； 第7圖是第1圖所示之一中間板之前視圖； 第8圖是第1圖所示之另一中間板之前視圖； 第9圖是一燃料電池系統之結構之示意圖，而第工圖 示之燃料電池堆已組裝於其中； 第10圖是本發明之一第二實施例之燃料電池堆之結構之不意圖， 第11圖是一單元電池之分解立體圖； 第12圖是另一單元電池之分解立體圖； 第13圖是本發明之一第三實施例之燃料電池堆之結構 之示意圖； 體 .請 先 閲- 讀 背 面 意 事 项 再< 填’ 寫 本 頁 訂 體 所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -11- 543233 A7 一 ----— B7_ 五、發明説明（9 ) 第14圖是本發明之一第四實施例之燃料電池堆之一第 一副堆之主要部份之分解立體圖； 第1 5圖是第14圖所示之燃料電池堆之一第二副堆之一 主要部份之分解立體圖； 第16圖是本發明之一第五實施例之燃料電池堆之一單 元電池之主要部份之分解立體圖； 第17圖是一前視圖，顯示第16圖所示之單元電池之一 苐二分隔件； 第18圖是本發明之一第六實施例之燃料電池堆之一單 元電池之主要部份之前視圖；及 第19圖是本發明之一第七實施例之燃料電池堆之示意 圖。 較佳實施例之說明 第1圖是分解立體圖，顯示本發明之一第一實施例之燃 料電池堆之一主要部份。 該燃料電池堆10包括設置在一反應氣體，如一氧化氣 體之流動方向（以一箭頭X表示）上之一第一副堆12、一第二 副堆14、及一第三副堆16。一中間板18a係設置在該第一與 第二副堆12與14之間，且一中間板18b係設置在該第二與第 三副堆14與16之間。該第一副堆12係藉由在X方向上互相 堆疊一特定數目之多組電池總成20a所形成；該第二副堆14 係藉由在X方向上互相堆疊一特定數目之多組電池總成 2〇b所形成；且該第三副堆16係藉由在X方向上互相堆疊一 特定數目之多組電池總成20c所形成。在此應注意的是在第 -12- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 543233 A7

