TWI773589B - 燃料電池及燃料電池的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種燃料電池及燃料電池的製造方法。燃料電池包含兩個固定件、多個電極板、多個內鈦網結構、多個外鈦網結構、多個膜電極組、多個觸媒層及多個密封環。各個電極板的一側通過擴散焊接技術固定有一個內鈦網結構。部分的電極板的另一側通過擴散焊接技術固定有一個內鈦網結構。各個內鈦網結構與電極板共同形成多個流道。各個內鈦網結構的另一側固定有外鈦網結構。各個外鈦網結構的一側設置有觸媒層。各個膜電極組位於兩個外鈦網結構之間，而各個外鈦網結構作為氣體擴散層。

Description

燃料電池及燃料電池的製造方法

本發明涉及一種燃料電池及燃料電池的製造方法，特別是一種不具有碳布的燃料電池及其製造方法。

現有常見的燃料電池，是利用碳布作為氣體擴散層，且碳布、電極板及膜電極組彼此之間僅是相互抵靠，因此，燃料電池在長時間使用後，碳布容易出現腐蝕的問題，如此，將導致碳布與電極板之間的接觸阻抗上升，進而使得燃料電池的產電能力下降。

本發明公開一種燃料電池及燃料電池的製造方法，主要用以改善現有具有碳布的燃料電池，在長期使用後，碳布容易出現腐蝕問題，為此，導致燃料電池的產電能力下降的問題。

本發明的其中一實施例公開一種燃料電池，其包含：多個電極板、多個內鈦網結構、多個外鈦網結構、多個觸媒層、多個膜電極組、多個密封環及兩個固定件。多個電極板位於燃料電池的兩端的兩個電極板分別定義為一外電極板，各個外電極板的一寬側面為平面狀，其餘的電極板分別定義為一內電極板，各個內電極板的彼此相反的兩寬側面分別為平面狀；各個電極板具有一入口穿孔及一出口穿孔，各個入口穿孔貫穿電極板，各個出口穿孔貫穿電極板；各個外電極板的一寬側面是利用擴散焊接技術與一個內鈦網結構相互固定，各個內電極板的兩個寬側面是利用擴散焊接技術分別與一個內鈦網結構相互固定；各個內鈦網結構包含多條鈦線，各條鈦線的多個不同位置的區段分別與不同的鈦線交疊地設置，各個內鈦網結構包含有多個網孔；各條鈦線的多個不同位置的區段是與電極板相熔接，各條鈦線不與電極板相熔接的區段，則是對應疊在另一條鈦線的一側，且各條鈦線不與電極板相熔接的區段與電極板共同形成多個流道，各個電極板的多個流道、入口穿孔及出口穿孔相互連通；各個外鈦網結構利用擴散焊接技術固定於其中一個內鈦網結構相反於與電極板相互固定的一側，各個外鈦網結構包含多條輔助鈦線，各條輔助鈦線的多個不同位置的區段分別與不同的輔助鈦線交疊地設置，各個外鈦網結構包含有多個網孔，各個內鈦網結構所包含的網孔的最大孔徑大於各個外鈦網結構所包含的網孔的最大孔徑；各條輔助鈦線的多個不同位置的區段是與內鈦網結構所包含的多個鈦線的其中一區段相熔接；各個電極板與鈦線相連接的位置，能通過至少一條鈦線及多條輔助鈦線共同建立一導電路徑；各個觸媒層設置於其中一個外鈦網結構的至少一部分、其中一個內鈦網結構的至少一部分及其中一個電極板設置有內鈦網結構的一側；多個膜電極組設置於兩個外鈦網結構之間；各個電極板與膜電極組之間設置有一個密封環，而各個內鈦網結構的周緣及各個外鈦網結構的周緣是被密封環環繞；各個電極板的入口穿孔及出口穿孔位於密封環所封閉的區域內；各個固定件具有一穿孔，穿孔貫穿固定件；兩個固定件固持多個電極板、多個內鈦網結構、多個外鈦網結構、多個觸媒層、多個膜電極組及多個密封環，而多個入口穿孔共同形成一進入通道，其中一個固定件的穿孔與進入通道相連通，多個出口穿孔共同形成一離開通道，另一個固定件的穿孔離開通道相連通，各個電極板與內鈦網結構共同形成的多個流道、進入通道及離開通道相互連通。

