TWI244792B - Flat panel direct methanol fuel cell and method of making the same - Google Patents

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1244792 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種燃料電池，尤指一種薄型化之平板式直接甲 醇燃料電池結構及其製造方法。 【先前技術】 直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell，DMFC)係一種利 用液態或氣態的稀釋甲醇水溶液作為燃料，透過電化學程序將化 學能轉換成電力之發電裝置。與傳統的發電方式她，直接甲醇 燃料電池具有低污染、㈣音、高能量密妙及較高的能量娜 效率等優點，乃具有前瞻性之乾淨能源，可翻之領域包括家用 發電系統、電子產品、運輸卫具、軍用設備、太空工業等。 …直接作轉電池之運作原理乃⑽醇水溶液在陽極觸媒層 =氧化反應，產生氫離子(H+)、電子⑹以及二氧化碳(c〇2)，其 、虱離子經由電解質傳遞至陰極，而電子經由外部電路傳遞至負 名後再傳遞至陰極，此時供給陰極端的氧氣會與氮離子及電 子在陰極觸騎行還原反應，並產生水。. 燃料電池- 能提供之鶴彳^數錄料搞喊。嫉每錄本單元所 到所朗時必财财絲本單元，以達 汴而要的刼作電壓輸出。 1244792 第1圖以及第2圖分別顯示習知技藝之平板式直接曱醇燃料電 池10之上視平面圖以及沿著第1圖中切線^所示之剖面結構示 意圖。如第1圖與第2圖所示，習知之平板式直接曱醇燃料電池 10包括有一雙極板組件12以及一甲醇燃料儲存槽14。雙極板組 件12包括上框架51、下框架52、陰極電極網121、複數個經過繞 折處理之雙極金屬電極網122、123、124、125，以及陽極電極網 126，以及夾設於兩相對陰陽電極網之間的複數個質子交換膜件 (Membrane Electrode Assembly，MEA)13；l、132、133、134、135。 上框架51、下框架52、陰極電極網121、複數個經過繞折處理之 雙極金屬電極網122、123、124、125，以及陽極電極網126以交 互堆$夾設之方式並以防漏膠或環氧樹脂53將質子交換膜件 131、132、133、134、135固設其中’如此構成串聯之五個基本電 池單元21 22、23、24及25。陰極電極網121、複數個經過繞折 處理之雙極金屬電極網122、123、124、125，以及陽極電極網126 係以鈦金屬網加上鍍金處理。 。習知之平板式直接甲醇燃料電池⑴包括串聯之五個基本電池 單元21、22、23、24及25 ’其中電池單元21由陰極電極網⑵、 質子交換輯⑶與修金屬電_⑵賴成；f池單元a由 雙極金屬動蝴122㈣電鱗元22之陰極)、好想膜件成 與雙極錢冑酬123所_(作錢池料22之陽極）；電池單 凡23由雙極金屬電極網作為電池單元Μ之陰極）、質子 膜件133與雙極金屬電極網124所構成(作為電池單元μ之陽、 1244792 極），電池單元24由雙極金屬電極網124(作為電池單元24之陰 極)、貝子讀齡m錢極金屬電酬12s所構成(作為電池翠 兀24之陽極）；電池單元25由雙極金屬電極網125(作為電池單元 々之陰極）、貝子父換膜件135與陽極金屬電極網所構成。