TW575978B

TW575978B - Solid polymer electrolyte fuel cell assembly, fuel cell stack, and method of supplying reaction gas in fuel cell

Info

Publication number: TW575978B
Application number: TW91104011A
Authority: TW
Inventors: Seiji Sugiura; Yoshinori Wariishi; Narutoshi Sugita; Naoyuki Enjoji
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2004-02-11
Also published as: EP1371107A2; CN100454648C; WO2002071526A3; KR100549683B1; US7413821B2; JP4516229B2; US20040137298A1; AU2002234964C1; CA2439816A1; EP1371107B1; CA2439816C; DE60233557D1; WO2002071526A2; KR20030081502A; AU2002234964B2; ATE441945T1; JP2002260710A; CN1503998A

Description

575978 A7 B7 五、發明説明（2 為“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。 ;!7……·… (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 當一燃料電池堆被當作一車用電源時，該燃料電池堆必須有一相當大之輸出，為了達到這種要求，目前所採用的是一用以使一單元電池之反應板（電能產生平面）之尺寸更大之電池結構’及一用以將多數單元電池互相堆疊之電池結構。訂— 但是，前者之電池結構之缺點是各單元電池之加大尺寸會使該燃料電池堆之整個尺寸加大且這種大尺寸之燃料電池堆作為一車用電源是不穩定的。因此，為了得到_相當大之輸出，已採用了用以將多數相當緊密之單元電池互相堆疊之後者結構。但是當該等堆疊單元電池之數目變大時，溫度分佈將會產生在該堆疊方向上且由該電化學反應所產生之水之排流特性也會變差，因此無法確實得到一所需之電能產生效率。發明概要為了解決上述問題，因此有了本發明，且本發明之一目的為提供一可以一簡單之結構有效地改善各單元電池之電能產生效率且減少該電池總成之尺寸的固體聚合物型電解質燃料電池總成，及由一堆電池總成所構成之燃料電池堆。本發明之另一目的是提供一種用以將一反應氣體供應於燃料電池中，其可使各單元電池有效產生電能且也可改善所產生之水之排流特性。

-5- 之之 575978 五、發明説明（依據本發明，在此提供一種固體聚合物型電解質燃料電池總成，其係由多數互相堆疊之單元電池構成，各單元電池具有一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之一體化本體，其特徵在於用以讓由一燃料氣體與一氧化氣體所構成之至少一反應氣體流入該等多數單元電池中之反應氣體通道係設置在該電池總成中，使得該等反應氣體通道之至少一些部份在整個單元電池中互相連續地連通。在此，至少一些部份係表示至少兩或多個反應氣體通道，且也表示該等反應氣體通道之至少一些部份。以此結構，在該電池總成中，一具有在上游側之該單元電池及在下游側之該單元電池中之電池反應所需之量之反應氣體係被供給至在該上游側之單元電池，使得供應至孩電池總成之反應氣體之流量增加，因此可以使在該等單元電池中之濕度相同，且也可使在多數單元電池中之電流後度分佈相同且因而減少一集中過電壓。此外，在該等單元電池中所產生之水可以僅藉增加被供應至該電池總成反應氣體之流速而有效地釋出，且因此可改善整個總成排水特性。因為該等反應氣體通道較長地延伸以互相連接該等多數單元電池，故一壓力降增加，所以可有效地改善該反應氣體在各個單元電池之間之分佈特性及所產生之水之排水特性。此外，由於該電池總成是一由多數單元電池所構成之一體構件，該燃料電池堆可以藉由互相堆疊該等電池總成而組裝完成，因此，與藉互相堆疊該等單元電池所進行 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂丨 -6- 575978 A7 ___ B7 五、發明説明（6 ) " 使用壽命可以延長。較佳地，各分隔件係設置在兩相鄰該等一體化本體之間，且該分隔件在其平面上具有一用以供應至該反應氣體至。又置於各單7L電池中之反應氣體通道中之反應氣體供應通孔’及-用以由設置於各單元電池中之反應氣體通道釋出該反應氣體之反應氣體-出通孔。以此結構可改善所產生之水之排放特性，且不需提供一在該電池總成外提供另一歧管時所需之特殊密封機構。較佳地，各分隔件係設置在兩相鄰該等一體化本體之間，且該分隔件係構成為一具有一對應於該反應氣體通道之形狀之凹凸形狀之金屬板。以此結構，該分隔件可以由一波浪狀金屬片構成，且因此該分隔件可以變薄。較佳地，該分隔件在面向其中一一體化本體之側上具有一作為該反應氣體通道之燃料氣體通道，且在面向另一一體化本體之側上亦具有一作為該反應氣體通道之氧化氣體通道。以此結構，相較於一其中該燃料氣體通道及氧化氣體通道係獨立地設置在兩分隔件上之分隔件結構，該分隔件結構可以輕易地變薄，。因此，可以使整個電池總成迷你化。較佳地’該反應氣體通道係設定為可使通過兩相鄰單元電池之其中一單元電池之一反應平面之該等反應氣體通道以該等單元電池之方向流動，且在兩相鄰單元電池之另一單7G電池之一反應平面上流動。實際上，該反應氣體通道可被设定為可曲折地朝一開口於該等單元電池之堆疊方本紙張尺度適财關家鮮⑽）_^1()χ297公^ ----

訂— •t (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 575978 A7 -------------------------------B7^__ 五、發明説明（7 ) 〃向之通孔延伸。以這些結構，可以減少用以互相連通該等單元電池之通道之長度，且亦可輕易地形成一最適於沿著該等反應氣體之流動方向增加電力產生效能之溫度梯度。作為該反應氣體通道且沿著該單元電池之反應平面之一燃料氣體之流動方向可以與作為該反應氣體通道且沿著該單元電池之反應平面之一氧化氣體之流動方向相反，以此結構，可以以在陰極上所產生之水有效地使陽極濕潤。較佳地，作為該等反應氣體通道之燃料氣體通道係連續地設置在該等多數單元電《也中；幻乍為料反應氣體通道之氧化氣體通道係平行地設置在該等多數單元電池中。以此結構，可以對具有一低黏度之燃料氣體通道提供一足夠之壓力降，且因此可由該陽極側有效地排水。作為該等反應氣體通道之一燃料氣體通道及一氧化氣體通道之各通道可以設置成沿著該單元電池之反應平面直線地延伸，以這結構，由於該氣體通道沒有弯曲部份，故可確保一必要之排水特性，且輕易地藉衝壓加工而由一金屬片產生一通道構件（分隔件）。作為該等反應氣體通道之一燃料氣體通道及一氧化氣體通道之至少一通道可在該平面方向之單元電池之一側上具有一反應氣體入口及一反應氣體出口，以此結構，一所明内歧菅係設置在該電池總成中，使得整個電池總成可以被迷饵化。較佳地，各單元電池設置有—可沿著該等單元電池之堆疊方向延伸而連通於該等反應氣體通道之中間連通孔；本紙張尺度適用中國國家標準（0^) A4規格（21〇χ297公复）

f · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) t -10- 575978 A7 _____B7_ 五、發明説明（11 ) ^ 佈。在本發明中提供一種將一反應氣體供給至一由多數互相一體地堆疊之多數單元電池所構成之固體聚合物型電解質燃料電池總成之方法，各單元電池具有一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而形成之一體化本體，其中多數用以讓由一燃料氣體與一氧化氣體所構成之反應氣體之至少一反應氣體可在談等多數單元電池中流動之反應氣體通道係設置在該電池總成中，使得該等反應氣體通道之至少一些部份在整個單元電池中互相連續地連通，該方法之特徵在於將一反應氣體由一反應氣體平行地供應通孔供應至在該等單元電池中之多數反應氣體通道，使在該等反應氣體通道中流動之該反應氣體發生電池反應；及將該反應過之反應氣體釋出至反應氣體釋出通孔。以此結構，可以增加該反應氣體之流量、流速、及壓力降’且因此可有效地改善各單元電池之反應效率。較佳地，該反應氣體係被導入在反應氣體之流動方向之上游側上之單元電池中以進行電池反應，且接著經由一中間連通孔而被導入在反應氣體之流動方向之下游側上之單元電池中以進行電池反應。此時，具有在整個電池總成中反應所需之量之反應氣體可以被導入在該反應氣體之流動方向之最上游側上之單元電池中。較佳地，該反應氣體是一氧化氣體；且一冷媒係被供應於多數冷媒通道，與一設置在該氧化氣體之流動方向之下游侧上之單元電池中之氧化氣體通道相較，該等冷媒通本紙張尺度適用中國國家標準（哪）Α4規格（21〇><297公楚） ;;……餐… ……訂…………鬌 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -14- 575978 A7 ——-；__B7___ 五、發明説明（13 ) . 第11圖是該電池總成之一結構之分解立體圖，其中多數中間連通孔係設置在中央平面中；第12圖是顯不在第一與第二單元電池中之陰極之溫度之圖；第13圖是顯示在第一與第二單元電池中之陰極之相對濕度之圖；第14圖是一分解立體圖，顯示本發明之一第二實施例之一固體聚合物型電解質燃料電池總成之一主要部份；第15圖是一分解立體圖，顯示本發明之一第三實施例之一固體聚合物型電解質燃料電池總成之一主要部份；第16圖是顯示本發明之第三實施例之電池總成中之反應氣體與一冷媒之流動的圖；第17圖是是一分解立體圖，顯示本發明之一第四實施例之一固體聚合物型電解質燃料電池總成之一主要部份；第18圖是顯示本發明之第四實施例之電池總成中之反應氣體與一冷媒之流動的圖；第19圖是是一分解立體圖，顯示本發明之一第五實施例之一固體聚合物型電解質燃料電池總成之一主要部份；第20圖是顯示本發明之第五實施例之電池總成中之反應氣體與一冷媒之流動的圖；第21圖是顯示第一實施例之電池總成之一以符號表示之通道結構之圖；第22圖是顯示第三實施例之電池總成之一以符號表示之通道結構之圖；本紙張尺度適用中國國家標準（) A4規格（210X297公贊） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

575978 A7 五、發明説明（14 ) 第23圖是顯示第四實施例之通道結構之圖；〜成之1符號表示 =圖是顯示第五實施例之電池總成之—以符號表示之通道結構之圖；第25圖是顯示一典型以符號表示之通道結構之圖；第26圖是㈣.另-典型以符縣示之通道結構之圖第27圖是顯示再一典型以符號表示之通道結構之圖第28圖是齡X-典独㈣表^之通道結構之圖第29圖是顯不-三電池結構之—典型通道結構之圖第30圖是顯示該三電池結構之另—典型通道結構之圖，第31圖是顯示-四電池結構之一典型通道結構之圖；第32圖是顯示一其中—燃料氣體侧具有一合流結構之三電池結構之一典型通道結構之圖；第3 3圖是顯示一其中一燃料氣體側具有一合流結構之四電池結構之一典型通道結構之圖；第34圖是是一分解立體圖，顯示本發明之一第六實施例之一固體聚合物型電解質燃料電池總成之一主要部份；第35圖是顯示本發明之第六實施例之電池總成中之反應氣體與一冷媒之流動的圖；第36圖是是一分解立體圖，顯示本發明之一第七實施例之一固體聚合物型電解質燃料電池總成之一主要部份；及第37圖是顯示本發明之第七實施例之電池總成中之反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· .看— -17- 575978 五、發明説明（i6 ) 如第1圖所示，各第一與第二一體化本體18與2〇，第一與第二分隔件28與30，及中間分隔件32在長側方向於其一邊緣部份具有一氧化氣體入口 36a，一氧化氣體出口 36b，及一燃料氣體中間連通孔38。亦被稱為一反應氣艟供應通孔之該氧化氣體入口 36a及亦被稱為一反應氣體釋出通孔之該氧化氣體出口36 b係可讓一氧化氣體（反應氣體），如一含氧氣體或空氣通過其中；且該燃料氣體中間連通孔38可讓一燃料氣體（反應氣體），如一含氫氣體通過其中。形成在各個電池組件18、20、28、30與32中之氧化氣體入口 36a(氧化氣體出口 36b、燃料氣體中間連通孔38)係在該第一與第二單元電池14與16之堆疊方向（以箭號a所顯示者） Ji互相連通。另一方面’各第一與第二一體化本體18與20，第一與第二分隔件28與30，及中間分隔件32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4〇，一燃料氣體入口 42a，一燃料氣體出口 42b，一冷媒入口 44a，及一冷媒出口 44b。該氧化氣體中間連通孔40係可讓一氧化氣體通過其中；亦被稱為一反應氣體供應通孔之該燃料氣體入口 42a 及亦被稱為一反應氣體釋出通孔之該燃料氣體出口 42b係可讓一燃料氣體（反應氣體）通過其中；且該冷媒入口 44a與該冷媒出口 44b可讓一冷媒通過其中。形成在各個電池組件 18、20、28、30與32中之氧化氣體中間連通孔4〇(燃料氣體入口 42a，燃料氣體出口 42b，冷媒入口 44a，冷媒出口 44b) 係在由箭號A所示之方向上互相連通。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -19- 575978 A7 I一~____ 五、發明説明（17 ) 〃該第一分隔件28係由一金屬片構成，該金屬片面向該第一一體化本體18之反應平面（電能產生平面）之一部份形成為一具有多數凹凸之形狀，例如形成一波浪狀。詳而言之’如第3與4圖所示，該第一分隔件28在面向該第一一體化本體18之陰極24a之侧上具有多數，如上所述地，藉由將。亥第一分隔件28之面向該陰極24&之側形成一波浪狀來提供之氧化氣體通道（反應氣體通道）46。該等氧化氣體通道 46沿該長側方向（以箭號3所示者）直線地延伸，該等氧化氣體通道46之一端係與該氧化氣體入口 36a連通且其另一端係與該氧化氣體中間連通孔4〇連通。如第1與3圖所示，該第一分隔件28在面向該壁板34之表面之側上具有多數冷媒通道48，該等冷媒通道料沿著〇長側方向（以箭號B所示者）直線地延伸。藉該壁板Μ之另表面且經由一作為一形成在該壁板34中或在另一構件中之中間返回部份之孔部5〇,該等冷媒通道48之一端係與該冷媒入口 44a連通，且其另一端係與該冷媒出口 4朴連通。 1亥第二分隔件30具有大致類似於該第-分隔件28之結構’該第二分隔件30在面向該第二-體化本體20之陽極26b 側上具有多數多數燃料氣體通道（反應氣體通道）52，該等燃料C體通道52沿著該長側方向（以箭號B所示者）直線地 (伸騎燃料氣體通道52之_端係與㈣料氣體中間連通孔38連通且其另一端與該燃料氣體出口 42b連通。該第二 |分隔件3〇亦在面對下一個電池總成1〇之壁板34之側上且有多數冷_道54,該等冷料道54沿著該長財向（以箭號本紙張尺細t娜（21i297公^---- -20-