本發明的其中一實施例公開一種燃料電池的製造方法，其用以製造出一燃料電池，燃料電池包含多個電極板、多個內鈦網結構、多個外鈦網結構、多個觸媒層、多個膜電極組及兩個固定件，位於燃料電池的兩端的兩個電極板分別定義為一外電極板，其餘的電極板分別定義為一內電極板；各個內鈦網結構包含多條鈦線，各條鈦線的多個不同位置的區段分別與不同的鈦線交疊地設置，各個內鈦網結構包含有多個網孔；各個外鈦網結構包含多條輔助鈦線，各條輔助鈦線的多個不同位置的區段分別與不同的輔助鈦線交疊地設置，各個外鈦網結構包含有多個網孔，各個內鈦網結構所包含的網孔的最大孔徑大於各個外鈦網結構所包含的網孔的最大孔徑；燃料電池的製造方法包含以下步驟：一外電極板製造步驟：利用擴散焊接技術，使各個外電極板的一側固定有一個內鈦網結構，且使內鈦網結構相反於外電極板的一側固定有一個外鈦網結構，而各個外電極板與鈦線相連接的位置，能通過至少一條鈦線及多條輔助鈦線共同建立一導電路徑，各條鈦線不與外電極板相熔接的區段，則是對應疊在另一條鈦線的一側，且各條鈦線不與外電極板相熔接的區段與外電極板共同形成多個流道；一內電極板製造步驟：利用擴散焊接技術，使各個內電極板的一側固定有一個內鈦網結構，且使內鈦網結構相反於內電極板的一側固定有一個外鈦網結構，而各個內電極板與鈦線相連接的位置，能通過至少一條鈦線及多條輔助鈦線共同建立一導電路徑，各條鈦線不與內電極板相熔接的區段，則是對應疊在另一條鈦線的一側，且各條鈦線不與內電極板相熔接的區段與內電極板共同形成多個流道；一觸媒層形成步驟：於各個外鈦網結構、各個內鈦網結構及與其相固定的電極板的一側鍍上一觸媒層；一組裝步驟：使兩個固定件相互固定，以使多個電極板、多個內鈦網結構、多個膜電極組被兩個固定件固持；其中，各個膜電極組位於兩個內鈦網結構之間。

綜上所述，本發明的燃料電池及燃料電池的製造方法，通過使內鈦網結構及外鈦網結構利用擴散焊接技術與電極板相互固定，並使所述觸媒層形成於所述外鈦網結構的表面、所述內鈦網結構的表面及所述電極板的表面等設計，可以讓燃料電池在長期使用後，由各電極板、多條鈦線及多條輔助鈦線共同建立的多條導電路徑，都能夠依然保持電性導通的效果，藉此，可以維持燃料電池的運作效率。

為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

於以下說明中，如有指出請參閱特定圖式或是如特定圖式所示，其僅是用以強調於後續說明中，所述及的相關內容大部份出現於該特定圖式中，但不限制該後續說明中僅可參考所述特定圖式。於本實施例的各圖式中所呈現的各個結構的尺寸及其比例關係，都僅是在為了方便說明書的說明所繪示，而圖中所繪示的尺寸及比例關係，並不代表實際應用的尺寸及比例關係。

請一併參閱圖1及圖2，其分別顯示為本發明的燃料電池的立體圖及分解示意圖。本發明的燃料電池100包含三個電極板、四個內鈦網結構3、四個外鈦網結構4、四個觸媒層5、兩個膜電極組(Membrane Electrode Assembly, MEA)6、四個密封環7及兩個固定件8A、8B。位於所述燃料電池100的兩端的兩個電極板分別定義為一外電極板1，其餘的電極板分別定義為一內電極板2。於本實施例的圖式中，為了方便說明，僅繪示單一個內電極板2，但實際應用中，內電極板2的數量不侷限單一片。

請參閱圖3，其顯示為內鈦網結構3及外鈦網結構4的局部放大示意圖。各個內鈦網結構3包含多條鈦線31，各條鈦線31的多個不同位置的區段分別與不同的鈦線31交疊地設置，各個內鈦網結構3包含有多個網孔32，簡單來說，各個內鈦網結構3是由多條鈦線31相互交織，所構成的立體編織網狀結構。

