[发明专利]具多孔金属板的燃料电池结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种具多孔金属板的燃料电池结构，特别是涉及一种应用于燃料电池并且可自我加湿的具多孔金属板的燃料电池结构。

背景技术

为了推动绿色能源的想法，近年来燃料电池技术的发展更是受到各国政府与企业重视，无论是学理上的基础研究或者是商品化的应用开发均有长足的进步。例如，燃料电池电动车已成为世界各大汽车公司开发竞争的焦点，微型燃料电池也为未来的3C电子产业注入了新活力。

为了使燃料电池可产生足够的电力，燃料电池需维持一定的反应效率，然而当燃料电池的反应持续进行后，也就是燃料电池中的温度会不断地升高，进而使得燃料电池中的燃料气体的相对湿度随之降低，并逐渐蒸发燃料电池中的膜电极组所含的水分。这种现象轻微时会导致电池堆的电压下降，严重时燃料气体，如氢气，会直接穿透过膜电极组的质子交换膜与空气混合燃烧，并造成部分电池堆的损毁。

为了解决上述问题，已研发出在燃料气体流入电池堆之前，先使燃料气体先通过加湿装置，以提高燃料气体的湿度。燃料气体的加湿方式目前一般采用外加湿法和内加湿法。外加湿技术是指燃料气体在进入燃料电池系统前先通过外部附加的加湿装置进行加湿。但是由于额外增设的加湿装置不但设计很复杂，会造成燃料电池的制造成本增加，而且加湿装置本身也很耗电，因此也会降低燃料电池的发电效益。

为此，又有人借由将燃料电池中的双极板以多孔石墨板来取代，试图利用燃料电池中气体流道与冷却水流道间自然的压力差，以迫使冷却水由冷却水流道穿过多孔石墨板上的孔隙，进而流入气体流道中，用以加湿燃料气体及质子交换膜。但是由于多孔石墨板本身不具亲水性，因此在使用前需进行亲水处理，因此也造成了多孔石墨板的制造成本较高。另外，多孔石墨板的质地较脆延展性又差，因此不易加工，所以当需使用薄形化的多孔石墨板时，在加工时容易破裂，进而造成加工成本上的负担。

再者，由于多孔石墨板是以石墨粉或石墨颗粒烧结而成，所以在长时间使用后，冷却水容易将多孔石墨板孔隙边缘的石墨粉或石墨颗粒冲刷下来，并使得多孔石墨板的孔隙逐渐增大，也使得冷却水中含有石墨粉或石墨颗粒，因此含有石墨粉或石墨颗粒的冷却水流入气体流道后易堵塞气体流道。另外，使用多孔石墨板时，为了确保水的品质，冷却水部份需要加装过滤器和去离子器，然而上述装置本身也很耗电，因此也会降低燃料电池的发电效益。

由此可见，上述现有的燃料电池在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的具多孔金属板的燃料电池结构，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的燃料电池存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的具多孔金属板的燃料电池结构，能够改进一般现有的燃料电池，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的燃料电池存在的缺陷，而提供一种新型的具多孔金属板的燃料电池结构，所要解决的技术问题是使其避免长时间使用后其孔隙大小受到冷却水的冲刷而变化，并且可以降低燃料电池结构的制造成本，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种具多孔金属板的燃料电池结构，其包括：一膜电极组，其具有：一质子交换膜；一对触媒层，其分别设置于该质子交换膜的两外表面；以及一对气体扩散层，其分别设置于该对触媒层的两外表面；一第一多孔金属板，其设置于该对气体扩散层的一第一外表面，又该第一多孔金属板具有至少一第一冷却水流道及至少一第一气体流道，并且该第一气体流道与一该气体扩散层相接触；一金属板，其设置于该对气体扩散层的一第二外表面，又该金属板具有至少一第二冷却水流道及至少一第二气体流道，并且该第二气体流道与另一该气体扩散层相接触；以及一对端板，其分别设置于该第一多孔金属板的一第三外表面及该金属板的一第四外表面。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的燃料电池结构，其中所述的第一多孔金属板具有复数个孔隙，并且每一该孔隙的表面上具有一抗氧化层。

前述的燃料电池结构，其中所述的抗氧化层的材质为一高分子材质或是经过表面黑化处理的一抗氧化金属层。