平面式燃料电池模块制造技术

本实用新型专利技术公开一种平面式燃料电池模块，由一第一集电层组合、一第二集电层组合以及位于该第一集电层组合与该第二集电层组合之间的一膜电极组组合所组成；其中，该膜电极组组合包括多个膜电极组单体，该第一集电层组合与该第二集电层组合各包括多个集电层单体，且该第一集电层组合与该第二集电层组合之间借由多个串联结构达到电性串联。

Planar fuel cell module

The utility model discloses a planar fuel cell module, which is composed of a first collector layer combination, a second collector layer combination and a membrane electrode group combination between the first collector layer combination and the second collector layer combination, wherein the membrane electrode group combination comprises a plurality of membrane electrode group monomers and the first collector layer. The combination and the second collector combination each comprise a plurality of collector monomers, and the first collector combination and the second collector combination are electrically connected in series by means of a plurality of series structures.

【技术实现步骤摘要】
平面式燃料电池模块
本技术涉及一种燃料电池，尤其是涉及一种平面式燃料电池模块。
技术介绍
燃料电池(FuelCell)是一种利用化学能转化为电能的发电装置，相较于传统发电方式，燃料电池具有低污染、低噪音、高能量密度以及较高的能量转换效率等优点，是极具未来前瞻性的干净能源，且其可应用的范围包括携带式电子产品、家用发电系统、运输工具、军用设备、太空工业以及大型发电系统等各种领域。燃料电池的运作原理依其种类的不同会有些许差异，以直接甲醇型燃料电池(DirectMethanolFuelCell,DMFC)为例，借由甲醇水溶液在阳极触媒层进行氧化反应，产生氢离子(H+)、电子(e-)以及二氧化碳(CO2)，其中氢离子可以经由电解质传递至阴极，而电子则经由外部电路传输至负载作功之后再传递至阴极，此时供给阴极端的氧气会与氢离子及电子于阴极触媒层进行还原反应并产生水。另因燃料电池每个基本电池单元所能提供的电压很小，因此在实际应用时必须串联多个电池单元，才能达到所需求的操作电压。传统两燃料电池单元串联时，主要是以导电的双极板(Bipolarplate)通过机械压力使电池单元串联并分隔阴阳极的燃料，然而，使用双极板的作法往往必须导入较大型的流体输送元件，对于小功率或是体积较小型的燃料电池而言，电池单元组合倾向平面式的设计，因此平面式的电池单元串联方式将是必须克服的课题。
技术实现思路
为克服现有技术的缺失，本技术的目的在于提供一种平面式燃料电池模块，能降低成本及提高制作工艺效率。为解决上述问题，本技术的平面式燃料电池模块包括：一第一集电层组合；一第二集电层组合；以及一膜电极组组合，其位于该第一集电层组合与该第二集电层组合之间；该膜电极组组合包括多个膜电极组单体，该第一集电层组合与该第二集电层组合各包括多个集电层单体，该第一集电层组合与该第二集电层组合中的该多个集电层单体以一横列排列于同一平面，该第一集电层组合与该第二集电层组合中的最左或最右一个的集电层单体于一侧设有延伸至该膜电极组组合外围的一电源接点，其余的各该集电层单体具有延伸至该膜电极组组合外围的至少一串联结构，且该第一集电层组合与该第二集电层组合之间借由多个该串联结构达到电性串联，其中，一抗氧化层形成于该第一集电层组合及该第二集电层组合的表面，且该第一集电层组合与该第二集电层组合中的各该集电层单体表面具有至少一无抗氧化层区域。在一实施例中，该集电层单体为网状结构或几何形状。在一实施例中，该集电层单体为具有开孔的网状结构，其开孔率约在40％至70％之间。在一实施例中，该集电层单体由钛、铜、镍、铝、不锈钢材料、钛合金、铜合金、镍合金或铝合金所制成。在一实施例中，该抗氧化层由金、银、白金、钯、氮化钛及氮化铝钛所组群组的一者所组成。在一实施例中，该多个膜电极组单体排列于同一平面。在一实施例中，该第一集电层组合与该第二集电层组合之间借由焊接多个该串联结构达到电性串联。在一实施例中，该无抗氧化层区域为一粗糙面。在一实施例中，该粗糙面的粗糙度大于1微米。在一实施例中，该粗糙面的粗糙度为1至100微米。在一实施例中，该集电层单体表面的无抗氧化层区域为移除连接该集电层单体之间的连接柄或架桥所形成。在一实施例中，该膜电极组单体包括：质子交换膜；第一气体扩散层，其形成于该质子交换膜的第一表面上；第二气体扩散层，其形成于该质子交换膜的第二表面上；阳极触媒电极，其形成于该质子交换膜与该第一气体扩散层之间；以及阴极触媒电极，其形成于该质子交换膜与该第二气体扩散层之间。进一步地，多个该膜电极组单体共用同一层质子交换膜。综上所述，本技术的优点在于，多个集电层单体由单一导电材料制成，且第一及第二集电层组合由多片集电层单体所组成，集电层单体彼此之间借由连接柄或架桥连接，且通过热压程序能同时结合第一集电层组合、膜电极组组合与第二集电层组合，多个膜电极组单体与集电层单体之间无对位问题，故能降低成本及提高制作工艺效率，再者，燃料电池模块借由焊接等制作工艺于第一集电层组合与第二集电层组合的串联结构进行串联，并通过冲断、切割或折断等程序移除集电层单体的连接柄或架桥，即能使多个集电层单体完成串联路径并避免短路问题发生，能大幅降低燃料电池模块的组装复杂度。附图说明图1A为本技术的平面式燃料电池模块的第一实施方式的分解示意图；图1B为本技术的平面式燃料电池模块的第一实施方式的第一集电层组合的示意图；图1C为本技术的平面式燃料电池模块的第一实施方式的第二集电层组合的示意图；图1D为本技术的平面式燃料电池模块的第一实施方式的膜电极组组合的平面示意图；图1E为本技术的平面式燃料电池模块的第一实施方式的膜电极组组合的剖面示意图；图1F为本技术的平面式燃料电池模块的第一实施方式的组装示意图；图1G为本技术的平面式燃料电池模块的第一实施方式的示意图；图1H为本技术的平面式燃料电池模块的第一实施方式的等效电路图；图1I为图1G中的区域A的放大的剖面侧示图；图2A为本技术的平面式燃料电池模块的第二实施方式的分解示意图；图2B为本技术的平面式燃料电池模块的第二实施方式的组装示意图；以及图2C为本技术的平面式燃料电池模块的第二实施方式的示意图。符号说明10燃料电池20抗氧化层21无抗氧化层区域100第一集电层组合101第一集电层单体102第一串联结构103第一电源接点104第一连接柄105第一架桥200第二集电层组合201第二集电层单体202第二串联结构203第二电源接点204第二连接柄205第二架桥300膜电极组组合301膜电极组单体302第一气体扩散层303阳极触媒电极304质子交换膜305阴极触媒电极306第二气体扩散层。具体实施方式以下借由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。需知，本说明书所附的附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士的了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。请参阅图1A，其为本技术的平面式燃料电池模块的第一实施方式的分解示意图，该平面式燃料电池模块包括：一第一集电层组合100；一第二集电层组合200；以及一膜电极组组合300，其位于该第一集电层组合100与该第二集电层组合200之间。请参阅图1B，其为本技术的平面式燃料电池模块的第一实施方式的第一集电层组合的示意图，该第一集电层组合100由多个第一集电层单体101排列于同一平面所组成，最左边一个的第一集电层单体101于一侧设有延伸至该膜电极组组合300外围的一第一电源接点103，其余各该第一集电层单体101具有延伸至该膜电极组组合300外围的至少一第一串联结构102，其中，该最左边一个的第一集电层单体101的第一电源接点103及/或相对该第一电源接点103的另一侧，与毗邻的第一集电层单体101的第一串联结构102之间形成有第一连接柄104，以及于该第一串联结构102之间形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平面式燃料电池模块，该平面式燃料电池模块包括：第一集电层组合；第二集电层组合；以及膜电极组组合，其位于该第一集电层组合与该第二集电层组合之间；其特征在于，该膜电极组组合包括多个膜电极组单体，该第一集电层组合与该第二集电层组合各包括多个集电层单体，该第一集电层组合与该第二集电层组合中的该多个集电层单体以一横列排列于同一平面，该第一集电层组合与该第二集电层组合中的最左或最右一个的集电层单体于一侧设有延伸至该膜电极组组合外围的一电源接点，其余的各该集电层单体具有延伸至该膜电极组组合外围的至少一串联结构，且该第一集电层组合与该第二集电层组合之间借由多个该串联结构达到电性串联，其中，一抗氧化层形成于该第一集电层组合及该第二集电层组合的表面，且该第一集电层组合与该第二集电层组合中的各该集电层单体表面具有至少一无抗氧化层区域。