各個外鈦網結構4包含多條輔助鈦線41，各條輔助鈦線41的多個不同位置的區段分別與不同的輔助鈦線41交疊地設置，各個外鈦網結構4包含有多個網孔42，簡單來說，各個外鈦網結構4是由多條輔助鈦線41相互交織，所構成的立體編織網狀結構。各個內鈦網結構3所包含的網孔32的最大孔徑，大於各個外鈦網結構4所包含的網孔42的最大孔徑。關於內鈦網結構3的編織方式及外鈦網結構4的編織方式，不以圖3所示為限，在實際應用中，可依據需求加以變化。

在其中一個實施例中，各個內鈦網結構3的各個網孔32的最大孔徑，可以是各個外鈦網結構4的各個網孔42的最大孔徑的2～20倍。在其中一個實施例中，各個內鈦網結構3的各個網孔32的孔徑可以是介於0.1～1.0公釐(mm)，而各個外鈦網結構4的網孔42的孔徑則可以是介於0.05～0.5公釐(mm)。在其中一個實施例中，各個內鈦網結構3的整體尺寸及各個外鈦網結構4的整體尺寸相同(即內鈦網結構3的整體寬度、長度，與外鈦網結構4的整體寬度、長度相同)，且各個內鈦網結構3的目數介於50～500目，而各個外鈦網結構的目數介於80～5000目。在其中一個實施例中，各個內鈦網結構3的整體尺寸及各個外鈦網結構4的整體尺寸相同(即內鈦網結構3的整體寬度、長度，與外鈦網結構4的整體寬度、長度相同)，且各個內鈦網結構所包含的網孔的數量，是各個外鈦網結構所包含的所網孔的數量的1.6～100倍。

請一併參閱圖2、圖4至圖6，圖4顯示為外電極、密封環、外鈦網結構及輔助鈦網的示意圖，圖5為圖4的局部放大示意圖，圖6為本發明的燃料電池的剖面示意圖。各個外電極板1的一寬側面11為平面狀，外電極板1的寬側面11是利用擴散焊接技術(Diffusion Bonding Technology)，與一個內鈦網結構3及一個外鈦網結構4相互熔接，而各條鈦線31的多個不同位置的區段是與外電極板1相熔接，各條鈦線31不與外電極板1相熔接的區段，則是對應疊在另一條鈦線31的一側，且各條鈦線31不與外電極板1相熔接的區段與外電極板1共同形成多個流道C(如圖6所示)，各條輔助鈦線41的多個不同位置的區段是與鈦線31相熔接，各條輔助鈦線41不與鈦線31相熔接的區段，則是對應疊在另一條輔助鈦線41的一側，而各個外電極板1與各條鈦線31相連接的位置，能通過至少一條鈦線31及多條輔助鈦線41共同建立一導電路徑。

如圖2及圖6所示，各個內電極板2的兩個彼此相反的寬側面21都是平面狀，且各個內電極板2的各個寬側面21是利用擴散焊接技術，與一個內鈦網結構3及一個外鈦網結構4相互熔接，而各條鈦線31的多個不同位置的區段是與內電極板2相熔接，各條鈦線31不與內電極板2相熔接的區段，則是對應疊在另一條鈦線31的一側，且各條鈦線31不與內電極板2相熔接的區段與內電極板2共同形成多個流道C(如圖6所示)，各條輔助鈦線41的多個不同位置的區段是與鈦線31相熔接，各條輔助鈦線41不與鈦線31相熔接的區段，則是對應疊在另一條輔助鈦線41的一側，而各個內電極板2與各條鈦線31相連接的位置，能通過至少一條鈦線31及多條輔助鈦線41共同建立一導電路徑。

具體來說，一部分的內鈦網結構3是用來與各個內電極板2的寬側面21一同形成多個流道C，另一部分的內鈦網結構3是用來與各個外電極板1的寬側面21一同形成多個流道C，而各個外電極板1的寬側面11及各個內電極板2的寬側面21，則可以不用再進行額外的流道成形加工程序。各個外鈦網結構4是用來作為氣體擴散層，而各個外鈦網結構4是用來取代習知燃料電池100中的碳布。

在其中一個較佳的實施例中，各個外電極板1、各個內電極板2的材質可以是包含鈦，而各個外電極板1、各個內電極板2例如可以是鈦合金板或是純鈦板，如此，將可以強化各條鈦線31與電極板(外電極板1、內電極板2)相熔接的位置的連接強度，亦可強化各條輔助鈦線41與各條鈦線31相熔接的位置的連接強度，而使各個鈦線31與電極板(外電極板1、內電極板2)相熔接的位置及各條鈦線31與輔助鈦線41相熔接的位置，不容易發生斷裂等問題。在不同的實施例中，各個外電極板1、各個內電極板2的材質也可以是不鏽鋼。