=6b，一低濕、度氧化氣體供應通道孔(另一反應氣體供應 =孔M7,及：燃料氣體中間連通孔48。該氧化氣體供應 k k孔46a及該氧化氣體釋放通道孔46b各可讓一氧化氣體 (反應氣體），如-含氧氣體或空氣通過其中，該低渴度氧 化氣體供應通道孔47可讓―濕度小於供應至該氧化氣體供 應通道孔46a之濕潤氧化氣體之氧化氣體通過其中。該燃料 氣體中間連通孔48可讓一燃料氣體（反應氣體），如一含氫 氣體通過其中。設置在該等電池組件28、3()、％、4〇與42 中之氧化氣體供應通道孔46a(氧化氣體釋放通道孔46b，低 濕度氧化氣體供應通道孔47及燃料氣體中間連通孔48)在 4第一與第二單元電池28與3〇之堆疊方向（以箭號a所顯 示者）上互相連通。 各第一與第二一體化本體28與3〇，第一與第二分隔件 38與40，及中間分隔件42在長側方向於其另一邊緣部份具 有一氧化氣體中間連通孔50, 一燃料氣體供應通道孔（反應 氣體供應通道孔）52a，一燃料氣體釋放通道孔（反應氣體釋 放通道孔）52b，一低濕度燃料氣體供應通道孔（另一反應氣 體供應通道孔）53 ’ 一冷媒供應通道孔54a，及一冷媒釋放 通道孔54b。該氧化氣體中間連通孔50可讓一氧化氣體通過 其中，該燃料氣體供應通道孔52a與該燃料氣體釋放通道孔 5 2b各可讓一燃料氣體通過其中，該低濕度燃料氣體供應通 道孔53可讓濕度小於供應至該燃料氣體供應通道孔523之 濕潤燃料氣體之燃料氣體通過其中，該冷媒供應通道孔54a 與該冷媒釋放通道孔5 4b各可讓一冷媒通過其中。設置在該 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -14- 五、發明説明（u ) 等電池組件28、30、38、40與42中之氧化氣體中間連通孔 5〇(燃料氣體供應通道孔52a、燃料氣體釋放通道孔52b、低 濕度燃料氣體供應通道孔53、冷媒供應通道孔54a、及冷媒 釋放通道孔54b)係沿著A方向互相連通。 該第一分隔件38係由一金屬薄板形成，該第一分隔件 面向該第一體化本體28之反應平面（電能產生平面）之 表面形成為一具有多數凹凸之形狀，例如一波浪狀。如第4 圖所示，該第一分隔件38在面向該第一一體化本體28之陰 極34a之側上具有多數沿該長側方向（以箭號3所示者）直線 地延伸之氧化氣體通道（反應通道）56，該等氧化氣體通道 56之一端係與該氧化氣體供應通道孔4以連通且其另一端 係與該氧化氣體中間連通孔50連通。 如第2與3圖所示，該第一分隔件38在面向該壁板料之 一表面之側上具有多數沿著長側方向B直線地延伸之冷媒 通道58,而藉該壁板44之另一表面且經由該作為一形成在 該壁板44中或形成在另一構件中之中間返回部份之孔部， 該等冷媒通道58之一端係與該冷媒供應通道孔54a連通，且 其另一端係與該冷媒釋放通道孔54b連通。 該第二分隔件40之結構係與該第一分隔件％大致相 似，該第二分隔件40在面向該第二一體化本體3〇之陽極3仙 之側上具有多數沿著長側方向3直線地延伸之燃料氣體通 道（反應氣體通道）62，而該等燃料氣體通道62之一端係與 該燃料氣體中間連通孔48連通，且其另一端係與該燃料氣 體釋放通道孔52b連通。 543233 五、發明說明（u ) 丨 該中間分隔件42之結構係與各第一及第二分隔件刊與 40大致相似，該中間分隔件42在面向該第一一體化本體Μ 之陽極36a之側上具有多數沿著長側方向B直線地延伸之 燃料氣體通道（反應氣體通道）66，而該等燃料氣體通道Μ 之一端係與該燃料氣體釋放通道孔52b連通，且其另一端係 與該燃料氣體中間連通孔48連通。 如弟3圖所示’该中間分隔件42在面向該第二一體化本 體3〇之陰極34b之側上具有多數沿著長側方向B直線地延 伸之氧化氣體通道（反應氣體通道）68，而該等氧化氣體通 道68之一端係與該氧化氣體中間連通孔50連通，且其另一 端係與該氧化氣體釋放通道孔46b連通。 如第5圖所示，該電池總成20b之結構係與各電池總成 20a與20c大致相似，在該電池總成201)中，對應於顯示在各 電池總成20a與20c中之零件係以相同之標號表示且其重覆 之部份省略。 該電池總成20b具有氧化氣體供應通道孔（反應氣體供 應通道孔）46c及氧化氣體釋放通道孔（反應氣體釋放通道 孔）46d，該氧化氣體供應通道孔46c係與該電池總成2〇a之 氧化氣體釋放通道孔46b連續地連通，且該氧化氣體釋放通 道孔46d係與該電池總成20c之氧化氣體供應通道孔46a連 續地連通。如第6圖所示，一低濕度氧化氣體係供應至形成 在該電池總成20a、20b與20c中之低濕度氧化氣體供應通道 孔47，並且經由該中間板18a之一連接通路（連通部份）7〇而 被供應至該電池總成20b之氧化氣體供應通道通道孔46c， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂— 參線· -16- 543233 A7 ____B7_ 五、發明説明（14 ) / 且亦經由該中間板18b之一連接通路（連通部份）74而被供 應至該電池總成20c之氧化氣體供應通道通道孔46a。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 類似地，該電池總成20b具有燃料氣體供應通道孔（反 應氣體供應通道孔）52c及燃料氣體釋放通道孔（反應氣體 釋放通道孔）52d，該燃料氣體供應通道孔52c係與該電池總 成20c之燃料氣體釋放通道孔52b連續地連通，且該燃料氣 體釋放通道孔52d係與該電池總成20a之氧化氣體供應通道 孔5 2 a連續地連通。 如第7圖所示，該中間板18a在沿該長側方向上之一邊 緣處具有氧化氣體供應通道孔46e與46f及一低濕度氧化氣 體供應通道孔47。該氧化氣體供應通道孔46e係與該電池總 成20a之氧化氣體釋放通道孔46b及該電池總成20b之氧化 氣體供應通道孔46c連通，且係經由該連接通路70與該低濕 度氧化氣體供應通道孔47連通。 該中間板18a在沿該長側方向上之另一邊緣處具有一 冷媒供應通道孔54a，一冷媒釋放通道孔54b，一低濕度燃 料氣體供應通道孔53，及燃料氣體通道孔52e與52f。該燃 料氣體供應通道孔52e係與該電池總成20a之燃料氣體供應 通道孔52a連通，且係經由該連接通路（連通部份）72與該低 濕度燃料氣體供應通道孔53連通。 如第8圖所示，該中間板18b之結構係與該中間板i8a 大致相似。一與該電池總成20c之氧化氣體供應通道孔46a 連通之氧化氣體供應通道孔46f係經由一連接通路（連通部 份）74與一低濕度氧化氣體供應通道孔47連通，而一與該電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -17- 543233 A7 _____B7_ 五、發明説明（16 ) 之燃料氣體供應通道孔52a中（見第1圖）。此外，一冷媒， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如一純水、乙二醇、或油被供應於該冷媒供應通道孔54a 中〇 因此，在該第一一體化本體28中，供應至該陰極34a 之氧化氣體及供應至該陽極36a之燃料氣體係被發生在該 等觸媒層中之觸媒反應消耗掉以產生電能，且在該第二一 體化本體30中，供應至該陰極34b之氧化氣體及供應至該陽 極36b之燃料氣體係被發生在該等觸媒層中之觸媒反應消 耗掉以產生電能（見第3圖）。 在這情形中，依據第一實施例，具有操作該第一副堆 12所需之量之水氣之氧化氣體（詳而言之，一定量之先前濕 潤氧化氣體）係被供應於該第一副堆12中。因此，具有反應 所需之量之該濕潤氧化氣體係被供應於構成該第一副堆j 2 之電池總成中，可在該第一副堆12中有效地進行所需之反 應（產生電能）。 水在該等電池總成20a中產生，所產生之水沿X方向移 動通過該電池總成20a之氧化氣體釋放通道孔46b且進入構 成該第二副堆14之電池總成20b之氧化氣體供應通道孔 46c。在此情形下’如上所述，該中間板1 8a係設置在該第 一與第二副堆12與14間，在該中間板i8a中，與該電池總成 20a之氧化氣體釋放通道孔46b連通之氧化氣體供應通道孔 46e係經由該連接通路70連通於該低濕度氧化氣體供應通 道孔47。 因此，一低濕度氧化氣體係經由該另一供應管線86供 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -19- 543233 A7 ---------J7_ 五、發明説明（17 ) , 應於該氧化氣體供應通道孔46e中，該低濕度氧化氣體係被 移動通過該電池總成2〇a之氧化氣體釋放通道孔46b濕潤， 且係被供應於該電池總成2〇b之氧化氣體供應通道孔46c 中。故，在該第二副堆14中，該濕潤氧化氣體被確實地供 應至各電池總成2Ob以進行所需之反應。 水係藉在該等電池總成2〇b中之反應而產生且係在該 氧化氣體釋放通道孔46d中排放，在這種情形中，如上所 述，在該中間板18b中，該第三副堆16之氧化氣體供應通道 孔46a係經由該連通通路74而連通於該低濕度氧化氣體供 應通道孔47。故，該低濕度氧化氣體被所產生之水充份地 濕潤且被供應於該第三副堆16之氧化氣體供應通道孔46a 中。 同時’類似上述之氧化氣體，一具有操作該第三副堆 16所需之量之水氣之燃料氣體（詳而言之，一定量之先前濕 潤燃料氣體）係被供應於該第三副堆i 6中。先前包含於該燃 料軋體中以加濕之水係當它在各第一與第二一體化本體2 8 與30中時排放於該燃料氣體釋放通道孔52b中，且係在該第 二副堆14中移動，以加濕由該低濕度燃料氣體供應通道孔 53所供應之一低濕度燃料氣體，接著，該低濕度燃料氣體 被供應於該第二副堆14中。 依據第一實施例，僅以用來使在該第一副堆12中所需 之氧化氣體濕潤之量來供應水，且僅以用來使在該第三副 堆16中所需之燃料氣體濕潤之量來供應水就足夠了。實務 上’依據第一實施例，相較於在相關習知技術之燃料堆操 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

