TWM290614U - Structure of cathode channel for fuel cell - Google Patents

Description

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第5頁 M290614_ 四、創作說明（2) 本創作主要目的係提供一種用於燃料電池的陰極流 道結構，能夠將陰極燃料均勻分配至所有膜電極組的陰 極0 為達成本創作上述目的，本創作一種用於燃料電池 的陰極流道結構，係應用於一燃料電池，且該燃料電池 係至少包括一個以上的膜電極組，其中該陰極流道結構 包括：複數條渠溝結構，係設置於該些膜電極組的陰極 的上方，且該些渠溝結構係均勻地分佈而涵蓋到所有該 些膜電極組的陰極。位於相同一端的全部該些渠溝結構 的末端係排列呈至少一個以上的曲面，且該些曲面係用 _ 來作為陰極燃料的入口。藉此使得流通於該些渠溝結構 的陰極燃料能夠均勻地分配至該些膜電極組的陰極。 為使熟悉該項技藝人士瞭解本創作之目的、特徵及 功效，茲藉由下述具體實施例，並配合所附之圖式，對 本創作詳加說明如后。

rL 構 結 道 流 極 陰 的 池 ^00 料 燃 於 用 作 創 本 示 顯 1係 式圖 方一 施第 實 於於 示示 顯顯 係係 圖圖 二三 第第 ，及 圖以 視， 解圖 分視 體合 立組 之體 例立 施之 實圖 體一 具第 一作 第創 的本 下 ο 上 圖， L與 視3 面(3 剖層 側組 之極 圖電 一膜 第層 作一 由 本係 疊 接 密 所 4 Γ\ 板 集 極 陽 本合 要 主 11 ΓΝ 池 料 燃 之 作 創 構 層 組 極 電 膜 由 係 質 片 各 傳 板 集 極 陰 的 片 結 片 單 片 一 成 合 接 而 膜 解 成 形 及 以

第6頁 M290614 四、創作說明（3) 在該質傳電解膜（31)的上表面肖 (3 3 )與複數個陽極（3 5 )所構成^ ^面的複數個陰極 陽極（3 5 )即構成一個膜電極組（3 ^每—對的陰極（3 3 )與 組（3 7 )係作為直接甲醇燃料電池。舉例來說，膜電極 心，透過外部提供的甲醇燃料與$，化學反應之發電核 反應，同時，產生電力以供應^外，分別來發生電化學 池（1 )可以採用由印刷電路板"製π卜部負載。上述燃料電 燃料電池。 所製造出的積層整合式 在第一、二、三圖中，陰極 板狀條體（5 1 )所排列而構成，ρ、結構（5 )係由複數條

間隔著一個預定距離，而這預—相鄰的板狀條體（51)係 4mm之間的距離。同時，位於相&距離例如可以採用2min至 體（5 1 )的末端係排列呈至少δ、〜端的全部該些板狀條 係用來作為陰極燃料的入口 ，以上的曲面，該些曲面 區，請參見第一、-、一同些曲面可以作為增壓 -一 二圍的入 ri 數量乃可以採以一個或是一 部（5 3 )。上述曲面的 内凹入的弧狀或是向外凸出的弧^，且曲面可以採以向 ，2向内凹A的其它幾何形狀=二當然丄曲面亦可以 形狀。 X疋向外凸出的其它幾何 —由於板狀條體（51)本身罝有声 疋距離而排列， 社厂有；度，且相鄰間隔著預 一條的渠溝結欉工丄^ :板狀條體（51)便建構出一條 如：空氣、氧以二渠溝結構能夠作為陰極燃料（例 在第一、二、，氣態陰極燃料等）的流道（Channels)。 — 二圖的複數條板狀條體（5 1 )是採用水平方

