[发明专利]平板式燃料电池模块及其流场板

说明书

技术领域

本发明有关于一种流场板，特别是有关于一种设置在平板式燃料电池模块中的流场板。

背景技术

首先请参阅图1，已知的质子交换膜燃料电池(Proton Exchange MembraneFuel Cell，PEMFC)的单电池结构(single cell)400主要包括一膜电极组410(membrane electrode assembly，MEA)、两个气体扩散层405、406(gas diffusionlayer，GDL)以及两个流场板401、402(fluid flow plate)。所述两个流场板401、402的内侧表面分别形成有各自独立的流道(flow channel)403、404，可用以进行反应流体的输送，所述膜电极组410主要包括一质子交换膜409、阳极(anode)触媒层407及阴极(cathode)触媒层408，其中触媒层407、408通常具有铂或铂合金等成份，以利于燃料电池进行电化学反应(electrochemicalreactions)并提供电力输出。

在一般小型燃料电池的流场板中，其流道与歧道的尺寸通常比大型燃料电池更为细小，故反应流体的流阻相对提高，如此将会导致反应流体在流场板上的浓度分布不均匀，进而影响燃料电池的效能。有鉴于此，如何改善已知流场板上流道与歧道结构设计，使反应流体可均匀地输送至流场板上的每个区域，进而提升燃料电池的整体效能开始成为燃料电池小型化的重要课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种使反应流体可均匀地输送至流场板上的每个区域，进而提升燃料电池的整体效能的平板式燃料电池模块及其流场板。

本发明的一实施例提供一种流场板，设置在一燃料电池模块中，包括至少两个流道、一第一歧道以及一第二歧道，其中所述至少两个流道分别形成于流场板的相反侧。所述第一、第二歧道形成于流场板内部，并且大致平行于流场板的一中心轴方向，其中第一、第二歧道与所述至少两个流道相通。反应流体自第一歧道进入流场板，并经过所述至少两个流道后汇入第二歧道，接着由第二歧道排出流场板。

在一实施例中，所述第一歧道具有两个缺口，分别与所述至少两个流道相通，其中每一缺口相对于第一歧道的一截面几何中心位置所对应的角度介于0°～90°之间。

在一实施例中，所述第二歧道具有至少两个缺口，分别与所述至少两个流道相通，且每一缺口相对于第二歧道的一截面几何中心位置所对应的角度介于0°～90°之间。

在一实施例中，所述第一歧道具有四个缺口，分别与所述至少两个流道相通并且对称于第一歧道，其中每一缺口相对于第一歧道的一截面几何中心位置所对应的角度分别介于0°～90°之间。

在一实施例中，所述流场板还包括两个第二歧道，其中第一歧道位于中心轴上，两个第二歧道则分别位于第一歧道的相反侧。

在一实施例中，所述至少两个流道以阵列方式配置于流场板的相反侧。

在一实施例中，所述至少两个流道沿流场板的中心轴方向排列。

本发明一实施例还提供一种平板式燃料电池模块，除了具有上述结构和特点的流场板外，还包括两个核心单元以及两个密封元件，其中流场板设置在所述两个核心单元之间，且每一个核心单元包括一膜电极组、两个气体扩散层以及多个集电元件，所述两个气体扩散层以及多个集电元件设置在膜电极组的两侧，所述两个密封元件则分别设置在所述两个核心单元的外侧，并且分别与所述两个核心单元相互连接。

根据本发明的平板式燃料电池模块及其流场板，由于在流场板内部设有第一、第二歧道，此外在流场板两侧分别形成有至少一个流道，其中反应流体可由流场板的第一端部进入第一歧道，并经过所述流道后汇入第二歧道，接着再由流场板的第二端部排出。因为所述第一、第二歧道形成于流场板内部，借此能降低流阻，使得反应流体能迅速且有效地输送到流场板的各个区域，同时可避免反应流体在流场板内的浓度分布不均，进而提升燃料电池的整体效能。

附图说明

为使本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

图1表示已知的质子交换膜燃料电池的单电池结构示意图；

图2表示本发明一实施例的平板式燃料电池模块示意图；

图3A表示本发明一实施例的流场板示意图；

图3B表示图3A中的流场板剖视图；

图4A表示本发明另一实施例的流场板示意图；

图4B表示图4A中的流场板剖视图；

图5A表示本发明另一实施例的流场板示意图；

图5B表示图5A中的流场板剖视图；以及