543233 發明説明（18 , (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 作中所需之水量，用以使一燃料氣體濕潤之水之量可以減 v 62/〇因此，可以明顯地減少供應於整個燃料電池堆1 〇 中用以加濕之水里’並且因而使_加濕結構明顯地迷你化。 第1 〇圖疋本發明之第二實施例之一燃料電池堆1 之 結構之示意圖。在該燃料電池堆100中，對應於在第一實施 例之燃料電池堆10巾所示者之零件係以相同之標號表示且 其重覆之說明省略。 該燃料電池堆1〇〇包括一第一副堆1〇2及一第二副堆 104’該第一副堆102具有在流動方向（以箭號χ表示者）上互 相堆疊之特定數目，如78片之單元電池1〇6，且該第二副堆 104具有在流動方向X上互相堆疊之特定數目，如片之 單兀電池108。為了供應一低濕度氧化氣體與一低濕度燃料 氣體於该第二副堆1〇4(或該第一副堆1〇2)中，低濕度反應 氣體供應通道孔（圖未示）係設置在該第一與第二副堆1〇2 與104之間。又’在該第一與第二副堆1〇2與ι〇4之間，氧化 氣體通道孔係連續地互相連通且該燃料氣體通道孔係連續 地互相連通。 如第11圖所示，該單元電池1〇6包括——體化本體 ll〇a，及一第一分隔件112&與一第二分隔件114&，且該一 體化本體110a係設置於其間。該單元電池1 〇6在一邊緣侧上 沿该長側方向（以箭號B表示者）具有氧化氣體供應通道孔 46a ’冷媒供應通道孔54a，及燃料氣體釋放通道孔52b，並 且在另一邊緣側上沿該長側方向具有燃料氣體供應通道孔 52a，冷媒釋出通道孔54b，及氧化氣體釋放通道孔46b。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -21- 543233 A7 --—___-__B7__ 五、發明説明（19 ) , 該第一分隔件112a在面向一陰極34a之表面上具有多 數氧化氣體供應通道116a，該等氧化氣體供應通道丨16&在 其一端處係與該氧化氣體供應通道孔46&連通且以在該長 側方向上反覆往復之方式曲折蜿蜒，並且在其另一端處係 與該氧化氣體釋放通道孔46b連通。與該第一分隔件丨12a 相似，該第二分隔件114a在面向一陽極36a之表面上具有曲 折燃料氣體通道（圖未示），且在一端處與該燃料氣體供應 通道孔52a連通並且在另一端處與該燃料氣體釋放通道孔 52b連通。 如第12圖所示，該單元電池108包括一一體化本體 110b，及一第一分隔件1121)與一第二分隔件1141)。該單元 電池108具有氧化氣體供應通道孔46a，氧化氣體釋放通道 孔46b，燃料氣體供應通道孔52a，及燃料氣體釋放通道孔 52b，且這些孔係位在分別相對於該單元電池1〇6之該等氧 化氣體供應通道孔46a，該等氧化氣體釋放通道孔46b，該 等燃料氣體供應通道孔52a，及該等燃料氣體釋放通道孔 52b之位置處者。設置在該第一分隔件1121)中之氧化氣體通 道116b由該氧化氣體供應通道孔46a曲折蜿蜒至該氧化氣 體釋放通道孔46b。 以下將說明具有上述結構之燃料電池堆1 〇〇之操作，在 此應注意的是此說明僅係有關於該氧化氣體侧者。 一具有用以操作該第一副堆102(78個電池）所需之量 之氧化氣體係在一被先前加濕之狀態下供應於該第一副堆 102 ’在该第一副堆1 〇2中，該氧化氣體之入口側濕度係設 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂| -22- 543233 A7 B7 五、發明説明（21 例之燃料電池堆100中所示者之零件係以相同之標號表示 且其重覆之說明省略。 該燃料電池堆120包括一第一副堆1〇2、一第二副堆1〇4 及一第三副堆122，該第一副堆102具有在χ方向上互相堆 疊之特定數目，如41片之單元電池106 ;且該第二副堆1〇4 具有在X方向上互相堆疊之特定數目，如65片之單元電池 108 ;且該第三副堆122具有在χ方向上互相堆疊之特定數 目，如94片之單元電池106。用以供應一低濕度氧化氣體與 一燃料氣體至供應通道之中間板（圖未示）係設置在該第一 與第二副堆102與104之間且在該第二與第三副堆1〇4與122 之間’又’氧化氣體通道孔係連續地互相連通且該燃料氣 體通道孔亦連續地互相連通於該第一、第二與第三副堆 102、104與122之兩相鄰堆之間。 在該燃料電池堆12〇中，一具有用以操作該第一副堆 102(41片電池）所需之量之氧化氣體係在一被先前加濕之 狀悲下供應於該第一副堆丨〇2，在該第一副堆丨〇2中，該氧 化氣體之入口側濕度係設定為65% ;該氧化氣體之利用比 率是設定為0.5 ;且氧之分壓係設定為36kPa。 接著，一具有用以在該等46片之電池中操作所需之量 之低濕度氧化氣體被供應至該第二副堆1〇4(利用比率 1/1 ·4)，該低濕度氧化氣體係藉由該第一副堆102釋出之所 產生之水加濕且係被導入該第二副堆1〇4中。此外，一具有 用以在該等61片之電池中操作所需之量之低濕度氧化氣體 被供應至該第三副堆122(利用比率ιη ·3)。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、可| 麟線-