訂— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) t 五、發明説明（18 ) B所示者）錢地延伸，且它們的末料與該冷媒出口 44b 連通。該中間分隔件32之結構係與各第一及第二分隔件_ 3〇錢相似，射間分隔件32在面向該第——體化本㈣之陽極26a之侧上具有多數燃料氣體通道(反應氣體通道）56,該等燃料氣體通道56沿著該長側方向（以箭號b所示者）直線地延伸’而該等燃料氣體通道56之一端係與該燃料虱體入口 42a連通’且其另—端係與該燃料氣體中間連通孔 38連通。如第3圖所示，該中間分隔件32在面向該第二一體化本體20之陰極24b之側上具有多數氧化氣體通道（反應氣體通道）58’該等氧化氣體通道58沿著該長側方向（以箭號b所示者）直線地延伸，而該等氧化氣體通道58之一端係與該氧化氣體中間連通孔40連通，且其另一端係與該氧化氣體出口 36b連通。 «又置在該第一單元電池14中之氧化氣體通道46及設置在該第二單元電池16中之氧化氣體通道58係互相連續地連通且其通道橫截面互不相同；且設置在該第一單元電池14 中之燃料氣體通道56及設置在該第二單元電池16中之燃料氣體通道52係互相連續地連通且其通道橫截面互不相同。如第3圖所示，在該出口側之該氧化氣體通道58之通道橫截面係小於在該入口側之氧化氣體通道46之通道橫截面；且在該出口侧之該燃料氣體通道52之通道橫截面係小於在該入口侧之燃料氣體通道56之通道橫截面。 575978 A7 -----—__B7 _ 五、發明説明（19 ) ' 一一"" ~ 具有上述結構之特定數目之多組電池總成10，如第2 圖所7F，係在箭遽A所示之方向上藉由固定裝置（圖未示）互相堆璺，端板62a與62b係經由末端電極6〇a與6〇b，接著並藉繫桿（圖未示）等固定該等端板62a與 62b以得到一燃料電池堆12。該端板62a於該長側方向之一邊緣部份處具有一連通於該氧化氣體入口 36a之氧化氣體供應孔64a，及一連通於該氧化氣體出口 36b之氧化氣體釋出孔64b。該端板62b於該長側方向之另一邊緣部份處具有一連通於該燃料氣體入口 42a之燃料氣體供應孔66a，一連通於該燃料氣體出口之燃料氣體釋出孔66b，一連通於該冷媒入口 44a之冷媒供應孔68a，一連通於該冷媒出口 44b之冷媒釋出孔68b。上述該燃料電池堆12與該電池總成1〇之操作將說明如下。在該燃料電池堆12中，一燃料氣體，如一含氫氣體係由該燃料氣體供應孔66a供應；一氧化氣體，如空氣或一含氧氣體係由該氧化氣體供應孔64a供應；且一冷媒，如水、乙二醇或油係由該冷媒供應孔68a供應，使得該燃料氣體、氧化氣體、及冷媒係依序供應至沿箭號A所示之方向互相堆疊之多數電池總成10。如第5圖所示，供應至於箭號A所示之方向上互相連通之氧化氣體入口 36a之氧化氣體係被導入設置在該第一分隔件28中之多數反應氣體通道46中且沿著該第一一體化本體18之陰極24a移動’而供應至於箭號A所示之方向上互相本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

.…:……t… (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂| t •22- 575978 A7 — ---—-———____ 五、發明説明（20 ) , 連通之燃料氣體入口 42a之燃料氣體係被導入設置在該中間分隔件32中之多數燃料氣體通道56中且沿著該第一一體化本體18之陽極26a移動。因此，在該第一一體化本體18 中，供應至該陰極24a之氧化氣體及供應至該陽極26a之燃料氣體係由於在該等電極之觸媒層中之電化學反應而被消耗以產生電力。其部份已在該第體化本體18中消耗之氧化氣體由該氧化氣體通道46被導入該第--體化本體18之氧化氣體中間連通孔40，沿著箭號A所示之方向移動通過該中間分隔件32，並且被導入設置在該中間分隔件32中之氧化氣體通道58,接著，如此被導入該等氧化氣體通道58中之該氧化氡體沿著該第二一體化本體2〇之陰極24b移動。類似地，其部份已在該第——體化本體18之陽極26a 中消耗之燃料氣體被導入該中間分隔件32之燃料氣體中間連通孔38，沿著箭號A所示之方向移動通過該第二一體化本體20之燃料氣體中間連通孔38，並且被導入設置在該第二分隔件30之燃料氣體通道58，接著，如此被導入該等燃料氣體通道52中之該燃料氣體沿著該第二一體化本體2〇之陽極26b移動。因此，在該第二一體化本體2〇中，該氧化氣體與該燃料氣體係由於在該等電極之觸媒層中之電化學反應而被消耗以產生電力。其氧氣已被消耗之氧化氣體被釋出至該第二分隔件30之氧化氣體出口 36b中，且其氫氣已被消耗之燃料氣體則被釋出至該第二分隔件3〇之燃料氣體出口 42b 中。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇父297公|) !;……餐i………訂………· (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) -23- 575978 A7 -------~___ 五、發明説明（21 ) . '一~--— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 另-方面，流經在箭號A所示之方向上互相連通之該等冷媒入口 44a之冷媒到達該第—分隔件28,接著該冷媒沿著設置在該第-分隔件28中之冷媒通道48移動，且由形成在該壁板34中之孔部50返回且沿著設置在下一個電池總成 10之第二分隔件30中之冷，媒通道54移動，並且被釋出至該第二分隔件30之冷媒出口 44b中。依據第一實施例，該電池總成1〇係構成為該第一與第二單元電池14與16之一本體部份，設置在該第一單元電池 14中之該等氧化氣體通道46之至少一部份係經由該等氧化氣體中間連通孔40而連續地連通設置在該第二單元電池16 中之該專氧化氣體通道58之至少一部份，而設置在該第一單元電池14中之該等燃料氣體通道56之至少一部份係經由該等燃料氣體中間連通孔3 8而連續地連通設置在該第二單元電池16中之該等燃料氣體通道52之至少一部份。因此，具有在该專第一與第二單元電池14與16中整個反應所需之流篁之氧化氣體被供應至在該入口側之氧化氣體通道46，而具有在該等第一與第二單元電池14與16中整個反應所需之流量之燃料氣體被供應至在該入口侧之燃料氣體通道 5 6。換言之’流量為在該單元電池中反應大致所需之流量之兩倍之該氧化氣體係被供應至在該入口側上之氧化氣體通道46，而流量為在該單元電池中反應大致所需之流量之兩倍之該燃料氣體係被供應至在該入口側上之燃料氣體通道56。因此，特別地，其中產生水之氧化氣體通道46與58之本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） -24- 575978 五、發明説明（22 ) 排水特性得以改善，且因此可使在該等第一與第二單元電池14與16之氧化氣體通道46與58中之濕度相同。這可有效地使在该4第一與第二單元電池14與16中之電流密度分布一致且因此減少一集中過電壓之發生機率。由於在該第一單元電池14中之氧化氣體通道46係連續地連通於在該第二單元電池16中之氧化氣體通道58且在該第“單元電池14中之燃料氣體通道56係連續地連通於在該第二單元電池16中之燃料氣體通道52,供應至該氧化氣體入口 36a之氧化氣體之流速及供應至僉燃料氣體入口 42&之燃料氣體之流速相較於習知單元電池結構會變高。因此，可以將在該等第一與第二單元電池中所產生之水有效地釋出’並且因此可明顯地改善該電池總成1〇的整個排水特性。由於在該第一單元電池i 4中之氧化氣體通道46係連續地連通於在該第二單元電池16中之氧化氣體通道58以形成一由該第一單元電池14延伸至該第二單元電池16之長氧化氣體（反應氣體）通路，而在該第一單元電池14中之燃料氣體通道56係連續地連通於在該第二單元電池16中之燃料氣體通道52以形成一由該第一單元電池14延伸至該第二單元電池16之長燃料氣體（反應氣體）通路，所以可以得到增加在該等第一與第二單元電池14與16中之壓力降，藉此有效地改善由在該等第一與第二單元電池14與16中之該氧化氣體與燃料氣體所產生水之排水特性，及使該氧化氣體與燃料氣體均一地分布於在該燃料電池堆12之各個電池總成ι〇之種種優點。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚）五、發明説明（24 ) 在第7圖所示之一例子中，形成在一板狀中間分隔件 32b中之各出口側氧化氣體通道5讣之通道寬度係被設定成小於形成在一板狀第一分隔件28b中之各入口側氧化氣體通道46b之通道寬度，且類似地，形成在一板狀第二分隔件 3〇b中之各出口側燃料氣體通道52b之通道寬度係被設定成 J、於幵/成在該板狀中間分隔件32b中之各入口燃料氣體通 iL 5 6b之通道寬度。以此結構所得到之另一種效果是在第一與第二單元電池14與16間之接觸面積增加，因此減少接觸阻抗。在第8圖所示之一例子中，設置在一板狀中間分隔件 3 2 c中之各出口侧氧化氣體通道5 8 c之數目係被設定成小於 «又置在一板狀第一分隔件28c中之各入口側氧化氣體通道 46c之數目，且類似地，設置在一板狀第二分隔件3〇c中之各出口侧燃料氣體通道52c之數目係被設定成小於設置在該板狀中間分隔件32c中之各入口燃料氣體通道56c之數目。以此結構所得到之另一種效果是在第一與第二單元電池14與16間之接觸面積可有效地增加。此外了改善在該等第一與第二單元電池14與16中之排水特性，在出口側之第二單元電池16中之氣體通道長度係設定成大於在入口侧之第一單元電池14中之氣體通道長度。由於.所產生之水量在該出口側較大，所產生之水之排水特性可以藉由在該出口側之氣體通道長度較大而得以改善，藉此在該出口側產生一壓力降。詳而言之，如第9圖所示，燃料氣體通道％係以一直線 575978 A7 ---— _ —_B7_ 五、發明説明（25 )~_ ' 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 延伸之方式設置在一中間分隔件32中，而燃料氣體通道52d 係以一曲折延伸之方式設置在一第二分隔件30d中。因此，在該出口側之燃料氣體通道52d之氣體通道長度係有效地大於在該入口侧之燃料氣體通道56之氣體通道長度。此外，該等曲折燃料氣體通道52d可以用彎折或彎曲燃料氣體通道來取代。在第一實施例中，由於該電池總成10係由多數單元電池，·例如，兩單元電池14與16，之一體之本體所形成，所以’相較於藉互相堆疊單元電池來組裝習知燃料電池堆相較，可以有效地簡化在藉互相堆疊該等電池總成1〇來組裝該燃料電池堆12時之工作性。此外，各電池總成10之迷你化可使整個燃料電池堆12 輕易地迷你化，對於該電池總成10之迷你化，由於該等第一與第二分隔件28與30及該中間分隔件32之各分隔件係由形成波浪狀（多數凹凸之形狀）之金屬片所形成，該分隔件可以變薄，且因此整個電池總成1 〇可以變薄。在第一實施例中，該中間分隔件32在面向該第--體化本體1 8之側具有該等燃料氣體通道56且在面向該第二一體化本體20之側亦具有該等氧化氣體通道58(見第3圖）。因此’該中間分隔件32之結構變得比一其中該等燃料氣體通道56與該等氧化氣體通道58分別設置在兩分隔件中之結構更薄，這使得整個電池總成1 〇可以迷你化。由於該等第一與第二分隔件28與30及該中間分隔件32 之各分隔件具有在該等第一與第二單元電池14與16之堆疊本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇><297公楚） -28- 575978 A7 B7 五、發明説明（26 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 方向上分別互相連通之氧化氣體入口 36a、氧化氣體出口 36b、燃料氣體入口 42a、及燃料氣體出口 42b，所以可以不必在該電池總成1〇外側提供另一不同之歧管（外歧管）且因此也不必在該等單元電池之堆疊方向上提供該外歧管之一端部處之一密封結構，並且因而逑你化該電池總成1〇及簡化其結構。在第一實施例中，如第5圖所示，該反應氣體，例如，該氧化氣體經由該等氧化氣體通道46沿著該第——體化本體18之陰極24a流動，且以箭號a所示之方向（堆疊方向）經由該氧化氣體中間連通孔4〇移動，並且經由該等氧化氣體通道58沿著該第二一體化本體2〇之陰極24b流動。 .、可| t 因此’因為該氧化氣體沿該等氧化氣體通道朝該等氧化氣體中間連通孔曲折地流動以便讓該氧化氣體以該等第一與第一單元電池14與16之堆疊方向流動，所以可以得到該等第一與第二單元電池14與16通過其中而互相連通之通道長度減少且溫度梯度也更易於沿著該氧化氣體（燃料氣體）之流動方向形成之種種優點。此外，由於該燃料氣體與該氧化氣體以互相相反之方向沿著該等第一與第二一體化本體18與20之反應平面流動，所以可依所需地藉由該等陰極24a與24b所產生之水來濕潤該等陽極26&與26b。此外，在第一實施例中，由於在該等第一與第二單元電池14與16之間沒有設置任何冷媒通道，所以在該出口側之該第一单元電池16變得比在該入口側之該第一單元電池 14更高，因此可改善所產生之水之排水特性。 -29- 575978