第7頁 M290614 /、創作說明（4) 向的排列方式，然而，本創作亦可搭配燃料入口設計方 向，將該些板狀條體（5 1 )改採用為垂直排列方向，或是 水平及垂直混合排列方向的排列方式。 複數條板狀條體（5 1 )係接合在陰極集電板（2 )的表 面，而陰極集電板（2)的另一個表面是與膜電極組層（3) 接合一起。在接合該些板狀條體（5 1 )與陰極集電板（2 ) 時，必須將該些板狀條體（5 1 )均勻地分怖到陰極集電板 (2 )，使得由該些板狀條體（5 1 )所建構出該些渠溝結構能 夠係均勻地分佈且涵蓋到所有該些膜電極組（3 7)的陰極 (3 3 )’藉此使得流通於該些渠溝結構的陰極燃料，能夠 均勻地分配至該些陰極（3 3 )。 第四圖係顯不^創作陰極流道結構的第二具體實施 例之立體圖，以及第五圖係顯示應用本二且 滿盤你μ业/各辦f fi 1、 且梳狀板體（6 )包含 複數條梳狀條體（6 1 )，且相鄰的梳狀 = -預定距離。⑯狀板體(6)係接合於睁2(61),間隔者 面，而陰極集電板（2)的另一個表面:極集電板（2)的表 接合一起。相鄰的梳狀條體（6 n的疋與膜電極組層（3 ) 用至4践之間的距離距離例如可以採 些梳狀條體（6 1 )的末端係排列呈至^，同一端的全部該 且該些曲面係用來作為陰極燃料的二二個=士 = 2面， 五圖的入口部（63)。 σ ，请參見苐四、 由於梳狀板體（6)本套呈古歷疮 頁片度，且相鄰間隔著預定

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距離的該些梳狀体θ 一棒的泪雀砝Ζ ()的緣 於是，便建構出一條 f 了構，而該些渠溝結構能夠作為陰極燃料 (例如·二氣、氧氣、氣態陰極燃料等）的流道 (Channels) 〇 在第四、五圖的複數條梳狀條體（6丨）是採用水平方 向的排列方式，然而，本創作亦可搭配燃料入口設計方 向，將該些梳狀條體（6丨）改採用為垂直排列方向，或是 水平及垂直混合排列方向的排列方式。

❸ 第六圖係顯示應用本創作第三具體實施例的陰極流 道結構的燃料電池的立體圖。陰極流道結構（5 )係由一片 具有複數個平行渠道（71)的板體（7)，且該些平行渠道 (7)係自板體（7)的表面向下凹的結構。例如，該些渠道 (71)係施行成自板體（7)表面向内凹為方形、或為半六邊 形、或為半菱形、或為半圓形等渠道結構。該些凹陷部 渠道可設計在板體（7)的單個表面一面，或是上、下兩個 兩面。同時’該些平行渠道（7 1 )採以平行且間隔著一個 預定距離而排列。板體（7 )具該些渠道（7丨）的那個表面係 接合於陰極集電板（2)，而陰極集電板（2)的另一個表面。 是與膜電極組層（3)接合一起。 同時，位於相同一端的全部該些平行渠道（71)的末 端係排列呈至少一個以上的曲面，且該些曲面係用來作 為陰極燃料的入口，請參見六圖的入口部（7 3 )。 第七圖係顯示應用本創作第四具體實施例的陰極流 道結構的燃料電池的立體圖。陰極流道結構（5 )係由一片

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M290614 四、創作說明（6) 具有複數個凸起部（8 1 )的板體（8 )，複數個凸起部（8 1 )採 以預定規則而排列，使得依照預定規則所排列而出的該 些凸起部（8 1 )能夠各個間隔著預定距離，同時形成多條 的渠溝。該些凸起部（8 1 )可以採行為方形柱體、圓柱 體、或它幾何形狀的柱狀體。板體（8)具該些凸起部（81) 的那個表面係接合於陰極集電板（2 )，而陰極集電板（2 ) 的另一個表面是與膜電極組層（3)接合一起。 同時，位於相同一端的凸起部（8 1 )乃係排列呈至少 一個以上的曲面，且該些曲面係用來作為陰極燃料的入 口，請參見七圖的入口部（83)。 p 再者，本創作陰極流道結構（5 )的表面可以選擇性地 進一步施以燒結處理，使得渠溝結構的毛細物理特性能 夠順利發揮出來，以利將凝結之水氣帶離。 前述之陰極集電板（2 )能夠採用板體結構，且在該板 體乃設置有複數個集電件（21)，該些集電件（21)是具有 導電物理性質，而每個集電件（2 1 )乃是對應於各個膜電 極組（37)的陰極（33)，且接觸陰極（33)。再者，為了讓 陰極燃料能夠通過集電件（2 1 )，位於集電件（2 1 )的所屬 區域的内部係可以設置複數個穿孔（圖未顯示），以讓陰 極燃料通過該些穿孔而進入至該些陰極（3 3 )。 同樣地，前述之陽極集電板（4)能夠採用板體結構， 4且在該板體乃設置有複數個集電件（41)，該些集電件 (4 1 )是具有導電物理性質，而每個集電件（4 1 )乃是對應 於各個膜電極組（37)的陽極（35) 且接觸陽極（35)。再