-24- 543233 發明説明（22 在該第二副堆1〇4中，該氧化氣體之入口侧濕度係設定 為65%;該氧化氣體之利用比率是設定為Q5;且氧之分壓 係設定為26kPa。在該第三副堆122中，該氧化氣體之入口 側濕度係設定為65%;該氧化氣體之利用比率是設定為 0.5 ;且氧之分壓係設定為21kPa。 依據第三實施例，可以僅藉供應用以使該等41片之電 池濕潤所而之水里而依需要地使整個燃料電池堆⑼ 片電池）濕潤，並且以總利用比率1/147來操作2〇〇片之電 池，因此可得到類似於第二實施例所得到之效果。 第14圖是一分解立體圖，顯示一設置在本發明之一第 四實施例之燃料電池堆之上游侧上之第一副堆14〇之一主 要邛伤，且第15圖是一分解立體圖，顯示一設置於第丨斗圖 所示之燃料電池堆之下游側上之第二副堆142。在該第一與 第二副堆140與142中，對應於在第二實施例之燃料電池堆 100之副堆中所示者之零件係以相同之標號表示且其重覆 之說明省略。 如第14圖所示，該第一副堆14〇包括一單元電池144， 該單元電池144在一邊緣側上沿該長側方向（以箭號b所示 者）具有氧化氣體供應通道孔46a，冷媒供應通道孔54a，低 濕度燃料氣體供應通道孔53，及燃料氣體釋放通道孔52b， 並且在另一邊緣側上沿該長侧方向具有燃料氣體供應通道 孔52a，冷媒釋出通道孔54b，低濕度氧化氣體供應通道孔 47，及氧化氣體釋放通道孔46b。 如第15圖所示，該第二副堆142包括一單元電池146。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公董）

-25- 五、發明説明（23 ) 在沒早元電池146中，氧化氣體供應通道孔46a係經由連接 通路（混合部份）148連通於低濕度氧化氣體供應通道孔47。 依據具有上述結構之第四實施例，在構成該第二副堆 42之各電池146中，一低濕度氧化氣體由該低濕度氧化氣 體供應通道孔47經由該等連接通路148供應至該氧化氣體 供應通道孔4以中。該低濕度氧化氣體在被該由該第一副堆 釋出之所產生之水濕潤之後，係被供應於氧化氣體通道 116 中。 因此，在該第二副堆142中，由於該低濕度氧化氣體或 一非濕潤之氧化氣體被供應於各單元電池丨4 6中所以可明 顯地減少用以使整個燃料電池堆濕潤之水量並且因此可 知到與在第-、第二與第三實施例巾所得到者類似之效果。 _在第—至第四實施例中’―低濕度氧化氣體被供應於 各副堆中或在各電池中，但是，這種結構也可以用各反應 平面被分割成兩部份，並且一低濕度氧化氣體可以供應於 該反應平面之其中一分割部份之結構來取代這將在以下 第五實施例中說明。第16圖是_分解立體圖，顯示本發明 之一第五實施例之—燃料電池堆之-單元電池15〇之主要 部份。在該單元電池15〇中，對應於在第_所示之第二實 施例之燃料電池堆1附料者之零件㈣㈣之標號表 示且其重覆之說明省略。