(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由使在該第二單元電池16側之氣體通道中之西产一於在該第-單元電池14侧者，如第12圖所示，在該通道中之相對濕度於該等第一與第二單元電池"與“之門可加以改變，如第13圖所示。在該第一單元電池;4中，：為具有在該等第-與第二單元電池14與16中反應所需之量之氧化氣體被供應至該第-單元電池14，故濕度之改變減少’且在該第二單元電池16中，因為該第二單元電池“之溫度上升，故濕度亦減少。以此結構，由於在該等第一與第二單元電池14與16中之相對濕度是相同的，所以可以改善各電解質膜22a與22b 之離子導電性且因此減少集中過電壓。 .、可| 藉此，依據第一實施例，該等氧化氣體中間連通孔4〇係設置在該等氧化氣體入口 36a與該等氧化氣體出口 36b之間，且該等燃料氣體中間連通孔38係設置在該等燃料氣體入口 42a與該等燃料氣體出口 42b之間。 t 該等氧化氣體中間連通孔40及該等燃料氣體中間連通孔3 8係分別設置成可沿箭號a所示之方向通過該等第一與第二單元電池14與16，但是，與第一實施例之這種結構不同地’可採用第10圖所示之一結構，其中第一與第二分隔件28與30之各分隔件沒有氧化氣體中間連通孔40及燃料氣體中間連通孔38。在這情形下.，·僅在該電池總成10之各電池中’該等氧化氣體中間連通孔40可讓該氧化氣體以箭號 A所示之方向流過其中且該等燃料氣體中間連通孔3 8可讓燃料氣體以箭號A所示之方向流過其中。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公爱） -30- 575978 A7 B7 五、發明説明（28 t (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 此外’如第11圖所示，一氧化氣體中間連通孔4〇a與一燃料氣體中間連通孔3 8 a可設置在該等第一與第二分隔件 28與30及該中間分隔件32之各分隔件之一中央平面中。其次，以下將說明本發明之供應在該電池總成丨〇中及在由該堆電池總成10所構成之燃料電池堆12中之反應氣體之方法，在此應注意的是該氣體供應基本上係依據該電池總成10及該燃料電池堆12之上述操作來進行，且因此將只簡要地說明該氣體供應方法之特徵。訂— 如第5圖所示，一氧化氣體與一燃料氣體係由該等氧化氣體入口 36a及該等燃料氣體入口 42a平行地供應至作為在該4第一與第二單元電池14與16之箭號A所示之堆叠方向上設置之該等反應氣體供應通道之該等多數氧化氣體通道 46及該等多數燃料氣體通道56，因為，已被用以在該等第一與第二一體化本體18與20處反應過之該反應過之氧化氣體與燃料氣體係由作為在箭號A所示之方向上設置之反應 •餐· 氣體釋出通道之該等氧化氣體出口 3 6b與該等燃料氣體出口 42b釋出。在這種情形下’在該電池總成1 〇中，該氧化氣體與燃料氣體被導入在上游側之第一單元電池14中以供反應用，且接著經由該氧化氣體中間連通孔40與該等燃料氣體中間連通孔3 8被導入在下游侧之第二單元電池16中。因此，該氧化氣體與燃料氣體之各氣體之流量、流速、及壓力降可增加，使得該第一與第二單元電池14與16之反應效能可以有效地改善。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -31- 575978 A7 、發明説明（29) " 一 ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 纟此，真有欲在整個電池總成1G中使用所需之量即具有在該等第-與第二單元電池14與16中反應所需之量之該氧化氣體與燃料氣體之各氣體被導入在該反應氣體之流動方向之上游側之第一單元電池14中。 f 14圖是本發明之第—實施例之—電池總成8〇之一主要部份的分解立體圖，在這實施例之電池總成8〇中對應於第-實施例之電池總成10中之零件的零件係以相同之標號表示且省略其重覆之說明。在以下第三與以後之實施例中亦同。該電池總成80包括一第一一體化本體82及一第二一體一化本體84，該第一一體化本體82具有一氟基電解質膜％，且該第二一體化本體84具有一氫基電解質膜⑽。依據具有上述結構之第二實施例，由於在一反應氣體之流動方向之下游側上該第二一體化本體84之溫度高於在該反應氣體之流動方向之上游側上之第一一體化本體82之溫度，具有一高熱阻抗之該氫基電解質膜88係設置在該第二一體化本體84中，以此結構，可增加該第二一體化本體 84之使用壽命。因此，由於該第二一體化本體料可以使用一段長時間，故可增加該電池總成80之商業利益。第15圖是本發明之第三實施例之一固體聚合物型電解質燃料電池總成140之主要部份之分解立體圖。該電池總成140包括互相堆疊之一第一單元電池142及一第二單元電池144，該第一單元電池142具有一第--體化本體146，且該第二單元電池144具有一第二一體化本體本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐〉 •32- 575978 A7 厂 _ B7 五、發明説明（30 ) . 148。該第一一體化本體146係被固持在一第一分隔件15〇與一第一中間分隔件154之間，且該第二一體化本體148係被固持在一第二中間分隔件156及一第二分隔件152之間。一擋板158係被設置在該等第一與第二中間分隔件154與 156之間。該電池總成140在長侧方向之一邊緣部份上具有燃料氣體入口 42a、氧化氣體中間連通孔4〇、及燃料氣體出口 42b。該燃料氣體入口 42a(氧化氣體中間連通孔4〇、燃料氣體出口42b)係在一箭號a所示之方向上互相連通，該電池總成140亦在長側方向之另一邊緣部份上具有氧化氣體入口 36a、冷媒入口 44a、燃料氣體中間連通孔％、冷媒出口 44b、及氧化氣體出口 36b。該氧化氣體入口 36&(冷媒入口 44a、燃料氣體中間連通孔38、冷媒出口 4外、氧化氣體出口 3 6b)係在該箭號A所示之方向上互相連通。冷媒通道54係以直線地延伸之方式設置在該等第一與第二中間分隔件154與156之各分隔件之面向該擋板158之表面上，δ又置在該第一中間分隔件154中之冷媒通道54 之一端係連通於該第一中間分隔件154之冷媒入口 44&，且 I 設置在該第一中間分隔件154中之冷媒通道54之另一端係由該擋板158返回且連通於該第二中間分隔件156之冷媒通道54。設置於該第二中間分隔件156之冷媒通道“係連通設置於該第二中間分隔件156之冷媒出口 441)。在具有上述結構之電池總成14〇中，一氧化氣體、一燃料氣體、及一冷媒沿第16圖所示之流動方向被連績地供應本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公嫠^ '-- -33-