如圖6所示，各個內鈦網結構3的一部分設置有觸媒層5，各個外鈦網結構4的一部分設置有觸媒層5，且各個外電極板1設置有內鈦網結構3的側面的一部分，及各個內電極板2設置有內鈦網結構3的側面的一部分，也設置有觸媒層5。在不同的實施例中，也可以是僅於外鈦網結構4相反於內鈦網結構3的一側形成有觸媒層5。在實際應用中，觸媒層5例如可以是包含白金、黃金或氧化銥等材料，於此不加以限制。

如圖2及圖6所示，各個膜電極組6設置於兩個外鈦網結構4之間，而各個膜電極組6彼此相反的兩側是與相鄰的外鈦網結構4相接觸。各個膜電極組6與相鄰的外電極板1或內電極板2之間設置有一個密封環7，而各個內鈦網結構3的周緣則是被密封環7圍繞，各個外鈦網結構4的周緣是被密封環7環繞，密封環7主要是用來限制氣體及反應後液體的流動範圍。各個膜電極組6與相鄰的外電極板1或內電極板2之間設置的密封環7的數量及其外型，都不以圖中所示為限，其可依據需求加以變化。

兩個固定件8A、8B用以固持多個電極板(外電極板1及內電極板2)、多個內鈦網結構3、多個外鈦網結構4、多個觸媒層5、多個膜電極組6及多個密封環7。在實際應用中，兩個固定件8A、8B可以是利用多個螺絲而相互固定，但不以此為限。

如圖2、圖4、圖7及圖8所示，各個外電極板1還包含有一入口穿孔12及一出口穿孔13，入口穿孔12及出口穿孔13分別貫穿外電極板1設置。各個內電極板2還包含有一入口穿孔22及一出口穿孔23，入口穿孔22及出口穿孔23分別貫穿內電極板2設置。各入口穿孔12、22及各出口穿孔13、23是位於密封環7所封閉的區域內，也就是說，各個內鈦網結構3及各個外鈦網結構4的一部分與相鄰的入口穿孔12、22或出口穿孔13、23之間是相互連通，而沒有設置有密封環7。

如圖1、圖2及圖9所示，兩個固定件8A、8B分別具有一穿孔8A1、8B1，兩個穿孔8A1、8B1分別貫穿兩個固定件8A、8B。兩個固定件8A、8B固持多個電極板(外電極板1及內電極板2)後，多個入口穿孔12、22將共同形成一進入通道P1，多個出口穿孔13、23則共同形成一離開通道P2，且進入通道P1及離開通道P2是與各個電極板(外電極板1及內電極板2)與內鈦網結構3共同形成的多個流道相互連通，而兩個穿孔8A1、8B1則是分別與進入通道P1及離開通道P2相連通。

如圖2、圖7至圖10所示，在較佳的實施例中，各個入口穿孔12、22的外型可以是接近梯形狀，而各個入口穿孔12、22具有一長側邊L1、一短側邊L2及兩個斜側邊L3，長側邊L1的兩端與兩個斜側邊L3相連接，短側邊L2的兩端與兩個斜側邊L3相連接，各個入口穿孔12、22的長側邊L1鄰近內鈦網結構3的一短側邊L2設置；各個出口穿孔13、23具有一長側邊L4、一短側邊L5及兩個斜側邊L6，出口穿孔13、23的長側邊L4的兩端與出口穿孔13、23的兩個斜側邊L6相連接，出口穿孔13、23的短側邊L5的兩端與出口穿孔13、23的兩個斜側邊L6相連接，各個出口穿孔13、23的長側邊L4鄰近內鈦網結構3及外鈦網結構4的一短側邊L5設置。

各個固定件8A、8B可以是具有一導引結構81，導引結構81形成有所述穿孔8A1、8B1，導引結構81內具有一導引通道，所述導引通道與所述穿孔8A1、8B1相連通。兩個導引通道分別定義為一進入導引通道81A及一離開導引通道81B，進入導引通道81A的一端與進入通道P1相連通，進入導引通道81A的寬度由靠近穿孔8A1、8B1的一端向進入通道P1的方向逐漸擴大；離開導引通道81B的一端與離開通道P2相連通，離開導引通道81B的寬度由靠近穿孔8A1、8B1的一端向離開通道P2的方向逐漸擴大。