543233 A7 _______B7__ 五、發明説明（25 ) 172 °該第一燃料氣體供應表面170由該燃料氣體供應通道 孔52a延伸出來且接續至該低濕度燃料氣體供應通道孔 158 ’且該第二燃料氣體供應表面172由該低濕度燃料氣體 供應通道孔158延伸出來且接續至該燃料氣體釋放通道孔 52b。該第二燃料氣體供應表面172之面積係大於該第一燃 料氣體供應表面170之面積。 依據具有上述結構之第五實施例，僅供應一用以在該 第一氧化氣體供應表面164上反應所需之量之水來濕潤之 氧化氣體至該第一氧化氣體供應表面164便足夠了，也就是 說’可不必供應用以使在該第二氧化氣體供應表面上流動 之氧化氣體濕潤之水，因為該氧化氣體係被反應所產生之 水濕潤。因此，可以有效地減少用以使該氧化氣體濕潤之 水量’並且因而可使該加濕結構輕易地迷你化。相對於該 燃料氣體，類似於氧化氣體，僅供應一用以在該第一燃料 氣體供應表面170上反應所需之量之水來濕潤之燃料氣體 至s亥第一燃料氣體供應表面170便足夠了，因此，可以減少 用以使該燃料氣體濕潤之水量。 第18圖疋本發明之一第六實施例之一燃料電池堆之單 元電池180之主要部份之前視圖。 該單兀電池180包括，例如，一用以供應一氧化氣體至 一陰極之分隔器182，該分隔器182具有一設置在一反應氣 體之供應方向之上游側上且接續一氧化氣體供應通道孔 46a之第一氧化氣體供應表面184 •，一經由一以該單元電池 1 80之堆疊方向延伸之第一低濕度氧化氣體供應通路1 %而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇\297公|〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-28- 543233 A7 B7 之 五、發明説明（26 接續該第一氧化氣體供應表面i 84之第二氧化氣體供應表 面188; —經由該第一低濕度氧化氣體供應通路186與一第 一低濕度氧化氣體供應通路190而接續該第二氧化氣體供 應表面188之第三氧化氣體供應表面192 ;及一經由該第二 低濕度氧化氣體供應通路190與一低濕度氧化氣體供應通 路194而接續該第三氧化氣體供應表面ι92之第四氧化氣體 供應表面196。該第四氧化氣體供應表面ι96係連接於一氧 化氣體釋放通道孔46b。 該第一氧化氣體供應表面184之面積係設定為一最小 面積’該弟一氧化氣體供應表面188之面積係該第一氧化氣 體供應表面184之面積的兩倍；該第三氧化氣體供應表面 192之面積係該苐二氧化氣體供應表面lag之面積的兩倍； 且該第四氧化氣體供應表面196之面積係該第三氧化氣體 供應表面192之面積的兩倍。 依據具有上述結構之第六實施例，僅供應一用以在該 第一氧化氣體供應表面184上反應所需之量之水來濕潤之 氧化氣體至該第一氧化氣體供應表面184便足夠了，也就是 說，可不必供應用以使在該第二、第三與第四氧化氣體供 應表面188、192與196上流動之氧化氣體濕潤之水，因為該 氧化氣體係被反應所產生之水濕潤。因此，可以明顯地減 少用以使該氧化氣體濕潤之水量，並且因而可使該加濕結 構輕易地迷你化。 第19圖是一示意圖，顯示本發明之一第七實施例 燃料電池堆200，該燃料電池堆2〇〇具有多數（例如，2〇〇片 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

•、可| -29- 543233 A7

五、發明説明（27 ) 單元電池202。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 该燃料電池堆200在入口侧上具有一氧化氣體供應通 路204且在出口侧上具有一氧化氣體釋放通路2〇6。該燃料 電池堆200亦具有一用以使所產生之水由該氧化氣體釋放 通路206返回到該氧化氣體供應通路2〇4之返回通路2〇8。 以此結構，由於包含在該用過之氧化氣體中之所產生 之水經由該返回通路208返回到該氧化氣體供應通路2〇4， 可以依需要地使該燃料電池堆200濕潤，並且因此可輕易地 操作該燃料電池堆200且不必加水來濕潤。此外，上述說明 係針對該氧化氣體侧來進行，但是於該燃料氣體側亦為真。 在第19圖所示之結構中，一濕度感應器210可設置在該 氧化氣體釋放通路206之附近，在這種情形下，當該燃料電 池堆200之出口濕度成為一特定值或更大之值時，可以停止 濕潤由該氧化氣體供應通204供應於該燃料電池堆200中之 氧化氣體。 在此應注意的是該第一至第七實施例不僅可單獨實施 也可依需要組合來實施。 雖然本發明之一些較佳實施例已在此詳細顯示與說明 過了，但是在此應了解的是可以在不偏離以下申請專利範 圍之範疇之情形下進行各種變化與修改。 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公釐） 543233 A7 B7 五、發明説明（29 88,90...加濕器 162…連通部份 100···燃料電池堆 164…第一氧化氣體供應表面 102…第一副堆 166…第二氧化氣體供應表面 104…第二畐丨J堆 16 8…連通部份 106,108···單元電池 170…第一燃料氣體供應表面 110a，11 Ob···—體化本體 172…第二燃料氣體供應表面 112a，112b.··第一分隔件 1 8 0…單元電池 114a，114b···第二分隔件 1 8 2…分隔件 116a，116b·.·氧化氣體通道 184…第一氧化氣體供應表面 116c…曲折燃料氣體通道 186…第一低濕度氧化氣體供 120···燃料電池堆 應通路 122···第三副堆 188…第二氧化氣體供應表面 140…第一副堆 190…第二低濕度氧化氣體供 142···第二副堆 應通路 144，146···單元電池 192…第三氧化氣體供應表面 148...連接通路 194…低濕度氧化氣體供應通 150…單元電池 路 152···—體化本體 196…第四氧化氣體供應表面 154···第一分隔件 200…燃料電池堆 156…第二分隔件 202…單元電池 158···低濕度燃料氣體供應通204…氧化氣體供應通路 道孔 206…氧化氣體釋出通路 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、盯— 160···低濕度氧化氣體供應通208…返回通路 道孔 210…濕度感應器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） •32-

Claims (1)