以 每個基本電池單端提供Μ雜電壓，前述之五個㈣之習知平 板式直接甲醇燃料電池1G即可供應G.6x5 = 3.G伏特之電壓。 1述之4知平板式直接甲醇燃料電池1〇缺點在於其雙極板組 件12之上、下框架5卜52，由刚等玻璃強化樹脂材料所構成， 其^絲過厚_得笨重，並無法制進—步可攜式電子產品 日皿薄型化之要求。而前述雙極板組件12之電極網12〗、I]〕、 主24 I25以及I26皆以鈦金屬網加上錢金處理，成本十分昂 貴。再者，f知平板式直接甲_料電池10之該複數個經過繞折 ，理之雙極金屬電極網m、123、m、m並錢合在上、下框 架上’而需另外預先以人工處理崎，十分麻煩費時，而不易達 到量產規模。 【發明内容】 有ϋ此’本發明之主要目的在提供—種改良之薄型化之平板 式直接甲醇燃料電池結構，以改善前述之缺點。 ^本發明之另-目的在提供一種改良之薄型化之平板式直接曱 醇燃料電池結構製作方法，以達可量產之規模。 1244792 本發明之另一·目 的方法。 的在提供一種組裝平板式直接甲醇燃料電池 為達上述目的，根據本發明之較佳實施例，本發明提供一種平 赋直接情燃料電池結構，包含有整合式陰極電極板，包括第 基材、複數個陰極雜區域、複數個第-導電通孔，其甲該陰 極电極=域係以電卿成於該第—基材之正反兩面，其内密佈有 、—個牙孔而„亥第一導電通孔係設於該陰極電極區域外並以導 線^接至該陰極電極區域；#子交換膜件單元，包括複數個質 子又換膜件才目對於該複數個陰極電極區域而配置；中間接合層， 由至少-層接合片(B〇ndingSheet)所構成，包含有複數個開孔，用 以分別容納該複數個f子交顧件，以及複數個第二導電通孔， 蝴於該複數轉—導電通孔硫置；整合搞極電極板，包括 =第二基材、相對於該複數個陰極電腿域而配置之複數個陽極 :極區域卩及相對於該複數個第一導電通孔而配置之複數個第 二導電接點；以及流道底板。 為達上这目的，本發明提供一種製作平板式直接曱醇燃料電池 之整合式陰極電極板的方法，包含有下列步驟： 提i、銅v白基板(CCL)，包括一基板、覆於該基板上表面 銅層以及覆於該基板下表面之第二銅層； 於該銅絲板上之預定電極區域進行鑽孔製程，以於該銅箱基 1244792 t成貝穿該第一銅層、基板以及第二銅層之複數個穿孔； 於泫銅箔基板上以及該複數個穿孔内沈積一化學銅層； 在忒銅娼基板上以光阻定義出該預定電極區域； 知、進仃電鍍製程，以該光阻為電鍍阻劑，在未被該光阻覆蓋之區 或g括4預定電極區域内，電鍍一層電鑛銅層以及在該電鑛銅 層上鍍上一層錫鉛層； 剝除該光阻； 進仃-銅侧製程，將未被該絲層覆蓋之區勒的該化學銅 層以及該銅箔基板上的該第_、第二銅層姓除； 蝕除該錫鉛層，暴露出該電鍍銅層； 在销定電極區域以外之區域塗佈一防焊阻劑；以及 於該電鍍銅層上電鍍一導電保護層。 根據本發明之另—触實細，本發明提供—齡裝平板式』 ^醇燃料電池的方法，包含有提供-整合式陰極電極板，包括 弟一基材、複數個陰極電極區域、第_導電通孔 極區域係形成於該第—基材之正反兩面，其帳有複數ΓΓ 孔’而料-導電通孔係設於該陰極電極區域外並以導線電 ==極區域；提供複數個質子交換膜件，相對該複數個陰 極電極區域配置；提供—中間接合層，其由至少—層接合 倾個開孔’用以分別容納該複數個質子交換膜件， 二弟二w通孔，姆於該第—導電通孔祕置；提供一整人 式％極電極板，包括有第二基材、相對於該複數個陰極電極_ 1244792 岐置之魏鑛極電麵域，从相對_[導電通孔而配 置之第三導電·;依序層疊合式陰極電極板、該複數個質 子交換膜件、該㈣接合層以及該整合式陽極電極板；將一金屬 插销穿過該第-導魏孔、第二導魏孔及第三導電通孔對準定 位；利用該金屬插銷固定並導通該第一導電通孔、第二導電通孔. 