[发明专利]燃料电池的流道板模组

说明书

【技术领域】

本发明是关于一种燃料电池，特别是关于一种燃料电池的流道板模组。 

【背景技术】

燃料电池(Fuel Cell)是一种借着电化学反应，直接利用含氢燃料和空气产生电力的装置。由于燃料电池具有低污染、低噪音、高效率等优点，是符合时代趋势的能源技术。在各种不同类型的燃料电池中，最常见的有质子交换膜燃料电池(PEMFC)以及直接甲醇燃料电池(DMFC)两种类型。 

参阅图1所示，习知燃料电池的流道板模组1包括有一膜电极组11(Membrane Electrode Assemble，缩写为MEA)，而其外侧则分别设一阳极流道板12与一阴极流道板13。其中膜电极组11是由一质子交换膜111(Proton Exchange Membrane，PEM)、一阳极触媒层112、一阴极触媒层113、一阳极扩散层114(Diffusion Layer，GDL)、一阴极扩散层115所组成。其中阳极流道板12与阴极流道板13通常由石墨所构成，其内侧表面分别设有可供反应物流动的流道121、131。 

甲醇水溶液经泵输送流经阳极流道板12的流道121中，而与膜电极组11的阳极触媒层112反应时，需要有良好的流道设计方能使甲醇水溶液与阳极触媒层112的触媒均匀反应。除此之外，甲醇水溶液与触媒反应时会生成阳极产物(例如：二氧化碳)，阳极流道板的流道结构设计也需具备将阳极产物顺利排出的的功能。 

在习知阳极流道板的流道结构设计中，有采用蛇形流道(如图2)或并联流道(如图3)等不同的结构。蛇形流道的阳极流道板12上布设有回绕路径的蛇形流道121a，蛇形流道121a的一端是连通于一阳极燃料入口14，而另一端则连通于一阳极燃料出口15。并联流道的阳极流道 板12上布设有数个并联路径的并联流道121b，并联流道121b的一共同端是连通于一阳极燃料入口14，而另一共同端则连通于一阳极燃料出口15。 

上述的流道板虽然都能达到流体(甲醇水溶液)输送的目的，但仍存在了各自的缺点。例如，蛇形流道的设计，由于流道长度较长，造成流体在输送时(如箭号方向所示)的压损过大，故需以较大压力的泵方能驱动甲醇水溶液流动，且蛇形流道上游的甲醇溶液经反应后才流至下游，使得下游的甲醇水溶液浓度较上游低。亦即，此种蛇形流道的设计，存在了甲醇浓度不均的问题。而并联流道的设计，虽然改善了蛇形流道的上下游甲醇浓度不均的问题，但每个并联流道中的流量却有分配不均的问题，且当流道中产生二氧化碳堆积时，使得流道的流阻增大，造成燃料易朝其它较小流阻的流道流通，造成二氧化碳不易排除的问题。 

【发明内容】

本发明的目的是提供一种燃料电池的流道板模组，以第一导流组及第二导流组的结构设计使流道板的燃料输送流道具有良好的流场，故使阳极燃料得以均布在流道板的燃料输送流道中。 

本发明的另一目的是提供一种燃料电池的流道板模组，借由第一导流组及第二导流组的结构使流道板的燃料浓度均一。 

本发明的又一目的是提供一种燃料电池的流道板模组，借由对称的导流板设置，使燃料在通过流场时，各流道的流量分配均匀。 

为了达到上述目的，本发明提供一种燃料电池的流道板模组，包括至少一流道板，每一流道板包括： 

一本体，包括一开设有一燃料入口的燃料入口壁面、一开设有一燃料出口的燃料出口壁面及两个对应的侧壁面，该些壁面定义出一燃料输送流道，该燃料输送流道区分为一中央汇流区域以及位在该中央汇流区域两侧的分流区域，该燃料入口与燃料出口位于该中央汇流区域，一燃料由该燃料入口导入至该燃料输送流道后，以一流体导出方向由该燃料出口导出； 

一第一导流组，包括有数个第一导流板，沿着该流体导出方向间隔地布列在该中央汇流区域，各个第一导流板的长度方向是垂直于该流体导出方向； 

两个第二导流组，是分别左右对应地布列在该第一导流组的两侧的分流区域，每一个第二导流组包括有至少一第二导流板，各个第二导流板的长度方向是垂直于该流体导出方向，各个第二导流板的内侧端是向该中央汇流区域的方向延伸至两相邻的第一导流板之间，并与该相邻的第一导流板间在流体导出方向具有一偏移距离，而在该第二导流板与两相邻的第一导流板之间分别形成一流体通道； 

其中该燃料由该燃料入口导入至该燃料输送流道后，由该第一导流板导引向该分流区域而形成两个分流，所述两个分流经该第二导流板的导引后，又使所述两个分流分别导向该中央汇流区域，并汇集成一主流，该燃料在经过至少一次的该第一导流板与该第二导流板的分流与汇流后，该燃料由该燃料出口送出。