1. 5

   六、申請專利範圍 裝 第91104014號專利申請案申請專利範圍修正本92年4月18曰 1 · 一種燃料電池堆，其包含多數互相堆疊之單元電池（24、 26) ’ 5亥專早元電池（24、26)各具有一包括一陽極（36a、 36b)、一陰極（34a、34b)、及一設置在該陽極（36a、36b) 與該陰極（34a、34b)之間之固體聚合物型電解質膜（32a、 32b)之一體化本體（28、30)，其中用以供應與釋放作為反 應氣體之一燃料氣體與一氧化氣體之至少一氣體之一供 應通道（52a、46a)及一釋放通道（52b、46b)係形成在各單 元電池（24、26)中， 該燃料電池堆包含： 訂 一第一副堆（12)，具有一特定數目之互相堆疊之該 等單元電池（24、26)，該第一副堆（12)係設置在該反應氣 體流之上游侧， 一第二副堆（14)，具有一特定數目之互相堆疊之該 等單元電池（24、26)，該第二副堆（14)係設置在該反應氣 體流之下游側， 其中在該第一副堆（12)中之釋放通道（52b、46b)係連 續地連通於在該第二副堆（14)中之供應通道（52a、46a) 且一用以獨立地由該供應通道（52a、46a)供應一濕度小於 供應至該第一副堆（12)之反應氣體之反應氣體之另一反 應氣體供應通道（53、47)係設置在該第二副堆（14)中。 2.如申請專利範圍第1項之燃料電池堆，更包含： 一中間板（18a)，係設置在一部份中，而該部份係在 該第一副堆（12)中之釋放通道（52b、46b)與在該第二副堆 (14)中之供應通道（52a、46a)連接處，

   -33- 543233 8 8 8 8 A B c D 申請專利範圍 其中該中間板（18a)具有一用以連通該另一反應氣 體供應通道（53、47)與在該第二副堆（14)中之供應通道 (52a、46a)之連通部份（72、70)。 裝 3. 如申請專利範圍第1項之燃料電池堆，其中構成該第二副 堆（142)之各單元電池（146)具有一混合部份（148)，在該 混合部份（148)中，該另一反應氣體供應通道（47)係與在 該第一副堆（142)中之供應通道（46a)連通，該混合部份 (148)係可混合已被用來反應之反應氣體之殘留物與該 低濕度反應氣體且將該混合物供應至構成該第二副堆 (142)之各單元電池（146)之一體化本體。 訂 4. 如申請專利範圍第1項之燃料電池堆，其中該反應氣體是 一氧化氣體，且構成該第二副堆（14)之單元電池（24、26) 之數目係大於構成該第一副堆（12)之單元電池（24、26) 之數目。 5. —種燃料電池堆，其包含多數互相堆疊之單元電池 (150)，該等單元電池（150)各具有一包括一陽極（36a、 36b)、一陰極（34a、34b)、及一設置在該陽極（36a、36b) 與該陰極（34a、34b)之間之固體聚合物型電解質膜（32a、 32b)之一體化本體（152)，其中用以供應與釋放作為反應 氣體之一燃料氣體與一氧化氣體之至少一氣體之一供應 通道（52a、46a)及一釋放通道（52b、46b)係形成在該一體 化本體（152)之各反應表面中， 該一體化本體（152)之至少一反應表面包含： 一第一反應表面（164)，係設置在該反應氣體流之上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -34- 543233 Λ BCD 申清專利範圍 游側且與該供應通道（52a、46a)連通；及 一第二反應表面（166)，係設置在該反應氣體流之下 游側， 其中該單元電池（150)具有一用以獨立地由該供應 通道（52a、46a)供應一濕度小於供應至該第一反應表面 (164)之反應氣體之反應氣體至該第二反應表面（166)之 另一反應氣體供應通道（158)。 6·如申請專利範圍第5項之燃料電池堆，更包含： 一曲折反應氣體通道（116c)，由該第一反應表面（164) 延伸至該第二反應表面（166);及 一連通部份（168)，用以連通該曲折反應氣體通道 (116c)與設置在該曲折反應氣體通道（116c)一返回部份 處之該另一反應氣體供應通道（158)。 7·如申請專利範圍第5項之燃料電池堆，其中該第二反應表 面（166)之面積係大於該第一反應表面（164)之面積。 8· —種燃料電池堆，其包含多數互相堆疊之單元電池 (150)，該等單元電池（150)各具有一包括一陽極（36a、 36b)、一陰極（34a、34b)、及一設置在該陽極（36a、36b) 與該陰極（34a、3 4b)之間之固體聚合物型電解質膜（32a、 32b)之一體化本體，其中用以供應與釋放作為反應氣體 之一燃料氣體與一氧化氣體之至少一氣體之一供應通道 (52a、46a)及一釋放通道（52b、46b)係形成在該一體化本 體（152)之各反應表面中， 該燃料電池堆包含： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） •35- ABCD 543233 六、申請專利範圍 一第一副堆（140)，具有一特定數目之互相堆疊之該 等單元電池（150)，該第一副堆（140)係設置在該反應氣體 流之上游側；及 一第二副堆（142)，具有一特定數目之互相堆疊之該 等單元電池（150)，該第二副堆（142)係設置在該反應氣體 流之下游側， 其中在該第一副堆（140)中之釋放通道（52b、46b)係 裝 連續地連通於在該第二副堆（142)中之供應通道（52a、 46a)； 一另一反應氣體供應通道（160、158)，用以獨立地 由該供應通道（52a、46a)供應一濕度小於供應至該第一副 訂 堆（140)之反應氣體之反應氣體，係設置在該第二副堆 (142)中； 该一體化本體（152)之至少一反應表面具有一設置 在該反應氣體流之上游側且與該供應通道（52a、46a)連通 之第一反應表面（170、164)，及一設置在該反應氣體流 之下游側之第二反應表面（172、166);且 該單元電池（150)具有一用以獨立地由該供應通道 (52a、46a)供應一濕度小於供應至該第一反應表面（17〇、 164)之反應氣體之反應氣體至該第二反應表面（172、166) 之另一反應氣體供應通道（158、160)。 9·如申請專利範圍第1項之燃料電池堆，更包含： 一返回通道（208)，用以使用過之反應氣體之部份由 該反應氣體出口側返回該燃料電池堆之反應氣體入口 本紙張尺度適用中國國家標準（Cns) A4規格（2ΐ〇χ：297公楚） -36- 543233