第10頁 M290614 四、創作說明（7) 者，為了讓陽極燃料（例如曱醇水溶液）能夠通過集電 件（4 1 )，位於集電件（4 1 )的所屬區域的内部係可以設置 複數個穿孔（圖未顯示），以讓陽極燃料通過該些穿孔而 進入至該些陽極（35)。 在第一、第二、第三、第四具體實施例的陰極流道 結構（5 )中，作為陰極流道結構（5 )的材質乃可以選用印 刷電路板（例如F R 4印刷電路板、F R 5印刷電路板）、環 氧樹醋、玻纖基材、陶竟基材、1¾分子塑化基材或是複 合式材料等材質、金屬材質、塑化材質、或於其上包覆 抗腐蝕/防酸的材質。 本創作陰極流道結構的優點乃是能夠將陰極燃料均 勻分配至所有膜電極組的陰極，使得膜電極極組能夠產 生最佳的效益。 雖然本創作已具體實施例揭露如上，然其所揭露的 具體實施例並非用以限定本創作，任何熟悉此技藝者， 在不脫離本創作之精神和範圍内，當可作各種之更動與 潤飾，其所作之更動與潤飾皆屬於本創作之範疇，本創 作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

第11頁 M290614_ 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第一圖係顯示本創作用於燃料電池的陰極流道結構的第 ——具體實施例之立體分解視圖。 第二圖係顯示關於本創作第一圖之立體組合視圖。 第三圖係顯示關於本創作第一圖之側剖面視圖。 第四圖係顯示本創作陰極流道結構的第二具體實施例之 立體圖。 第五圖係顯示應用本創作第二具體實施例的陰極流道結 構的燃料電池的立體圖。 第六圖係顯示應用本創作第三具體實施例的陰極流道結 _ 構的燃料電池的立體圖。 第七圖係顯示應用本創作第四具體實施例的陰極流道結 構的燃料電池的立體圖。 【主要元件符號說明】 燃料電池（1 ) 陰極集電板（2 ) 集電件（21 ) 膜電極組層（3 ) 質傳電解膜（3 1 ) 陰極（3 3 ) m 陽極（3 5) 膜電極組（3 7 ) 陽極集電板（4 )

第12頁 M29Q614 圖式簡單說明 集電件（4 1 ) 陰極流道結構（5 ) 板狀條體（5 1 ) 入口部（5 3 ) 梳狀板體（6 ) 梳狀條體（6 1 ) 入口部（6 3 ) 板體（7 ) 平行渠道（7 1 ) 入口部（7 3 ) 板體（8 ) Φ

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Claims (1)