及弟三導電通孔，以構成—雙極板/MEA組件；以及將該雙極板-/MEA組件結合一流道底板。 一為主了使貝審查委員能更近一步瞭解本發明之特徵及技抽 鲁 谷/參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖。然而所附圖式僅 供茶考與辅魏_，並_來對本發明加以限制者。 【實施方式] 明茶閱第3圖’其緣不的是本發明較佳實施例之平板式薄型化 之直接甲醇燃料電池結構2G其各部分解示意圖。為簡化說明，本 毛月平板式，專型化之直接甲醇燃料電池結構％以五個串聯基本冑 池單το為例作賴，但習知該項技藝者應理解本發明並非僅限制 在五個轉基本電池單元，其它數目的基本電池單元所組成之燃 料電赌構亦為本發明制涵蓋之範脅。如圖三所示，本發明平 板式薄型化之直接甲醇燃料電池結構2〇包括有整合式薄型化陰極 動亟板·、f 子交換膜件(Memb^ Eleetn)de Assembly，嫌A) ^ 單兀300巾間接合層4〇〇、整合式薄型化陽極電極板·以及流 - 道底板600。 1244792 整合式薄型化陰極電極板200包括有基材210、陰極電極區域 201、202、203、204 及 205、導電通孔 211、212、213、214 及215。 在陰極電極區域2(U、202、203、204及205以及導電通孔2H、 212、213、214及215以外之基材21〇表面上係塗佈防焊阻劑(s〇lder Resist)。在基材210四個角落另有固接穿孔22卜222、223及224。 整合式薄型化陰極電極板2〇〇係以與印刷電路板(pCB)製程相容之 方法所製成，其中基材210可以為玻纖強化高分子材料⑹脱视以 Reinforced P〇lymeric Material)所構成，如八顺級的 FR1、肌2、 FR-3、FR_4、FR_5、CEM-1或CEM-3等等·。各個陰極電極區域 202 203、204及205為基材·2l〇表面之被圖樣化的銅箔所 構成’皆含有複數個開孔，其開孔率(定義為開孔面積與各個陰極 電極區域面積的比值xl〇〇%)至少為5〇%。基材21〇上的導電通孔 212經由導線250與陰極電極區域2〇1相導通，導電通孔213經由 $、、泉251與陰極電極區域2〇2相導通，導電通孔別經由導線攻 ^陰極電極區域203相導通，·導電通孔215經由導線253與陰極 電極區域2〇4相導通。陰極電極區域2〇5經由導線連接至正 極(陰極)接點261。導電通孔211，其作為負極(陽極)接點，與正極 接點261與外部電路相連接，構成電池的迴路。 貝子又換膜件單兀300包括有第—質子交換膜件期、第二質 子乂換膜件302、第二質子交換膜件3()3、第四質子交換膜件观 以及第五質子交換膜件3G5。質子交換膜件單元⑽各質子交 1244792 甘果件可心用如杜邦公司Naf聰質子交換膜，或具有相 其它固態質子交換膜。 人中間接合層4⑽由至少—層接合片(B。她^㈣所構成，該 f 口片可以為印刷電路板製程中常用之部分聚合階段(B·如⑽之 REPREG」納旨膠#等材質，可以在14叱以下的溫度下處理 約3〇分鐘達到完全聚合熟化程度者。巾間接合層400 &含有五個 開孔401、402、403、404及405，用以分別容納第一質子交換膜 件則、第二質子交換膜件3〇2、第三質子交換膜件3〇3、第四質 子交換膜件304及第五質子交換膜件3〇5。