   申凊專利範圍 側 ίο·種操作一燃料電池堆之方法，該燃料電池堆包含包括 第與第二副堆（12、14)之至少兩副堆，該第一與第二 ^堆（12、14)各具有多數互相堆疊之單元電池（24、26)， 5亥等單元電池（24、26)各具有一包括一陽極（36a、36b)、 一陰極（34a、34b)、及一設置在該陽極（36a、36b)與該陰 極（34a、34b)之間之固體聚合物型電解質膜（32a、32b) 之一體化本體（28、30)，其中用以供應與釋放作為反應 氣體之一燃料氣體與一氧化氣體之至少一氣體之一供 應通道（52a、46a)及一釋放通道（52b、46b)係在各單元電 池（24、26)中，在該第一副堆（π)中之釋放通道（52b、46b) 係設置在該反應氣體流之上游侧且連續地連通於在該 第二副堆（14)中之供應通道（52a、46a)，該第二副堆（14) 係設置在該反應氣體流之下游側， 該方法包含以下步驟： 使具有操作該第一副堆（12)所需之量之該反應氣體 以水加濕，並經由該供應通道（52a、46a)供應在該第一 副堆（12)中之反應氣體，再將該反應氣體由該釋放通道 (52b、46b)釋出；及 將一濕度小於被供應至該第一副堆（12)之濕潤反應 氣體之反應氣體獨立地由與在該第一副堆（12)中之釋放 通道（52b、46b)連通之該第二副堆（14)之供應通道（52a、 46a)供應於該第一副堆（12)中。 11.如申請專利範圍第10項之操作一燃料電池堆之方法，其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