t (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂— 575978 五、發明説明（31 ) , 於該第一與第二單元電池14盥16中，、甲，此時，該等冷媒 54係經由該擋板158形成在該等第—㈣二單元電池触 16之間。因此’特別地’可以防止在該電池總成14〇中之二度過度升高。 ^ 第17圖是本發明之第四實施例之—固體聚合物型電解質燃料電池總成16〇之主要部份之分解立體圖，在第四實施例之電池總成副中，對應於第15圖所示之第三實施例之電池總成14〇中之零件的零件係以相同之標號表示且省略其重覆之說明。包括在一箭號A所示之方向上互相堆疊之一第一單元電池162及-第二單元電池164之電池總成16〇之特徵在於沒有提供設置在第15圖所示之電池總成14〇中之氧化氣體中間連通孔40。因此，在該電池總成16〇中，如第_所示，一燃料氣體沿著分別以互相連續地連通之方式設置在該等第一與第二單元電池162與164中之燃料氣體通道“與“流動且氧化氣體沿者分別以互相獨立地，即平行地連通之方式設置在該等第一與第二單元電池162與164中之氧化氣體通道46與58流動，即，該燃料氣體連續地被供應至該等第一與第二單元電池162與164，且該氧化氣體平行地被供應至該等第一與第二單元電池162與164。在這實施例中，由於具有一低黏度之燃料氣體沿著互相連續地連通之燃料氣體通道56與52流動，故該等燃料氣體通道之全長變大以藉此產生一足夠之壓力降，因此，所產生之水可以由面向該等燃料氣體通道56與52之陽極26a 本紙張尺度適用中國國家標準（_ A4規格（210X297公釐）