依上所述，通過使各入口穿孔12、22的外型及各出口穿孔13、23的外型符合上述說明，以及使進入導引通道81A的寬度及離開導引通道81B的寬度符合上述說明的變化等設計，配合利用擴散焊接技術使內鈦網結構3固定於外電極板1上，據以在外電極板1上形成多個流道C等設計，可以讓氣體更好地流動至電極板的各個區域，如此，將使得燃料電池100具有更好的產電效能。

依上所述，本發明的燃料電池100利用擴散焊接技術，使內鈦網結構3固定於電極板(外電極板1及內電極板2)的一側，據以在電極板(外電極板1及內電極板2)的一側形成多個流道C的設計，可以使電極板無須進行額外的流道成形加工程序，為此，可以簡化燃料電池100的製作流程，從而可以降低燃料電池的生產成本。

另外，本發明燃料電池100利用外鈦網結構4取代習知的燃料電池中的碳布(氣體擴散層)，並利用擴散焊接技術使內鈦網結構3固定於電極板(外電極板1及內電極板2)的一側，且使外鈦網結構4固定於內鈦網結構3的一側的設計，將使得內鈦網結構3所包含的多條鈦線31的部分區段，與外電極板1或內電極板2彼此之間是相互熔接，多條輔助鈦線41的部分區段與多條鈦線31的部分區段彼此之間是相互熔接，因此，本發明的燃料電池100在長時間使用後，內鈦網結構3、外鈦網結構4與各電極板之間的接觸阻抗仍可以維持在相對良好的狀態。

反觀，習知的燃料電池，由於碳布與電極板之間僅是物理接觸(兩者僅相互抵靠)，因此，燃料電池在長時間使用後，容易發生碳布的部分區域發生侵蝕問題，而導致該區域無法導電，從而導致碳布與電極板之間的接觸阻抗變大，進而影響燃料電池的整體運作效率。

換句話說，本發明的燃料電池100在長時間使用後，由各個電極板(外電極板1、內電極板2)及與其相互固定的內鈦網結構3、外鈦網結構4共同建立的多條導電路徑，將會是大部分都處於仍然可以正常導通的狀態。反觀，習知的燃料電池，在長時間使用後，碳布被侵蝕的區域將會導致部分的導電路徑失效。

另外，值得一提的是，習知的燃料電池的碳布的一側大多會塗佈觸媒，為此，導致碳布整體的製造成本相對昂貴。反觀，本發明的燃料電池100所包含的外鈦網結構4及觸媒層5的製造成本則相對便宜，而本發明的燃料電池100相較於習知的燃料電池還具有製造成本相對便宜的優勢。

請參閱圖11，圖11顯示為本發明的燃料電池的製造方法的流程示意圖。本發明的燃料電池的製造方法用以製造出一燃料電池，燃料電池包含多個電極板、多個內鈦網結構、多個外鈦網結構、多個觸媒層、多個密封環、多個膜電極組及兩個固定件，位於燃料電池的兩端的兩個電極板分別定義為一外電極板，其餘的電極板分別定義為一內電極板。關於本實施例中所述的電極板、內鈦網結構、外鈦網結構、觸媒層、密封環、膜電極組及固定件的詳細說明，請參閱前述實施例，於此不再贅述。

燃料電池的製造方法包含以下步驟：

一外電極板製造步驟S1：利用擴散焊接技術，使各個外電極板的一側固定有一個內鈦網結構，且使內鈦網結構相反於外電極板的一側固定有一個外鈦網結構，而各個外電極板與鈦線相連接的位置，能通過至少一條鈦線及多條輔助鈦線共同建立一導電路徑，各條鈦線不與外電極板相熔接的區段，則是對應疊在另一條鈦線的一側，且各條鈦線不與外電極板相熔接的區段與外電極板共同形成多個流道；

一內電極板製造步驟S2：利用擴散焊接技術，使各個內電極板的一側固定有一個內鈦網結構，且使內鈦網結構相反於內電極板的一側固定有一個外鈦網結構，而各個內電極板與鈦線相連接的位置，能通過至少一條鈦線及多條輔助鈦線共同建立一導電路徑，各條鈦線不與內電極板相熔接的區段，則是對應疊在另一條鈦線的一側，且各條鈦線不與內電極板相熔接的區段與內電極板共同形成多個流道；