1. M290614 五、申請專利範圍 1. 一種用於 電池 其中 上方 膜電 構的 用來 藉此 分配 2·如 料電 極組 極組 該陰 3.如 渠溝 的板 係設 部該 面。 4 ·如 渠溝 含複 ，且該 該陰極 複數條 ，且該 極組的 末端係 作為陰 使得流 至該些 申請專 池，係 層、以 層包含 極集電 申請專 結構， 狀條體 置於該 些板狀 申請專 結構， 數條梳 燃料電池的陰極流道結構，係應用於一燃料 燃料電池係至少包括一個以上的膜電極組， 流道結構包括： 渠溝結構，係設置於該些膜電極組的陰極的 些渠溝結構係均勻地分佈且涵蓋到所有該些 陰極，其中位於相同一端的全部該些渠溝結 排列呈至少一個以上的曲面，且該些曲面係 極燃料的入口， 通於該些渠溝結構的該陰極燃料能夠均勻地 膜電極組的陰極。 利範圍第1項所述之陰極流道結構，其中該燃 自上而下依序由一片陰極集電板、一層膜電 及一片陽極集電板所堆疊接合，其中該膜電 該些膜電極組，以及該些渠溝結構係設置於 板的表面。 利範圍第2項所述之陰極流道結構，其中該些 係由複數條板狀條體所排列而構成，且相鄰 係間隔著一預定距離，其中該些板狀條體， 陰極集電板的表面，以及位於相同一端的全 條體的末端係排列呈至少一個以上的該曲 利範圍第2項所述之陰極流道結構，其中該些 係由一片梳狀板體而構成，且該梳狀板體包 狀條體，且相鄰的梳狀條體係間隔著一預定

   第14頁 M290614 五、申請專利範圍 距離，其中該梳狀板體，係接合於該陰極集電板，以及 位於相同一端的全部該些梳狀條體的末端係排列呈至少 一個以上的該曲面。 5.如申請專利範圍第2項所述之陰極流道結構，其中該些 渠溝結構，係由一片具有複數個平行渠道的板體而構 成，且該些平行渠道係一自該板體的表面向下凹陷的結 構，且相鄰的平行渠道係間隔著一預定距離，其中具有 該些平行渠道的板體的那個表面係接合於該陰極集電 板，以及位於相同一端的全部該些平行渠道的末端係排 列呈至少一個以上的該曲面。 6 ·如申請專利範圍第2項所述之陰極流道結構，其中該些 流道結構，係由一片具有複數個凸起部的板體而構成， 且該些凸起部係以一預定規則而排列，其中具有該些凸 起部的板體的那個表面係接合於該陰極集電板，以及位 於相同一端的該些凸起部係排列呈至少一個以上的該曲 面0 該陰極流 該陰極流 其中該些 ，且相鄰 ，其中該 7 ·如申請專利範圍第2項所述之陰極流道結構 道結構的表面，係一未經過燒結處理的表面。 8.如申請專利範圍第2項所述之陰極流道結構 道結構的表面，係一經過燒結處理的表面。 9 .如申請專利範圍第1項所述之陰極流道結構 1渠溝結構，係由複數條板狀條體所排列而構成 的板狀條體係間隔著一預定距離。 1 〇.如申請專利範圍第1項所述之陰極流道結構

   第15頁 M290614 五、申請專利範圍 些渠溝結構，係由一片梳狀板體而構成，且該梳狀板體 包含複數條梳狀條體，且相鄰的梳狀條體係間隔著一預 定距離。 11,如申請專利範圍第1項所述之陰極流道結構，其中該 些渠溝結構，係由一片具有複數個平行渠道的板體而構 成，且該些平行渠道係一自該板體的表面向下凹陷的結 構，且相鄰的平行渠道係間隔著一預定距離。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之陰極流道結構，其中該 些流道結構，係由一片具有複數個凸起部的板體而構 成，且該些凸起部係以一預定規則而排列。 B 1 3.如申請專利範圍第1項所述之陰極流道結構，其中該 陰極燃料，係一空氣。 1 4.如申請專利範圍第1項所述之陰極流道結構，其中該 陰極燃料，係一氧氣。 1 5.如申請專利範圍第1項所述之陰極流道結構，其中該 陰極燃料，係一氣態陰極燃料。 1 6.如申請專利範圍第1項所述之陰極流道結構，其中該 曲面的數量，係為一個。 1 7 ·如申請專利範圍第1項所述之陰極流道結構，其中該 曲面，係一向内凹内的弧狀。 1 8.如申請專利範圍第1項所述之陰極流道結構，其中該 鲁曲面，係一向外凸出的弧狀。 1 9 ·如申請專利範圍第1項所述之陰極流道結構，其中該 曲面，係一向内凹内的幾何形狀。

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