t (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) tr- 鬌： -34- 575978 A7 B7 五、發明説明（33 一與第二單元電池14與16係分別以CA與CB表示，且該氧化氣體、燃料氣體、及冷媒之通道係分別以Rl、r2、與R3 表示。類似地，第三實施例之電池總成140之通道結構可以符號表示，如第22圖所示；第四實施例之電池總成1 6〇之通道結構可以符號表示，如第23圖所示；且第五實施例之電池總成180之通道結構可以符號表示，如第24圖所示。因此，各種不同通道結構可以藉選擇性地互相組合在第21至24圖所示之通道結構來得到。以下將配合附圖說明一些通道結構之典型組合，在此應注應的是該等通道R1、R2、與R3可以藉倒轉該等通道之流動方向或將在右或左之通道之位置改變成在左或右側之位置而不同地改變，並且因此，這些變化之說明將予以省略，且以下之通道組合中，只顯示了該等氧化氣體通道以與該等冷媒通道R3之組合且因為該等燃料氣體通道R2之結構可以不同地結合在該等氧化氣體通道R1與該等冷媒通道R3之組合中，所以該等燃料氣體通道R2之結構之說明將予以省略。第25圖顯示一通道結構，其中氧化氣體通道R1由該電池CA連續地延伸至該電池CB，且該冷媒通道R3沿著一 u 形線由一在該等電池CA與CB間之部份延伸至該電池cb之外側。以此結構，在電池CA與CB中，溫度在該平面方向上朝氧化氣體出口變高，使得在該等電池CA與CB中之濕度是相同的且在該出口側上之電池CB之溫度也在該等電本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱） f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂| _· -36- 575978 A7 ___B7_ 五、發明説明（34 ) " 池CA與CB之堆疊方向上變高，因此在整個電池總成中之濕度可以同一化。由於該氧化氣體由該電池CA側連續地流動至該電池 CB侧，在該電池CA中該氧化氣體之每單位電池之流量增加，使得沿該電池CA之平面方向之濕度是相同的，且該排水特性更由於該氧化氣體之流量增加而改善並且因為壓力降增加而使該氧化氣體與燃料氣體於該等電池CA與CB中之分佈是相同的。此外，由於該冷媒連續地流動且以U形返回，該冷媒之每單位電池之流量變大，使得沿著該等電池CA與CB之平面方向之溫度上升可以減少且在該等電池 C A與CB中之濕度也可同一化。第26圖顯示一通道結構，其中該氧化氣體通道R1沿一 U形線由該電池CA延伸至該電池CB且該冷媒通道R3沿著一U形線延伸在該等電池CA與CB之間。以此結構，可以得到與第25圖所示之通道結構所得者相同之效果。第27圖顯示一通道結構，其中該氧化氣體通道R1沿一 U形線由該電池CA側連續地延伸至該電池CB側且該冷媒通道R3沿著一 U形連續地延伸在該電池CA側至該電池CB 側之間。以此結構，可以得到與第25圖所示之通道結構所得者相同之效果。第28圖顯示一通道結構，其中該氧化氣體通道R1沿一 U形線由該電池CA側連續地延伸至該電池CB側，且該冷媒通道R3，在該電池CA與CB及該電池CB外侧之間，沿著相對於該氧化氣體通道R1之U形之U形延伸。以此結構，可以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— t -37- 575978 A7 -------— B7 五、發明説明（35 ) 一 — --— 得到與第25圖所示之通道結構所得者相同之效果。即使在-三電池結構中，該氧化氣體、燃料氣體、及 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 冷媒之流動方向可以類似於上述兩電池結構而不同地改變。第29圖顯示具有電池CA、CB與CC之三電池結構之通道…構’在通道結構中，該氧化氣體通道Rl經由該電池CB由該電池CA連續地延伸至該電池⑺，且該燃料氣體通道R2，以與該氧化氣體通道R1之流動方向相反之方向，經由該電池CB由該電池CA連續地延伸至該電池cc。此外，該冷媒通道R3係設置在該等電池CA與CB之間。在這種通道結構中，由於該氧化氣體與燃料氣體之各氣體之每單位電池之流量增加，故可改善其流速與壓力降且可使在該等電池CA、CB與CC中之蒸氣之分壓相同。此外’由於違氧化氣體與燃料氣體沿著在該等電池匚八、cb 與cc中之平面方向相反地流動，做在該氧化氣體通道尺1 之出口側上所產生之水係經由該電解質膜反向地擴散於該燃料氣體通道R2中，以有效地加濕該燃料氣體，藉此改善自行加濕特性。第30圖顯示一三電池結構之通道結構，其中該氧化氣體通道R1經由該電池CB由該電池CA連續地延伸至該電池 CC且該燃料氣體通道R2經由該電池C B由該電池c A連續地延伸至該電池CC ;且該冷媒通道R3經由該電池ciB由該電池CC曲折地延伸至該電池CA。第30圖顯示一具有電池CA、CB、CC與CD之四電池結本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -38- 575978 A7 ___B7_ 五、發明説明（36 ) " (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 構之通道結構，在這通道結構中，該氧化氣體通道R1依電池CA、CB、CC與CD之順序連續地延伸且該燃料氣體通道 R2，以與該氧化氣體通道R1之流動方向相反之方向，依電池CA、CB、CC與CD之順序連續地延伸；且該冷媒通道R3，以與該氧化氣體通道R1之流動方向相反之方向，在該等電池CA與CB之間、在該等電池CB與CC之間、且在該等電池 CC與CD之間連續地延伸。以此結構，由於該氧化氣體與燃料氣體之各氣體之每單位電池之流量增加，故可改善其流速與壓力降且可使在該等電池CA、CB、CC與CD中之蒸氣之分壓相同。第32圖顯示一三電池結構之通道結構，其中該燃料氣體側具有一合流結構，在這通道結構中，該氧化氣體通道 R1依電池CA、CB與CC之順序連續地延伸且該冷媒通道R3 以與該氧化氣體通道R1之方向相同之方向曲折地延伸；且一燃料氣體通道R2 A係以可以與該氧化氣體通道R1之方向相反之方向延伸之方式設置在該電池C A中，一燃料氣體通道R2B係以可以與該燃料氣體通道R2 A平行延伸之方式設置在該電池CB中，且該等燃料氣體通道R2A與R2B所併入之一燃料氣體通道R2係以可以與該氧化氣體通道R1之方向相同之方向流動之方式設置在該電池CC中。依此方式，該等燃料氣體通道R2A與R2B係互相平行地設置，且通道R2A與R2B併入該燃料氣體通道R2。因此，可以有效地改善氫利用率。在此應注意的是藉由讓該氧化氣體側具有一合流結構可得到相同之效果。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -39- 575978 A7 B7 五、發明説明（37 ) 丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第33圖顯示一四電池結構之通道結構，其中該燃料氣體側具有一合流結構，在這通道結構中，該氧化氣體通道 R1依電池CA、CB、CC與CD之順序連續地延伸且該冷媒通道R3以與該氧化氣體通道R1之方向相同之方向連續地延伸；且一燃料氣體通道R2A設置在該電池CA中，一燃料氣體通道R2B設置在該電池CB中，一燃料氣體通道R2C設置在該電池CC中，且該等燃料氣體通道R2A、R2B與R2C所併入之一燃料氣體通道R2係以可以與該氧化氣體通道R1 之方向相同之方向延伸之方式設置在該電池CD中。以此結構，可以得到與第32圖所示之三電池結構所得到之效果相同之效果，特別地，由於該燃料氣體之流量之減少因消耗而變大，採用故燃料氣體侧之合流結構可有效地輕易.增加該燃料氣體之流速且亦可輕易地增加氫利用率。第34圖是本發明之第六實施例之一固體聚合物型電解質燃料電池總成200之主要部份之分解立體圖，且第35圖是顯示在該電池總成200中之一氧化氣體、一燃料氣體、及一冷媒之流動的圖。在這實施例之電池總成200中，對應於在電池總成10中之零件的零件係以相同之標號表示且省略其重覆之說明。該電池總成200包括在一箭號A所示之方向上互相堆疊之一第一單元電池202及一第二單元電池204，該第一單元電池202具有一第——體化本體206且該第二單元電池 204具有一第二一體化本體208。該第——體化本體206係被本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公董） -40- 575978 A7 ____B7 五、發明説明（38 ) ^ 固持於一第一分隔件210及一第一中間分隔件212之間，且該第二一體化本體208係被固持在一第二中間分隔件214及一第二分隔件216之間，一第三分隔件218係堆疊於該第二分隔件210〇該電池總成200在長侧方向之一邊緣部份上具有分別以一箭號A所示之方向通過該電池總成2〇〇之氧化氣體入口 36a、冷媒中間連通孔220、及氧化氣體出口 36b，且在長側方向之另一邊緣部份上具有分別以該箭號A所示之方向通過該電池總成200之冷媒入口 44a、氧化氣體中間連通孔 40、及冷媒出口 44b。該電池總成200在短側方向之一邊緣部份上具有分別通過該電池總成2〇〇之燃料氣體入口 42a、及燃料氣體出口 42b，且在短側方向之另一邊緣部份上亦具有分別以該箭號A所示之方向通過該電池總成2〇〇之燃料氣體中間連通孔3 8。該第二中間分隔件214具有多數連通於該冷媒入口 44a 與該第一中間分隔件214之冷媒中間連通孔220兩者之直線冷媒通道222，該第三中間分隔件218具有多數連通於該冷媒中間連通孔220與該第三分隔件218之冷媒出口44b兩者之直線冷媒通道224。在具有上述結構之電池總成200中，在該等第一與第二一體化本體206與208之各一體化本體中，該氧化氣體與燃料氣體係以互相垂直之方向被連續地供應，因此，可以得到與該第一實施例所得到之效果相同之效果，如使濕度相同及改善排水特性。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) 、tr— -41- 575978 A7 ____ _ B7_ 五、發明説明（39 ) " 第36圖是本發明之第七實施例之一固體聚合物型電解質燃料電池總成240之主要部份之分解立體圖，且第37圖是顯示在該電池總成24〇中之一氧化氣體、一燃料氣體、及一冷媒之流動的圖。在這實施例之電池總成24〇中，對應於第 34圖所示之第六實施例之電池總成2〇〇中之零件的零件係以相同之標號表示且省略其重覆之說明。該電池總成240包括一在以一箭號A所示之方向上互相堆疊之第一單元電池242及一第二單元電池244，該電池總成240在一長侧方向之一邊緣部份上具有以箭號a所示之方向分別通過該電池總成24〇之氧化氣體入口 36a、冷媒出口 44b、冷媒入口 44a、及燃料氣體中間連通孔38，並且亦在該長側方向之另一邊緣部份上具有以箭號八所示之方向分別通過該電池總成240之燃料氣體入口 42a、冷媒中間連通孔220、及氧化氣體中間連通孔4〇。該電池總成24〇在一短侧方向之一邊緣部份上具有以箭號A所示之方向分別通過該電池總成240之氧化氣體出口 36b及燃料氣體出口 42b 〇第一中間分隔件212具有多數沿一面向一第__體化本體206之陰極24a之表面曲折延伸之氧化氣體通道 246’且一第二分隔件216具有多數沿一面向一第二一體化本體208之陰極24b之表面曲折延伸之氧化氣體通道248。該等氧化氣體通道246係連通於該氧化氣體入口 3以與該第一中間分隔件212之氧化氣體中間連通孔4〇兩者，而該等氧化氣體通道248則連通於該氧化氣體中間連通孔4〇與該第二本紙張尺度適财關家標準⑽）A4規格⑵〇χ297公爱)' ' -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂| t -42- 575978 A7 ______£7_五、發明説明（40 ) " 分隔件216之氧化氣體出口 3 6b兩者。如第37圖所示，一第一分隔件210具有多數沿一面向該第 ' 體化本體206之陽極26a之表面曲折延伸之燃料氣體通道250，且一第二中間分隔件216具有多數沿一面向該第，. 二一體化本體208之陽極26b之表面曲折延伸之燃料氣體通道252。該等燃料氣體通道250係連通於該燃料氣體入口 42a 與該第一分隔件212之燃料氣體中間連通孔38兩者，而該等燃料氣體通道252則連通於該燃料氣體中間連通孔38與該第二中間分隔件214之燃料氣體出口 42b兩者。. 在具有上述結構之電池總成240中，供應至該電池總成 240之氧化氣體沿著互相連續地連通之該等曲折氧化氣體通道246與248流動，且供應至該電池總成240之該燃料氣體在互相連續地連通之該等曲折氣體通道250與252中流動。因此，該氧化氣體與燃料氣體之各氣體之氣體通道之長度係作成相對較大，因此可以得到與第一實施例所得到之效果相同之效果·，例如使濕度相同與改善排水特性。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。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂| t 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公釐） -43- 575978 五、發明説明（41 ) 〃【元件標 10.. .電池總成 12.. .燃料電池堆 14.. .第一單元電池 16.. .第二單元電池 18··.第——體化本體 20…第二一體化本體 22a，22b…固體聚合物型電解質膜 24a，24b."陰極 26a，26b…陽極 28,28a，28b，28c…第一分隔件 30,30&，3013,30(：，30(1...第二分隔件