【技术特征摘要】
2017.12.22 TW 1062190311.一种平面式燃料电池模块，该平面式燃料电池模块包括：第一集电层组合；第二集电层组合；以及膜电极组组合，其位于该第一集电层组合与该第二集电层组合之间；其特征在于，该膜电极组组合包括多个膜电极组单体，该第一集电层组合与该第二集电层组合各包括多个集电层单体，该第一集电层组合与该第二集电层组合中的该多个集电层单体以一横列排列于同一平面，该第一集电层组合与该第二集电层组合中的最左或最右一个的集电层单体于一侧设有延伸至该膜电极组组合外围的一电源接点，其余的各该集电层单体具有延伸至该膜电极组组合外围的至少一串联结构，且该第一集电层组合与该第二集电层组合之间借由多个该串联结构达到电性串联，其中，一抗氧化层形成于该第一集电层组合及该第二集电层组合的表面，且该第一集电层组合与该第二集电层组合中的各该集电层单体表面具有至少一无抗氧化层区域。2.根据权利要求1所述的平面式燃料电池模块，其特征在于，该集电层单体为网状结构或几何形状。3.根据权利要求1所述的平面式燃料电池模块，其特征在于，该集电层单体为具有开孔的网状结构，其开孔率在40％至70％之间。4.根据权利要求1所述的平面式燃料电池模块，其特征在于，该集电层单体由钛、铜、镍、铝、不锈钢材料、钛合金、铜合金、镍合金或铝合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴椿河，刘静蓉，黄珮芳，康顾严，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：新型
国别省市：中国台湾,71