[发明专利]双料共射成型双极板及其制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池的双极板的结构与制造方法，尤指一种以双料共射成型技术制成具有良好的穿透导电性的双料共射成型双极板及其制法。

背景技术

随着人类文明的进步，传统能源如：媒、石油及天然气的消耗量持续的升高，造成地球严重的污染，以及加重温室效应及酸雨等造成地球暖化及环境恶化的因数。人类已清楚地体认到天然能源的存量有限，如果持续地滥用，在不久的将来便会消耗殆尽。因此，世界先进国家近来无不致力于研发新的替代能源，而燃料电池组便是其中一种重要且具发展潜力及实用价值的选择。与传统的内燃机相较，燃料电池组具有能量转换效率高、排气干净、噪音低、且不使用传统燃油等多项优点。

燃料电池基本组成元件包含：电极(electrode)、电解质隔膜(electrolyte membrane)、与双极板(bipolar plate)三个部分。整个燃料电池就是由多数个这样的单电池串联组成为较大功率的电池组，而其中的双极板便是两个单电池串接的元件。

在燃料电池中，双极板(bipolar plate)为重要的组成元件之一，同时其占据电池组中大部分的体积与重量，非常具有发展与应用价值，其作用是电流的收集、传送、气体的分布和热的管理。因此双极板的基本要求为导电度高、气密性好、机械性质优良和耐温、耐蚀等。

若是使用金属材料来成型则其具有导电性高与机械性质好等优点，但同时也会有微细特征结构成型不易的缺点。因此制作双极板的材料被不断地研究改进，使用复合材料几乎是目前的主流。

如中国台湾公告第399348号「生产双极板之方法」专利即揭示由导电子材料、树脂与适合质子交换膜燃料电池使用的亲水剂等混合制成双极板。

美国US6248467号专利揭示一种燃料电池的复合材料双极板，其由石墨粉末与树脂材料混合制成双极板。

中国台湾专利公告第I293998号「燃料电池用高性能及导电性高分子复合材料双极板之制备方法」则揭示一种由石墨粉末、乙烯酯树脂与聚醚胺插层的改质有机粘土混合制成双极板的技术。

前述各种复合材料制成的双极板都具有抗腐蚀性佳及容易成型复杂微结构等优点。

由于燃料电池在电化学反应过程会有热量产生，热量需要适时排出才能维持燃料电池处于适当的工作温度，因此双极板必需达到足够散热的目的。对此，常见的作法是在两片双极板中嵌入一金属板，以凭借金属板来提升散热效果。

现有的技术是使用热压制程来结合双极板与金属板，热压制程是将两片双极板预先加热至热塑性材料软化温度与熔化温度之间，再以两片双极板夹一金属板并予以加压，且于加压过程中持续加热，使两片双极板与金属板热压结合成一体。

但是目前所使用的热压制程较为费时，从预热到加压完成可能需要数分钟至数十分钟不等，这会增加制造上的时间成本；并且在加压的过程中必须持续加热，这会增加制造上耗能的成本。

再者，在燃料电池中，各个单电池与单电池之间的双极板必需具有良好的导电度，尤其是双极板之间的穿透导电性更是重要，这会关到整个燃料电池的效能。

从而，如何使双极板易于制造来降低制造成本，以及改善双极板的穿透导电度，便成为本发明的重要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于解决上述的问题而提供一种易于制造且具有较佳穿透导电性的双料共射成型双极板及其制法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种双极板，其特征在于，包括有：

一核心层；

一皮层，其包覆于该核心层外；

一导电网络，其形成于该核心层与该皮层之间。

其中：该核心层与该皮层之间进一步具有一结合界面，该导电网络形成于该结合界面中。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种双料共射成型双极板的制法，其特征在于，包含下列步骤：

将熔融状态且具有第一导电性材料的皮层复合材料射入成型双极板的模穴中；

将熔融状态且具有第二导电性材料的核心层复合材料，以及该熔融状态的皮层复合材料同时或先后间隔射入至成型双极板的模穴中，以成型出具有皮层与核心层的双极板，并于该皮层与该核心层之间形成有该第一导电性材质与该第二导电性材质的结合所构成的导电网络。

其中，进一步具有步骤：当该核心层复合材料与该皮层复合材料的结合处于尚未冷却凝固的状态，一模具对该结合施予一压力。

其中：成型的双极板，在该皮层与该核心层之间形成有结合界面，该导电网络形成于该结合界面中。