在開孔4〇1之一側，相 對於基材210的導電通孔叫之位置，設有一導電通孔4u。而在 2孔402、403、404及405之相同側，分別對應於基材21〇的導 电通孔212、213、214及215之位置，設有導電通孔412、413、 414及415。在本發明其它較佳實施例中，中間接合層4〇〇可另包 各有支揮層，其為聚合纖維材料所構成，如Fr_i、fr_2、服_3、 FR-4、FR-5、CEM-1或CEM_3等等。中間接合層彻四個角落 相對於基材210的固接穿孔22!、222、223及224另設有固接穿 孑L 421、422、423 及 424。 正5式/專型化％極黾極板500包括有基材51〇、陽極電極區域 50卜 502、503、504 及 505、導電接點 5U、512、513、514 及 515。 其中，導電接點5：Π、512、513、514及515係與陽極電極區域5〇卜 502、503、504及505同時定義完成。在基材51〇四個角落相對於 1244792 基材210的固接穿孔221、222、223及224另設有固接穿孔52卜 522、523及」24。整合式薄型化陽極電極板5〇〇同樣以與印刷電 路板(PCB)製程相容之方法所製成，其中基材51〇可以為聚合纖維 材料所構成，如 ANSI 級的 FR-1、FR-2、FR_3、FR-4、、αΕΜ«1 或CEM-3等等。各個陽極電極區域5〇1、5〇2、5〇3、5〇4及5〇5 為基材510表面之被圖樣化的銅箔所構成，皆含有複數個開孔， 其開孔率至少為50〇/〇。 流道底板600其上有預設之燃料流道6〇1，以及相對於基材21〇 的固接穿孔22；1、222、223及224另設有固接穿孔621、622、623 及624。机道底板600可以為聚合材質所構成，如環氧樹脂、聚亞 酿膜(polyimide)或壓克力(Acrylic)等，並以機械車刀洗出預定流道 結構，或以射出成型方式製成。 根據本發明之一較佳實施例，組裝時，係將整合式薄型化陰極 黾極板200、質子交換膜件單元3〇〇、中間接合層以及整合式 薄型化陽極電極板500依序堆疊，再以樹脂黏合固接。其中，整 合式薄型化陰極電極板2〇〇的導電通孔21丨、212、213、214及215 係分別與中間接合層400的導電通孔411、412、413、414及415 對準，同日^與整合式薄型化陽極電極板5⑻之導電接點511、W2、 513、514及515對準，並分別桿接固接。如此，使得整合式薄型 化陰極電極板200的陰極電極區域2〇1經由導線25〇、導電通孔 212及412、整合式薄型化陽極電極板5〇〇之導電接點512，電連 13 1244792 接至整合式薄型化陽極電極才反5〇0之陽極電極區域5〇2，·而使得整 :式薄型化陰極電極板200 ό々陰極電極區域2〇2經由導線％卜導 黾通孔2Π及413、整合式薄型化陽極電極板5〇〇之導電接點犯， 私連接至整合賴魏陽極電極板之陽極電涵域观，以此 六員推’而構成五個串聯之基本電池單元的燃料電池。整合式薄型 化陰極電極板200的導電通孔211(作為崎電池的負㈣，則透過 中間接合層4⑽的導電通孔411，電連接至整合·陽極電極 板500之導電接點511以及陽極電極區域5⑴。 由上可知，本發明利用成熟的印刷電路板技術所構成平板式薄 型化直接甲醇燃料電赌構20之整合式薄型化陰極電極板以 及整合式薄型化陽極電極板5〇〇具有輕薄、方便製造之優點。