一觸媒層形成步驟S3：於各個外鈦網結構、各個內鈦網結構及與其相固定的電極板的一側鍍上一觸媒層；

一組裝步驟S4：使兩個固定件相互固定，以使多個電極板、多個內鈦網結構、多個膜電極組被兩個固定件固持；其中，各個膜電極組位於兩個內鈦網結構之間。

在實際應用中，於外電極板製造步驟S1中，可以是先將外電極板設置於擴散焊接設備的平台上，再將內鈦網結構設置於外電極板上，並將外鈦網結構設置於內鈦網結構相反於外電極板 的一側，最後，再利用擴散焊接技術，使內鈦網結構的各條鈦線的不同位置的區段與外電極板相互熔接，並使外鈦網結構的各條輔助鈦線的不同位置的區段與各條鈦線相互熔接。

在實際應用中，於內電極板製造步驟S2中，例如可以是先利用擴散焊接技術，將一個內鈦網結構及一個外鈦網結構熔接固定於內電極板的一側，再利用擴散焊接技術，將另一個內鈦網結構及另一個外鈦網結構熔接固定於內電極板的另一側。

在實際應用中，於觸媒層形成步驟S3中，可以是僅於各個外鈦網結構的一側鍍上觸媒層，或者，可以是直接將固定有外鈦網結構及內鈦網結構的電極板，設置於電鍍槽中進行電鍍。

在實際應用中，於組裝步驟S4中，例如可以是利用多個螺絲及多個螺帽，將兩個固定件相互鎖固，但兩個固定件的固定方式不以此為限。另外，於組裝步驟S4中，還包含了於膜電極組與相鄰的電極板之間設置密封環的步驟。

依上所述，本發明的燃料電池的製造方法，相對於傳統包含有碳布的燃料電池的製造方法，具有製造流程簡單、製造成本相對便宜的優勢。

綜上所述，本發明的燃料電池通過使內鈦網結構利用擴散焊接技術固定於電極板的一側，以於電極板的一側形成多個流道的設計，以及，使外鈦網結構作為氣體擴散層，且使外鈦網結構、內鈦網結構與電極板利用擴散焊接技術相互熔接固定的設計，可以使燃料電池在長時間使用後，外鈦網結構、內鈦網結構與電極板之間的接觸阻抗不會大幅提升，藉此，可以使燃料電池能夠維持相對較佳的運作效率，而本發明的燃料電池的整體使用壽命將相對於習知利用碳布作為氣體擴散層的燃料電池的使用壽命。本發明的燃料電池的製造方法，通過利用擴散焊接技術，使內鈦網結構熔接固定於電極板的一側，據以在電極板的一側形成多個流道的設計、利用擴散焊接技術將用以取代習知的碳布的外鈦網結構，固定於電極板上的方式，以及，利用電鍍的方式，於外鈦網結構上鍍上觸媒層等方式，可以有效地降低燃料電池的製造成本。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

100:燃料電池 1:外電極板 11:寬側面 12:入口穿孔 13:出口穿孔 2:內電極板 21:寬側面 22:入口穿孔 23:出口穿孔 3:內鈦網結構 31:鈦線 32:網孔 4:外鈦網結構 41:輔助鈦線 42:網孔 5:觸媒層 6:膜電極組 7:密封環 8A、8B:固定件 8A1、8B1:穿孔 81:導引結構 81A:進入導引通道 81B:離開導引通道 L1、L4:長側邊 L2、L5:短側邊 L3、L6:斜側邊 P1:進入通道 P2:離開通道 C:流道 S1、S2、S3、S4:流程步驟

圖1為本發明的燃料電池的立體示意圖。

圖2為本發明的燃料電池的分解示意圖。

圖3為本發明的燃料電池的內鈦網結構及外鈦網結構的局部放大示意圖。

圖4為本發明的燃料電池的外電極板、外鈦網結構、內鈦網結構及密封環的示意圖。

圖5為圖4的局部放大示意圖。

圖6為圖1沿剖線VI-VI的剖面示意圖。

圖7為本發明的燃料電池的內電極板、外鈦網結構及內鈦網結構的前視圖。

圖8為本發明的燃料電池的局部剖面示意圖。

圖9為本發明的燃料電池的局部剖面立體示意圖。

圖10為圖1沿剖線X-X的剖面示意圖。

圖11為本發明的燃料電池的製造方法的流程示意圖。

100:燃料電池

1:外電極板

11:寬側面

12:入口穿孔

13:出口穿孔

2:內電極板

21:寬側面

22:入口穿孔

23:出口穿孔

3:內鈦網結構

4:外鈦網結構

6:膜電極組

7:密封環

8A、8B:固定件

8A1、8B1:穿孔

81:導引結構

81A:進入導引通道

Claims (9)