32,32&，321)，32(^"中間分隔件 34···薄壁板 36a···氧化氣體入口 3 6b…氧化氣體出口 38,38a…燃料氣體中間連通子L 4〇,4〇a…氧化氣體中間連通子匕 42a…燃料氣體入口 42b…燃料氣體出口 A7 B7_ 號對照表】 44a...冷媒入口 44b··.冷媒出口 46,46&，461)，46(^"氧化氣體通道 48.. .冷媒通道 50…孑L部 52,52&，521^，52〇,52(^..燃料氣體通道 54.. .冷媒通道 56,56a，56b，56c，56d···燃料氣體通道 58,58a，5 8b，58c…氧化氣體通道 60a，60b···末端電極 62a，62b...端板 64a.··氧化氣體供應孔 64b...氧化氣體釋出孔 66a…燃料氣體供應孔 66b...燃料氣體釋出孔 6 8 a...冷媒供應孔 68b...冷媒釋出孔 80…電池總成 82…第——體化本體 (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（21〇χ297公釐） -44- 575978 A7 B7 五、發明説明（42 ) 84…第二一體化本體 86.. .氟基電解質膜 88.. .碳氫基電解質膜 140…電池總成 142···第一單元電池 144···第二單元電池 146…第——體化本體 148…第二一體化本體 150…第一分隔件 152…第二分隔件 154…第一中間分隔件 156.. .第二中間分隔件 158.. .擋板 160.. .電池總成 I62···第一單元電池 164··.第二單元電池 180.. .電池總成 186…冷媒中間連通孔 200…電池總成 202···第一單元電池 204··.第二單元電池 206·.第——體化本體 208…第二一體化本體 210…第一分隔件 212…第一中間分隔件 214…第二中間分隔件 216…第二分隔件 218…第三分隔件 220.. .冷媒中間連通孔 222.224.. .直線冷媒通道 240…電池總成 242···第一單元電池 244…第二單元電池 246,248···氧化氣體通道 250.252.. .燃料氣體通道 (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） -45-

Claims

ABCD 575術六、申請專利範圍第91104011號專利申請案申請專利範圍修正本 92.04.18 1·一種固體聚合物型電解質燃料電池總成（1〇)，其包含多數互相堆疊之單元電池（14、16)，該等單元電池（14、16) 各具有·"""包括 '^ 1% 極（26a、26b)、* —陰極（24a、24b)、及一設置在該等陽極（26a、26b)與該等陰極（24a、24b) 之間之固體聚合物型電解質膜（22a、22b)之一體化本體 (18、20)，其中用以讓一燃料氣體與一氧化氣體之至少一反應氣體流入該等單元電池（14、16)中之反應氣體通道（52、 56、46、58)係設置在該電池總成（10)中，使得該等反應氣體通道（52、56、46、58)之至少一些部份在整個單元電池（14、16)中互相連續地連通。 2·如申請專利範圍第1項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中在該電池總成（1〇)中之至少兩單元電池 (14、16)具有互相不同之結構。 3 ·如申凊專利範圍第2項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)’其中設置在至少兩單元電池（14、16)中之反應氣體通道（52、56、46、58)具有互相不同之橫截面。 4·如申請專利範圍第3項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10) ’其中設置在至少兩單元電池（丨4、16)中之該等反應氣體通道（52、56、46、58)之橫截面係藉由使設置在至少兩單元電池（14、16)之其中一單元電池之該等反應氣體之通道通道深度、寬度、或數目與設置在至少兩單元電池（14、16)之另一單元電池之該等反應氣體之