藉 由佈局於基材上的導線佈局，更可以進—步將控纖料電池以及 外部電路予以整合。 以下，繼續以第4圖至第12圖說明本發明平板式薄型化之直 接甲醇燃料電池結構20之整合式薄型化陰極電極板2〇〇以及整合 式薄型化陽極電極板500的製造方法。 首先’請參閱第斗圖⑻共一銅箱基板吩鱗⑶仙—加， 簡稱CCL)3G，其厚度僅數釐米，包括—基板32、覆於基板32上 表面之銅層34以及覆於基板32下表面之銅層36。 14 1244792 如第5圖所示’在將銅箔基板3〇裁製切割成所奴寸大小後， 於銅落基板30上之預定電極區域進行鑽孔製程，以於銅落基板3〇 上形成複數個貫穿銅層34、基板32以及銅層36之穿孔42。根據 本發明之雛實_，所有穿孔42之總面細孔彻佔該預定 電極區域50%以上。 接著，如第6圖所示，於銅絲板3〇上以及穿孔42内沈積一 化學銅層46。化學靖46係以化學方式而錢财式沈積，因此 會非選擇性地均勻沈積在鋪基板3G上以及穿孔42内壁。 如第7圖所示，在銅錄板3G上以光阻(乾膜)做義出預定 電極區域49。以製作第3圖中的整合式薄型化陰極_板為 例’光阻48定義之預定電極區域49即為陰極電極區域2()1〜期， 且光阻48同日守疋義出導線25〇〜以及正極接點261(第7圖未 不）。第3圖中的整合式薄型化陰極電極板2GG，導電通孔211〜215 係與默電極區域_穿孔42同時製作完成。若以製作第3中的 整合式薄型化陽極電極板5〇〇為例，則光阻48定義之預定電極區 域49即為陽極電極區域5〇1〜5〇5，且光阻48同時定義出接點 511〜515以及該接點與陽極電極區域之間的連接區域(第7圖未 示）〇 如第8圖所示’接著進行電鑛製程，以光阻48為電鑛阻劑， 在未被光阻48覆蓋之輯，包括狀電娜域㈣，電鑛-層 1244792 銅層62以及在銅層62上鍍上—層錫錯層64。 如第9圖所示，接著將光阻48剝除。 如第ίο圖所不，進行一銅飿刻製程，將未被錫錯層64覆蓋之 區域内的化學銅層46以及銅箱基板％上的銅層Μ與％姓除。 然後’再進行另-儀刻製程，飿除錫錯層Μ，暴露出銅層，如 此即初步完成如第3圖中整合式薄型化陽極電極板5⑻的製造。 而若是製造第3圖中的整合式薄型化陰極電極板2〇〇，則需繼 、魏行第11圖以及第12圖的步驟。如f η圖所示，為避免後續 烊錫過私中對基板損傷或造成短路，需再塗佈一防焊阻劑 ReS1St)72。該防焊阻劑乃印刷電路板工業常用者，其係以光感材料 構成可用^知H光微影定義出電極板2〇〇上需要被保護之區域。 接著，如第12圖所示，為避免整合式薄型化陰極電極板2〇〇 在接長期觸空氣時被氧化，可再進行一電鍍製程，於電極上進一 步鍍上一層保護層74，此保護層74可以是由鎳/金、錫/錯或化學 銀等材料所構成。 前述組裝整合式薄型化陰極電極板200、質子交換膜件單元 300、中間接合層以及整合式薄型化陽極電極板湖有其缺 點。如第18圖以及第19圖所示，其中第18圖顯示整合式薄型化 - 16 1244792 f㈣極板抓質子交換膜件單元3〇〇、中間接合層400以及整 ^式，型化陽極電極板5〇〇在進行塗膠塵合之前，帛㈣顯示整 口式薄型化陰極電極板2〇〇、質子交換膜件單元·、中間接合層 _以及整合簡·b陽極電触在輯塗縣合之後，在以 丄曰:“日守夕餘的樹脂_在壓合過程中會被擠壓而溢出，堵 電通孔411 ’造成原本需要導通的陰極與陽極的電路斷線。 為此明參妝第13圖及第14圖，其緣示的是依據本發明另一 較佳實施例依序將整合式薄型化陰極電極板200、質子交換膜件單 =3〇〇巾間接合層4〇0以及整合式薄型化陽極電極板$⑻堆疊組 勺方法之側示圖。