1. 一種燃料電池，其包含： 多個電極板，位於所述燃料電池的兩端的兩個所述電極板分別定義為一外電極板，各個所述外電極板的一寬側面為平面狀，其餘的所述電極板分別定義為一內電極板，各個所述內電極板的彼此相反的兩寬側面分別為平面狀；各個所述電極板具有一入口穿孔及一出口穿孔，各個所述入口穿孔貫穿所述電極板，各個所述出口穿孔貫穿所述電極板； 多個內鈦網結構，各個所述外電極板的一寬側面是利用擴散焊接技術與一個所述內鈦網結構相互固定，各個所述內電極板的兩個所述寬側面是利用擴散焊接技術分別與一個所述內鈦網結構相互固定；各個所述內鈦網結構包含多條鈦線，各條所述鈦線的多個不同位置的區段分別與不同的所述鈦線交疊地設置，各個所述內鈦網結構包含有多個網孔；各條所述鈦線的多個不同位置的區段是與所述電極板相熔接，各條所述鈦線不與所述電極板相熔接的區段，則是對應疊在另一條所述鈦線的一側，且各條所述鈦線不與所述電極板相熔接的區段與所述電極板共同形成多個流道，各個所述電極板的多個所述流道、所述入口穿孔及所述出口穿孔相互連通； 多個外鈦網結構，各個所述外鈦網結構利用擴散焊接技術固定於其中一個所述內鈦網結構相反於與所述電極板相互固定的一側，各個所述外鈦網結構包含多條輔助鈦線，各條所述輔助鈦線的多個不同位置的區段分別與不同的所述輔助鈦線交疊地設置，各個所述外鈦網結構包含有多個網孔，各個所述內鈦網結構所包含的所述網孔的最大孔徑大於各個所述外鈦網結構所包含的所述網孔的最大孔徑；各條所述輔助鈦線的多個不同位置的區段是與所述內鈦網結構所包含的多個所述鈦線的其中一區段相熔接；各個所述電極板與所述鈦線相連接的位置，能通過至少一條所述鈦線及多條所述輔助鈦線共同建立一導電路徑； 多個觸媒層，各個所述觸媒層設置於其中一個所述外鈦網結構的至少一部分、其中一個所述內鈦網結構的至少一部分及其中一個所述電極板設置有所述內鈦網結構的一側； 多個膜電極組，其設置於兩個所述外鈦網結構之間； 多個密封環，各個所述電極板與所述膜電極組之間設置有一個所述密封環，而各個所述內鈦網結構的周緣及各個所述外鈦網結構的周緣是被所述密封環環繞；各個所述電極板的所述入口穿孔及所述出口穿孔位於所述密封環所封閉的區域內； 兩個固定件，各個所述固定件具有一穿孔，所述穿孔貫穿所述固定件；兩個所述固定件固持多個所述電極板、多個所述內鈦網結構、多個所述外鈦網結構、多個所述觸媒層、多個所述膜電極組及多個所述密封環，而多個所述入口穿孔共同形成一進入通道，其中一個所述固定件的所述穿孔與所述進入通道相連通，多個所述出口穿孔共同形成一離開通道，另一個所述固定件的所述穿孔所述離開通道相連通，各個所述電極板與所述內鈦網結構共同形成的多個所述流道、所述進入通道及所述離開通道相互連通。
2. 如請求項1所述的燃料電池，其中，各個所述內鈦網結構的各個所述網孔的孔徑介於0.1～1.0公釐，各個所述外鈦網結構的所述網孔的孔徑介於0.05～0.5公釐。
3. 如請求項1所述的燃料電池，其中，各個所述內鈦網結構的各個所述網孔的最大孔徑是各個所述外鈦網結構的所述網孔的最大孔徑的2～20倍。
4. 如請求項1所述的燃料電池，其中，各個所述內鈦網結構的整體尺寸及各個所述外鈦網結構的整體尺寸相同，且各個所述內鈦網結構的目數介於50～500目，而各個所述外鈦網結構的目數介於80～5000目。
5. 如請求項1所述的燃料電池，其中，各個所述內鈦網結構的整體尺寸及各個所述外鈦網結構的整體尺寸相同，且各個所述內鈦網結構所包含的所述網孔的數量，是各個所述外鈦網結構所包含的所述網孔的數量的1.6～100倍。
