[发明专利]燃料电池装置及其燃料电池模块

说明书

技术领域

本发明有关于一种燃料电池装置，特别是有关于一种平板式燃料电池装置及其燃料电池模块。

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)。前述流场板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，前述膜电极组410主要包括一质子交换膜409(proton exchangemembrane，PEM)、一阳极(anode)触媒层407以及一阴极(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(electrochemical reactions)并提供电力输出。随着燃料电池小型化的发展趋势，如何改善燃料电池的结构设计以提升其整体效能开始成为燃料电池小型化的重要课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种通过改善燃料电池的结构设计，以提升其输出效能的燃料电池装置及其燃料电池模块。

本发明的一实施例提供一种燃料电池模块，包括一本体以及一流场板。前述本体包括两个密封元件以及一核心单元，其中核心单元包括一膜电极组、两个气体扩散层以及两个集电元件，前述两个气体扩散层以及两个集电元件设置在膜电极组的两侧，前述两个密封元件则分别包覆在两个集电元件周围并且与膜电极组结合。前述流场板连接本体，具有一入口以及一流道，其中一反应流体由前述入口进入流道，接着反应流体与本体接触并进行电化学反应后排出流场板。

在一实施例中，前述两个密封元件以射出、热压或点胶的方式成型包覆在集电元件周围。

在一实施例中，前述两个气体扩散层以热压方式结合在膜电极组表面。

在一实施例中，前述两个密封元件及膜电极组以热压接合或使用导电胶体胶合。

在一实施例中，前述流场板还具有多个流道，对应于前述两个集电元件，此外前述两个密封元件分别具有多个开孔，且前述两个集电元件分别透过开孔而显露在本体表面。

在一实施例中，前述燃料电池模块还包括两个本体，且流场板还包括多个流道，分别形成在流场板的相反侧，其中流场板设置在些本体之间，且前述流道分别对应于两个本体上的集电元件。

本发明的一实施例还提供一种燃料电池装置，包括多个前述的燃料电池模块，其中前述燃料电池模块相互并排且紧密相连，且相邻的燃料电池模块中的流道相连通。

本发明的一实施例还提供一种燃料电池装置，包括一软管以及多个前述的燃料电池模块，其中前述燃料电池模块通过软管相互连接，且反应流体透过前述软管在相邻的燃料电池模块之间传递。

在一实施例中，前述燃料电池模块是以串联的方式电性导通。

根据本发明，燃料电池模块可由一本体以及一流场板所组成，此外也可由两个本体以及一个流场板共同组成一具有多层式结构的燃料电池模块，组装时可透过热压或以导电胶体黏合等方式使密封元件、集电元件以及膜电极组之间相互结合。本发明的燃料电池模块不仅具有体积小的优点，同时可透过串/并联的方式以增加使用上的弹性，借此不仅能因应各种不同的电力需求，且可广泛地应用于电子产品、车辆、军用设备或航天工业等各种不同领域中。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合所附附图做详细说明。

附图说明

图1表示已知质子交换膜燃料电池的单电池结构示意图；

图2A表示本发明一实施例的燃料电池模块示意图；

图2B表示图2A中燃料电池模块的本体爆炸图；

图2C表示图2B中的密封元件与集电元件结合以及膜电极组与气体扩散层结合的示意图；

图3表示图2A中的燃料电池模块组合后的示意图；

图4表示本发明一实施例的燃料电池装置示意图；

图5A表示本发明另一实施例的燃料电池模块爆炸图；

图5B表示图5A中的燃料电池模块组合后的示意图；以及

图6A、6B表示本发明另一实施例的燃料电池模块示意图。

【主要附图标记说明】

流场板10；

入口11；