整合式薄型化陽極電極板5⑻的導電接點5U ，仍則製作成導電通孔m，至仍，。如第13圖所示，本發明可 藉由1屬插銷(metalplug)，例如鉚釘711，使其分別穿過整合式 溥型化陰極電極板200的導電通孔21!、中間接合層4〇〇的導電通 孔411以及整合式薄型化陽極電極板5⑻的導電通孔si〗，進行對 準定位’接著，如第14圖所示，隨後再以壓合方式將整合式薄型 化陰極電^:反200、質子交換膜件單元3〇〇、中間接合層以及 整合式薄型化陽極電極板500堆疊層狀結構壓製成雙極板/mea 、、且件750，其進一步可與流道底板(圖未示)壓製成一燃料電池。根 據本發明，鉚釘711因此可導通整合式薄型化陰極電極板2〇〇。鉚 釘711可採用金屬等導電材料，例如鋁、錫或銅鋅合金等等。 此外，％芩照第15圖及第17圖，其繪示的是依據本發明另一 1244792 較佳實施例依序將整合式薄型化陰極電極板200、質子交換膜件單 元300、中間接合層400以及整合式薄型化陽極電極板$⑽堆叠組 裝的方法之側示圖。整合式薄型化陽極電極板5〇〇的導電接點511 至515製作成導電通孔511，至515，。如第15圖所示，先將整合式 薄型化陰極電極板200、質子交換膜件單元3〇〇、中間接合層4〇〇 以及整合式薄型化陽極電極板5〇〇對準接合，形成如第ι6圖的雙 極板/MEA組件850，由於在進行黏合時所使用的樹脂可能堵塞導 電通孔，因此，本發明之另一實施例係利用一螺絲81以以及螺絲 帽811b為金屬插銷穿過堵塞的導電通孔，並進行鎖固以使電路導 _ 通，如第17圖所示之雙極板/mea組件86〇。 綜上所述’本發明改良之平板式薄型化之直接甲醇燃料電池結 構相較於習知技藝至少包括以下之優點·· (1) 燃料包池結構之關鍵組件包括整合式薄型化陰極電極板 2〇0以及整合式薄型化陽極電極板5〇〇冑以印刷電路板技術製 成而採用銅、名基板作為起始基材更可以降^^然料電池之製造A 本。 零 (2) 以成熟之印刷電路板技術製作燃料電池結構之關鍵組件包 括整合式薄型化陰極電極板200以及整合式薄型化陽極電極板 5〇〇，使用多層板製程可達量產規模。 ⑶本發明之整合式薄型化陰極電極才反2〇〇卩及整合式薄型化 * =極電極板要如f知技藝以人工繞折電細，因此可大 里生產，而且直接堆疊組裝更為精密而方便。 18 1244792 (4)以印刷電路板技術製造，更可將控制可攜式電子產口之鋰 電池與燃料電池之各種積體控制電關時整合在印刷電路板上， 不但本燃料電池體積較之傳統燃料電池更為小巧，且可具備完敕 之控制功能，大大提高燃料電池之利用價值。 以上所述僅為本發明之雛實補，凡財發日神請專利範圍 所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明翻之涵蓋範園。 【圖式簡單說明】 ^1圖顯示f知技藝之平板式直接甲醇_電池之上視平面圖。 第2圖頒不自知技蟄之平板式直接甲醇燃料電池沿著第1圖中切 線I-Ι所示之剖面結構示意圖。 第3圖顯示本發輸財施狀平板式_化 池結構其各部分麻t、_。 第4圖至第12 ®說明本發3胖板式_化之直接甲義料電池結 構之整合式_化陰極·板以及整合式_化陽極電極板 的製造方法。 第13圖及第^圖，其綠示的是依據本發明另—較佳實施例依序 將整合式細b陰極電極板、f子交顧件單元、中間接合 ^層以及整合式薄型化陰極電極板堆疊組裳的方法之侧示圖。 