6. 如請求項1所述的燃料電池，其中，各個所述電極板的材質包含鈦或不鏽鋼；所述觸媒層的材質包含白金、黃金或氧化銥。
7. 如請求項1所述的燃料電池，其中，各個所述入口穿孔具有一長側邊、一短側邊及兩個斜側邊，所述長側邊的兩端與兩個所述斜側邊相連接，所述短側邊的兩端與兩個所述斜側邊相連接，各個所述入口穿孔的所述長側邊鄰近所述內鈦網結構的一短側邊設置；各個所述出口穿孔具有一長側邊、一短側邊及兩個斜側邊，所述出口穿孔的所述長側邊的兩端與所述出口穿孔的兩個所述斜側邊相連接，所述出口穿孔的所述短側邊的兩端與所述出口穿孔的兩個所述斜側邊相連接，各個所述出口穿孔的所述長側邊鄰近所述內鈦網結構的一短側邊設置。
8. 如請求項1所述的燃料電池，其中，各個所述固定件具有一導引結構，所述導引結構形成有所述穿孔，所述導引結構內具有一導引通道，所述導引通道與所述穿孔相連通；兩個所述導引通道分別定義為一進入導引通道及一離開導引通道；所述進入導引通道的一端與所述進入通道相連通，所述進入導引通道的寬度由靠近所述穿孔的一端向所述進入通道的方向逐漸擴大；所述離開導引通道的一端與所述離開通道相連通，所述離開導引通道的寬度由靠近所述穿孔的一端向所述離開通道的方向逐漸擴大。
9. 一種燃料電池的製造方法，其用以製造出一燃料電池，所述燃料電池包含多個電極板、多個內鈦網結構、多個外鈦網結構、多個觸媒層、多個膜電極組及兩個固定件，位於所述燃料電池的兩端的兩個所述電極板分別定義為一外電極板，其餘的所述電極板分別定義為一內電極板；各個所述內鈦網結構包含多條鈦線，各條所述鈦線的多個不同位置的區段分別與不同的所述鈦線交疊地設置，各個所述內鈦網結構包含有多個網孔；各個所述外鈦網結構包含多條輔助鈦線，各條所述輔助鈦線的多個不同位置的區段分別與不同的所述輔助鈦線交疊地設置，各個所述外鈦網結構包含有多個網孔，各個所述內鈦網結構所包含的所述網孔的最大孔徑大於各個所述外鈦網結構所包含的所述網孔的最大孔徑；所述燃料電池的製造方法包含以下步驟： 一外電極板製造步驟：利用擴散焊接技術，使各個所述外電極板的一側固定有一個所述內鈦網結構，且使所述內鈦網結構相反於所述外電極板的一側固定有一個所述外鈦網結構，而各個所述外電極板與所述鈦線相連接的位置，能通過至少一條所述鈦線及多條所述輔助鈦線共同建立一導電路徑，各條所述鈦線不與所述外電極板相熔接的區段，則是對應疊在另一條所述鈦線的一側，且各條所述鈦線不與所述外電極板相熔接的區段與所述外電極板共同形成多個流道； 一內電極板製造步驟：利用擴散焊接技術，使各個所述內電極板的一側固定有一個所述內鈦網結構，且使所述內鈦網結構相反於所述內電極板的一側固定有一個所述外鈦網結構，而各個所述內電極板與所述鈦線相連接的位置，能通過至少一條所述鈦線及多條所述輔助鈦線共同建立一導電路徑，各條所述鈦線不與所述內電極板相熔接的區段，則是對應疊在另一條所述鈦線的一側，且各條所述鈦線不與所述內電極板相熔接的區段與所述內電極板共同形成多個流道； 一觸媒層形成步驟：於各個所述外鈦網結構、各個所述內鈦網結構及與其相固定的所述電極板的一側鍍上一觸媒層； 一組裝步驟：使兩個所述固定件相互固定，以使多個所述電極板、多個所述內鈦網結構、多個所述膜電極組被兩個所述固定件固持；其中，各個所述膜電極組位於兩個所述內鈦網結構之間。

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