[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410membrane 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整体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，包括一流场板以及两个界面单元，前述流场板具有多个流道，前述界面单元分别设置在流场板的两侧，其中流场板上的流道分别正对于前述界面单元。一反应流体流经流场板，并与界面单元接触以进行电化学反应，其中每一界面单元包括一膜电极组、至少一气体扩散层、一密封元件、至少一第一集电元件、一承载板以及至少一第二集电元件。前述气体扩散层设置在膜电极组的两侧，密封元件连接膜电极组以及流场板，第一集电元件设置在密封元件上，前述承载板连接膜电极组，前述第二集电元件设置在承载板上，并且朝膜电极组方向拱起，在组装时，第二集电元件拱起构型可以迫紧挤压界面单元，使得界面单元的各个元件紧密接触。

在一实施例中，前述密封元件以射出、热压或点胶的方式成型包覆在第一集电元件周围。

在一实施例中，前述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，前述密封元件以及膜电极组以热压方式接合。

在一实施例中，前述第二集电元件具有一弧状结构。

在一实施例中，前述第二集电元件具有一多边形结构。

在一实施例中，前述多边形结构具有一平面，且该平面平行于该膜电极组以及该气体扩散层。

在一实施例中，前述承载板具有一卡槽，且第二集电元件具有一卡勾，其中卡勾结合在卡槽内。

在一实施例中，当前述第二集电元件受到气体扩散层挤压时，前述卡勾在卡槽内滑动。

在一实施例中，本发明一实施例还提供一种燃料电池装置，包括一支架以及多个燃料电池模块，前述支架包括一底座以及一管体，其中前述底座具有多个通孔，且前述管体与通孔相连通。前述燃料电池模块固定在底座上并以辐射状的方式配置在管体周围，其中反应流体经由管体进入底座，并透过通孔分别进入燃料电池模块内。

根据本发明的一方面，由于前述燃料电池模块中的集电元件具有一凸出结构，在组装时可使得集电元件和膜电极组上的气体扩散层接触更加紧密，由此可降低两者间的接触阻抗。

根据本发明的另一方面，本发明的一实施例还提供一种燃料电池装置，其主要是将多个燃料电池模块结合在一支架上，并透过中空的管体以及底座导引反应流体到各个燃料电池模块内部，本发明的燃料电池装置不仅组装方便，且具有体积小以及高效能的优点。

为使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

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2A、2B表示本发明一实施例的燃料电池模块的局部爆炸图；

图2C表示图2A、2B的燃料电池模块组装后的侧视图；

图3表示本发明一实施例的密封元件包覆在第一集电元件周围的示意图；

图4A表示本发明一实施例的第二集电元件装设在承载板上的示意图；

图4B表示当第二集电元件的卡勾置入承载板的凹槽时的示意图；

图4C表示沿图4A中X1-X2方向的剖面图；

图5A表示本发明一实施例的第二集电元件示意图；