   -37- 543233 ABCD 申請專利範圍 中濕度小於被供應至該第一副堆（12)之濕潤反應氣體之 該反應氣體係由一連接部份供應於在該第二副堆（14)中 之供應通道（52a、46a)，而該連接部份係在該第一副堆 (12)中之釋放通道（52b、46b)與在該第二副堆（14)中之供 應通道（52a、46a)連接處。 裝 12. 如申請專利範圍第10項之操作一燃料電池堆之方法，其 中濕度小於被供應至該第一副堆（12)之濕潤反應氣體之 該反應氣體係被供應至構成該第二副堆（14)之各單元電 池（24、26)，藉此與該濕潤反應氣體之殘留物混合之該 低濕度反應氣體被供應於構成該第二副堆（14)之各單元 電池（24、26)之該一體化本體（28、30)中。 訂 13. 如申請專利範圍第10項之操作一燃料電池堆之方法，其 中該反應氣體是一氧化氣體，且構成該第二副堆（14)之 單元電池（24、26)之數目係大於構成該第一副堆（12)之 單元電池（24、26)之數目。 14. 一種操作一燃料電池堆之方法，該燃料電池堆包含至少 兩包括第一與第二副堆（12、14)之副堆，該第一與第二 副堆（12、14)各具有多數互相堆疊之單元電池（24、26)， 該等單元電池（24、26)各具有一包括一陽極（36a、36b)、 一陰極（34a、34 b)、及一設置在該陽極（36a、3 6b)與該陰 極（34a、34b)之間之固體聚合物型電解質膜（32a、32b) 之一體化本體（28、30)，其中用以供應與釋放一氧化氣 體之一供應通道（52a、46a)及一釋放通道（52b、46b)係形 成在各單元電池（24、26)中，在該第一副堆（12)中之釋 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -38- 543233 ABCD 六、申請專利範圍 放通道（52b、46b)係設置在該氧化氣體流之上游侧且連 續地連通於在該第二副堆（14)中之供應通道（52a、46a)， 該第二副堆（14)係設置在該氧化氣體流之下游側， 其中構成该第一副堆（14)之早元電池（24、26)之數 目係大於構成該第一副堆（12)之單元電池（24、26)之數 目， 該方法包含以下步驟： 使具有操作該第一副堆（12)所需之量之該氧化氣體 以水加濕，並經由該供應通道（52a、46a)供應在該第— 副堆（12)中之氧化氣體，再將該氧化氣體由該釋放通道 (52b、46b)釋出；及 將一濕度小於被供應至該第一副堆（12)之濕潤氧化 氣體之氧化氣體獨立地由與在該第一副堆（12)中之釋放 通道（52b、46b)連通之該第二副堆（14)之供應通道（52a、 46a)供應於該第一副堆（12)中。 15·—種操作一燃料電池堆之方法，該燃料電池堆包含至少 兩包括第一與第二副堆（12、14)之副堆，該第一與第二 副堆（12、14)各具有多數互相堆疊之單元電池（24、26>， 該等單元電池（24、26)各具有一包括一陽極（36a、36b：)、 一陰極（34a、34b)、及一設置在該陽極（36a、36b)與該陰 極（34a、34b)之間之固體聚合物型電解質膜（32a、32b) 之一體化本體（28、30)，其中用以供應與釋放一燃料氣 體之一供應通道（52a、46a)及一釋放通道（52b、46b)係形 成在各單元電池（24、26)中，在該第一副堆（12)中之釋 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -39- 543233 A B c D 申請專利範圍 放通道（52b、46b)係設置在該燃料氣體流之上游側且連 續地連通於在該第二副堆（14)中之供應通道（52a、46a)， 該第二副堆（14)係設置在該燃料氣體流之下游侧， 其中構成該第一副堆（12)之單元電池（24、26)之數 目係等於或大於構成該第二副堆（14)之單元電池（24、26) 之數目， 該方法包含以下步驟： 裝 使具有操作該第一副堆（12)所需之量之該燃料氣體 以水加濕，並經由該供應通道（52a、46a)供應在該第一 副堆（12)中之燃料氣體，再將該燃料氣體由該釋放通道 (52b、46b)釋出；及 訂 將一濕度小於被供應至該第一副堆（12)之濕潤燃料 氣體之燃料氣體獨立地由與在該第一副堆（12)中之釋放 通道（52b、46b)連通之該第二副堆（14)之供應通道（52a、 46a)供應於該第一副堆（12)中。 16. —種操作一燃料電池堆之方法，該燃料電池堆包含至少 兩包括第一與第二副堆（12、14)之副堆，該第一與第二 副堆（12、14)各具有多數互相堆疊之單元電池（24、26)， 該等單元電池（24、26)各具有一包括一陽極（36a、36b)、 一陰極（34a、34b)、及一設置在該陽極（36a、36b)與該陰 極（34a、34b)之間之固體聚合物型電解質膜（32a、32b) 之一體化本體（28、30)，其中用以供應與釋放一氧化氣 體之一氧化氣體供應通道（46a)及一氧化氣體釋放通道 (46b)，及用以供應與釋放一燃料氣體之一燃料氣體供應 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -40- 543233 ABCD 申請專利範圍 通道（52a)及一燃料氣體釋放通道（52b)係形成在各單元 電池（24、26)中， 其中構成該第二副堆（14)之單元電池P4、26)之數 目係大於構成該第一副堆（12)之單元電池（24、26)之數 目， 在該第一副堆（12)中之釋放通道（52b、46b)係設置 在該氧化氣體流之上游側，且設置在該燃料氣體之下游 側並且連續地連通於在該第二副堆（14)中之燃料氣體釋 放通道（52b)， 該第二副堆（14)係設置在該燃料氣體之上游側，且 設置在該氧化氣體流之下游侧並且連續地連通於在該 第一副堆（12)中之氧化氣體釋放通道（46b)， 該方法包含以下步驟： 使具有操作該第一副堆（12)所需之量之該氧化氣體 以水加濕，並經由該氧化氣體供應通道（46a)供應在該第 一副堆（12)中之氧化氣體，再將在該第二副堆（14)之氧 化氣體供應通道（46a)中之該氧化氣體釋出； 將一濕度小於被供應至該第一副堆（12)之濕潤氧化 氣體之氧化氣體獨立地由在該第二副堆（14)中之氧化氣 體供應通道（46a)供應於該第二副堆（14)中； 使具有操作該第二副堆（14)所需之量之該燃料氣體 以水加濕，並經由該燃料氣體供應通道（52a)供應在該第 二副堆（14)中之燃料氣體，再將在該第一副堆（12)之燃 料氣體供應通道（52a)中之該燃料氣體釋出；及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 加 -41- 543233 A B c D 申請專利範圍 將一濕度小於被供應至該第二副堆（14)之濕潤燃料 氣體之燃料氣體獨立地由在該第一副堆（12)中之燃料氣 體供應通道（52a)供應於該第一副堆（12)中。 裝 17. —種操作一燃料電池堆之方法，該燃料電池堆包含多數 互相堆疊之單元電池（150)，該等單元電池（150)各具有 一包括一陽極（36a、36b)、一陰極（34a、34b)、及一設置 在該陽極（36a、36b)與該陰極（34a、34b)之間之固體聚合 物型電解質膜（32a、32b)之一體化本體（28、30)，其中 用以供應與釋放作為反應氣體之一燃料氣體與一氧化 氣體之至少一氣體之一供應通道（52a、46a)及一釋放通 道（52b、46b)係設置在各單元電池（150)中， 訂 該一體化本體（152)之至少一反應表面包含： 一第一反應表面（170、164)，係設置在該反應氣體 流之上游側且與該供應通道（52a、46a)連通；及 至少一第二反應表面（172、166)，係設置在該反應 氣體流之下游側， 該方法包含以下步驟： 使具有用以在該第一反應表面（170、164)上操作所 需之量之該反應氣體以水加濕，並供應該反應氣體，再 將該反應氣體至該第一反應表面（170、164);及 將一濕度小於被供應至該第一反應表面（170、164) 之濕潤反應氣體之反應氣體獨立地由該等供應通道 (52a、46a)供應至該第二反應表面（172、166)。 18. 如申請專利範圍第17項之操作一燃料電池堆之方法，其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -42- ABCD 543233 六、申請專利範圍 中該第二反應表面（172、166)之面積係大於該第一反應 表面（170、164)之面積。 19.如申請專利範圍第10項之操作一燃料電池堆之方法，其 中用過之反應氣體之一部份係返回到該燃料電池堆（200) 之反應氣體入口側。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4·規格（210X297公釐） 丨_33 \ f…

   H1104014號專利申請案 圖式修正頁 92年* 4月18曰

   20a (c) ^.44

   543233 年月

   第3匮 20a (c)

   543233