-46- 575978 A8 B8 C8 ____D8 六、申請專利範圍通道通道深度、寬度、或數目不同而互相不同。 5·如申請專利範圍第3項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中在該反應氣體之流動方向之下游側上之該反應氣體通道（52、58)之橫截面係小於在該反應氣體之流動方向之上游側上之該反應氣體通道（56、46)之橫截面。 6.如申請專利範圍第2項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10) ’其中在該反應氣體之流動方向之下游側上之该反應氣體通道（52、58)之長度係大於在該反應氣體之流動方向之上游側上之該反應氣體通道（56、46)之長度。 7·如申請專利範圍第2項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10) ’其中設置在至少兩單元電池（14、16)中之反應氣體通道（52、56、46、58)具有互相不同之形狀。 8 ·如申请專利範圍第2項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10) ’其中設置在至少兩單元電池（14、16)中之一體化本體（82、84)係互相不同。 9·如申請專利範圍第8項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中在該反應氣體之流動方向之下游側上之該一體化本體（84)之熱阻抗係高於在該反應氣體之流動方向之上游侧上之該一體化本體（82)之熱阻抗。 1〇·如申請專利範圍9項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（1〇)，其中在該反應氣體之流動方向之上游侧上之該一體化本體（82)具有一含氟之膜；且本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚) -47- 575978 A B c D 申請專利範圍在該反應氣體之流動方向之下游側上之該一體化本體（84)具有一含碳氫化合物之膜。 11. 如申請專利範圍1項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中一分隔件（28)係設置在兩相鄰一體化本體 (18、20)之間；且該分隔件（28)具有一用以供應該反應氣體於設置在各單元電池（14、16)中之反應氣體通道（46) 中之反應氣體供應連通孔（36a)，及一用以由設置在各單元電池（14、16)中之反應氣體通道（46)釋出該反應氣體之反應氣體釋出連通孔（36b)。 12. 如申請專利範圍1項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中一分隔件（28)係設置在兩相鄰一體化本體 (18、20)之間；且該分隔件（28)係構成為一具有多數對應於該等反應氣體通道之形狀之凹凸之金屬板。 13. 如申請專利範圍12項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中該分隔件（32)具有多數在面向該等一體化本體之其中——體化本體（18)之一側上作為該等反應氣體通道之燃料氣體通道（56)，且具有多數在面向該等一體化本體之另一一體化本體（20)之一側上作為該等反應氣體通道之燃料氣體通道（58)。 14. 如申請專利範圍1項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中該等反應氣體通道（52、56、46、58)係設定成該反應氣體沿著兩相鄰單元電池之其中一單元電池（14)之反應平面通過，朝該等單元電池之堆疊方向流動，且在兩相鄰單元電池之另一單元電池（16)之反應平裝訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -48- 575978 ABCD 六、申請專利範圍面上流動。 15. 如申請專利範圍14項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中該等反應氣體通道(52、56、46、58)係以該等單元電池（14、16)之堆疊方向輪折地延伸。 16. 如申請專利範圍1項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中在該等反應氣體通道之燃料氣體通道（52、 56)中沿該單元電池（14、16)之反應平面之該燃料氣體之流動方向係與在該等反應氣體通道之氧化氣體通道 (46、58)中沿該單元電池（14、16)之反應平面之該氧化氣體之流動方向相反。 17. 如申請專利範圍1項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中作為該等反應氣體通道之燃料氣體通道 (52、56)係連續地設置在該等多數單元電池（162、164) 中；且作為該等反應氣體通道之氧化氣體通道（46、58)係平行地設置在該等多數單元電池（162、164)中。 18. 如申請專利範圍1項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中作為該等反應氣體通道之燃料氣體通道 (52、56)及氧化氣體通道（46、58)係設置成可沿著該單元電池（14、16)之反應平面直線地延伸。 19. 如申請專利範圍14項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中該等反應氣體通道之該等燃料氣體通道 (52、56)或該等氧化氣體通道（46、58)在該等單元電池 (14、16)之一平面之一側上具有一反應氣體入口（42 a 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）裝訂鳴 -49- 575978 ABCD 申請專利範圍 36a)及一反應氣體出口（42b、36b)。 20. 如申請專利範圍14項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中各單元電池（14、16)設置有一可沿著該等單元電池（14、16)之堆疊方向延伸而連通於該等反應氣體通道之中間連通孔（38、40);且裝該等反應氣體通道形成一由兩相鄰單元電池之其中一單元電池（14)之一反應氣體入口（42a、36a)經由該等中間連通孔（38、40)延伸至兩相鄰單元電池之另一單元電池（16)之一反應氣體出口（42b、36b)之大致U形流動管線。訂 21. 如申請專利範圍1項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中當以該等單元電池（14、16)之堆疊方向位在該等單元電池（14、16)之兩側上時，冷媒通道（48)具有放置在其間之該等多數單元電池（14、16)。 22. 如申請專利範圍21項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中與一設置在該氧化氣體之流動方向之下游側上之單元電池（16)中之氧化氣體通道（58)相較，該等冷媒通道（48)較靠近一設置在該氧化氣體之流動方向之上游側上之單元電池（14)中之氧化氣體通道（46)。 23. 如申請專利範圍21項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中連通於該等冷媒通道（48)之冷媒入口（44a) 及冷媒出口（44b)係設置在該等單元電池（14、16)之一側上。 24. 如申請專利範圍21項之固體聚合物型電解質燃料電池本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -50- 575978 ABCD 申請專利範圍總成（10)，其中該等冷媒通道（48)係可形成一大致U形流動管線，用以讓該冷媒由該冷媒入口（44a)流至一隔間壁構件（34)之一側，經由一中間返回部份（50)沿該隔間壁構件（34)之一側流動，且沿著該隔間壁構件（34)之另一側以相反之方向流動。裝 25. 如申請專利範圍24項之固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其中該等冷媒通道（48)係可設置成沿著該單元電池（14、16)之平面直線地延伸。訂 26. —種固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)，其包含多數互相堆疊之單元電池（14、16)，該等單元電池（14、16) 各具有一包括一陽極（26a、26b)、一陰極（24a、24b)、及一在該等陽極（26a、26b)與該等陰極（24a、24b)之間之固體聚合物型電解質膜（22a、22b)之一體化本體（18、 20)，其中互相連續地連通之冷媒通道（48、54)係形成在該等單元電池（14、16)之堆疊方向上之該等單元電池 (14、16)之兩側上。 27. —種燃料電池堆，其包含一堆多數電池總成（10)，其中各電池總成（10)包含多數互相堆疊之單元電池 (14、16)，該等單元電池（14、16)各具有一包括一陽極（26a、26b)、一陰極（24a、24b)、及一設置在該等陽極（26a、26b)與該等陰極（24a、24b)之間之固體聚合物型電解質膜（22a、22b)之一體化本體（18、20);且用以讓一燃料氣體與一氧化氣體之至少一反應氣本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -51- 575978 A8 B8 C8 _D8 _ 六、申請專利範圍體流入該等單元電池（14、16)中之反應氣體通道（52、 56、46、58)係設置在該電池總成（1〇)中，使得該等反應氣體通道（52、56、46、58)之至少一些部份在整個單元電池（14、16)中互相連續地連通。 28. 如申請專利範圍第27項之燃料電池堆，其中在該電池總成（10)中之至少兩單元電池（14、16)具有互相不同之結構。 29. 如申請專利範圍第27項之燃料電池堆，其中一冷媒通道（48、54)僅設置在兩相鄰電池總成（1〇)之間。 30·如申請專利範圍第27項之燃料電池堆，其中設置有在該燃料電池堆（12)之堆疊方向上開口之一反應氣體供應通孔（36a、42a)及一反應氣體釋出通孔（36b、42b);且多數在該燃料電池堆（12)之堆疊方向上開口之中間連通孔（40、38)係設置在該反應氣體供應通孔（36a、42a) 及該反應氣體釋出通孔（36b、42b)之間之一流動管線中。 31 ·如申請專利範圍第30項之燃料電池堆，其中各中間連通孔（40、38)係設置在一位於一設置於兩相鄰單元電池之其中一單元電池（14)之平面中之反應氣體入口（36a、 42a)及一設置於兩相鄰單元電池之另一單元電池（16)之平面中之反應氣體出口（36b、42b)之流動管線中。 32.如申請專利範圍第30項之燃料電池堆，其中該中間連通孔（40、38)係用以互相連通設置在兩相鄰電池總成（1〇) 中之兩相鄰單元電池（14、16)。

裝訂

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -52- 7T、申請專利範圍 33·如申請專利範圍第30項之燃料電池堆，其中該中間連通孔（40、38)係用以互相連通僅在其中一電池總成（10) 中之兩相鄰單元電池（14、16)。 34·—種燃料電池堆，其包含一堆多數電池總成（1〇)，其中各電池總成（10)包含多數互相堆疊之單元電池 (14、16)，該等單元電池（14、16)各具有一包括一陽極（26a、26b)、一陰極（24a、24b)、及一設置在該等陽極（26a、26b)與該等陰極（24a、24b)之間之固體聚合物型電解質膜（22a、22b)之一體化本體（18、20);且互相連續地連通之冷媒通道（48、54)係形成在該等單元電池（14、16)之堆疊方向上之該等單元電池（14、16) 之兩側上。 35.—種將一反應氣體供給至一固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)之方法，該固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)包含多數互相堆疊之單元電池（14、16)，該等單元電池（14、16)各具有一包括一陽極（26a、26b)、一陰極（24a、24b)、及一在該等陽極（26a、26b)與該等陰極（24a、24b)之間之固體聚合物型電解質膜（22a、22b) 之一體化本體（18、20)，其中用以讓一燃料氣體與一氧化氣體之至少一反應氣體流入該等單元電池（14、16)中之反應氣體通道（52、56、46、58)係設置在該電池總成 (1〇)中，使得該等反應氣體通道（52、56、46、58)之至少一些部份在整個單元電池（14、16)中互相連續地連通，該方法包含以下步驟：本紙張尺度適用中關家標準（CNS) A4祕（21GX297公£7 575978 ABCD 申請專利範圍將一反應氣體由一反應氣體供應通孔（42a、36a)平行地供應至在該等單元電池（14、16)中之多數反應氣體通道（52、56、46、58)，使在該等反應氣體通道（52、56、 46、58)中流動之該反應氣體發生電池反應；及將該反應過之反應氣體釋出至反應氣體釋出通孔（42b、36b)。裝 36. 如申請專利範圍第35項之將一反應氣體供給至一固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)之方法，其中該反應氣體係被導入在反應氣體之流動方向之上游側上之單元電池（14)中以進行電池反應，且接著經由一中間連通孔（40、38)而被導入在反應氣體之流動方向之下游側上之單元電池（16)中以進行電池反應。訂 37. 如申請專利範圍第35項之將一反應氣體供給至一固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)之方法，其中具有在整個電池總成（10)中反應所需之量之反應氣體可以被導入在該反應氣體之流動方向之最上游側上之單元電池 (14)中。 38. 如申請專利範圍第36項之將一反應氣體供給至一固體聚合物型電解質燃料電池總成（10)之方法，其中該反應氣體是一氧化氣體；且一冷媒係被供應於多數冷媒通道（48)，且與一設置在該氧化氣體之流動方向之下游側上之單元電池（16)中之氧化氣體通道（58)相較，該等冷媒通道（48)較靠近一設置在該氧化氣體之流動方向之上游側上之單元電池 (14)中之氧化氣體通道（46)。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -54- 575978 ;^ ig 1 · ^ - Γ - 丨； -i 92.04.18 第91104011號專利申請案圖式修正頁

58 575978 m ‘

：π 第20圖 42a 182 K 184 Κ Vs.

40