乐15圖及弟Π—圖’其繪示的是依據本發明另一較佳實施例依序 將整合式薄型化陰極雜板、質子交換膜件單元、中間接合 層以U/#型化陰極電極板堆叠組裝的方法之側示圖。 19 1244792 第18圖為整$、式薄型化陰極電極板、質子交換膜件單元、中間接 合層以及整合式薄型化陽極電極板進行縛壓合之前的示意 圖。 第㈣祕合式_化陰極·板、f子交麵料元、中間接 ΐ層以及整合式薄型化陽極電極板進行雜壓合之後的示意 【主要元件符號說明】 1〇 平板式直接曱醇燃料電池12 14 甲醇燃料儲存槽 22 基^本"電 >也早元 24 基本電池單元 30 銅箔基板 34 銅層 42 穿孔 48 光阻 51 上框架 53 環氧樹脂 62 銅層 72 防焊阻劑 121 陰極電極網 123 雙極金屬電極網 125 雙極金屬電極網

雙極板組件 21 基本電池單元 23 基本電池單元 25 基本電池單元 32 基板 36 銅層 46 化學銅層 49 預定電極區域 52 下框架 64 錫錯層 74 保護層 122 雙極金屬電極網 ί24 雙極金屬電極網 126 陽極電極網

20 1244792 131 質子交換膜件 132 質子交換膜件 133 質子交換膜件 134 質子交換膜件 135 質子交換膜件 20 平板式薄型化之直接曱醇燃料電池結構 200 整合式薄型化陰極電極板 201 陰極電極區域 202 陰極電極區域 203 陰極電極區域 204 陰極電極區域 205 陰極電極區域 210 基材 211 導電通孔 212 導電通孔 213 導電通孔 214 導電通孔 215 導電通孔 221 固接穿孔 222 固接穿孔 223 固接穿孔 224 固接穿孔 250 導線 251 導線 252 導線 253 導線 254 導線 261 正極接點 300 質子交換膜件單元 301 第一質子交換膜件 302 第二質子交換膜件 303 第三質子交換膜件 304 第四質子交換膜件 305 第五質子交換膜件 400 中間接合層 401 開孔 402 開孔 403 開孔 404 開孔 405 開孔 411 導電通孔 導電通孔 413 導電通孔 導電通孔 415 導電通孔 固接穿孔 422 固接穿孔 固接穿孔 424 固接穿孔 整合式薄型化陽極電極板 陽極電極區域 502 陽極電極區域 陽極電極區域 504 陽極電極區域 陽極電極區域 511 導電接點 導電接點 513 導電接點 導電接點 515 導電接點 固接穿孔 522 固接穿孔 固接穿孔 524 固接穿孔 流道底板 燃料流道 固接穿孔 622 固接穿孔 固接穿孔 624 固接穿孔 導電通孔 鉚釘 750 雙極板/MEA組件 螺絲 811b 螺帽 雙極板/MEA組件 860 雙極板/MEA組件 溢膠 22

Claims (1)

1244792 十、申請專利範圍： 】.—種組裝平板式直接甲_料電池的方法，包含有： 、提供-整合式陰極電極板，包括第—基材、複數個陰極電極㊣· 或第通孔’其中该陰極電極區域係形成於該第一基材之 兩面〃内在佈有複數個穿孔，而該第一導電通孔係設於該 陰極電極區域外並以導線電連接至該陰極電極區域； 提供複數個質子交賊件，相躺複數個陰極 電極區域配置； 提供-中間接合層，其由至少_層接合片所構成，包含有複數 φ 個開孔’肋分別容賴複數個質子交換齡，以及第二導電通 孔，相對於該第一導電通孔而配置； 提供-整合式陽極電極板，包括有第二基材、相對於該複數個 陰極電極區域而配置之複數個陽極電極區域，以及相對於該第一 導電通孔而配置之第三導電通孔； 依序層疊該整合式陰極電極板、該複數個質子交換膜件、該中 間接合層以及該整合式陽極電極板； 眷 將一金屬插銷穿過該第一導電通孔、第二導電通孔及第三導電 通孔對準定位； 利用该金屬插銷固定並導通該第一導電通孔、第二導電通孔及 第二導電通孔，以構成一雙極板/MEA組件；以及 將該雙極板/MEA組件結合一流道底板。 · 2·如申明專利範圍弟1項所述之組裝平板式直接甲醇燃料電池的 23 1244792 力法其中邊陰極電極區域包含有一底層銅、一化學銅層設於該 底層銅上、一電鍍銅層設於該化學銅層上，以及一導電保護層設 於該電鍍銅層上。 3，如申請專利範圍第2項所述之組裝平板式直接曱醇燃料電池的 方法’其中該導電保護層係為鎳金電鍍層。 4·如申請專利範圍第1項所述之組裝平板式直接甲醇燃料電池的 方法’其中該質子交換膜件係為固態質子交換膜。 5·如申請專利範圍第1項所述之組裝平板式直接甲醇燃料電池的 方法’其中該接合片為印刷電路板製程中常用之部分聚合階段 (B-stage)之「PREpreg」樹脂膠片。 6·如申請專利範圍第1項所述之組裝平板式直接甲醇燃料電池的 方法，其中該第一基材為玻纖強化高分子材料所構成。 7.如申請專利範圍第6項所述之組裝平板式直接曱醇燃料電池的 方法，其中該第一基材為ANSI級的FR-1、FiU、FR-3、FR-4、 FR-5、CEM-1或CEM-3之玻纖強化高分子材料所構成。 8·如申請專利範圍第1項所述之組裝平板式直接甲酵燃料電池的 方法，其中該金屬插銷可以是鉚釘。 24 1244792 、1明專4範圍第1項所述之組裝平板式直接甲醇燃料電池的 方法’其中該金屬插銷可以是螺絲釘。 10 •〜種平板式直接曱醇燃料電池，包含有： 第合式陰滅極板，包括第一基材、複數個陰極電極區域、 · ' 通孔，其中该陰極電極區域係形成於該第一基材之正反 · Z面’其内密佈有複數個穿孔，而該第一導電通孔係設於該陰極 包極區域外並以導線電連接至該陰極電極區域； 複數個質子交賴件，相對該複數個陰極雜區舰置； 鲁 〗接a層’、由至少一層接合片所構成’包含有複數個開 用以^別谷減複數個質子交換膜件，以及第二導電通孔， 相對於該第一導電通孔而配置； + —整合式陽極電極板，包括有第二基材、相對於該複數個陰極 、电極區域而配置之複數個陽極電極區域，以及相對於該第一導電 2而1 己置之第三導電通孔；其中該整合式陰極電極板、該複數 義子又換艇件α亥中間接合層以及該整合式陽極電極板依序層 _ 、翁—金屬插鎖蚊並導通該第—導電通孔、第二導電通孔及第三 &電通孔；以及 一流道底板。 =如申請專利範圍第10項所述之平板歧糾醇燃料電池，其 /陰極⑨極區域包含有_底層銅、—化學铺設於該底層銅 25 1244792 上、一電鍍銅層設於該化學銅層上，以及一導電保護層設於該電 鑛銅層上。 12. 如申請專利範圍第11項所述之平板式直接甲醇燃料電池，其 w 中該導電保護層係為鎳金電鍍層。 13. 如申請專利範圍第10項所述之平板式直接曱醇燃料電池，其 中該質子交換膜件係為固態質子交換膜。 14. 如申請專利範圍第10項所述之平板式直接甲醇燃料電池，其 中該接合片為印刷電路板製程中常用之部分聚合階段(B-stage)之 「PREPREG」樹脂膠片。 15. 如申請專利範圍第10項所述之平板式直接曱醇燃料電池，其 中該金屬插銷可以是鉚釘。 16. 如申請專利範圍第10項所述之平板式直接曱醇燃料電池，其 中該金屬插銷可以是螺絲釘。 十一、圖式： 26