[发明专利]具有引流凹槽的燃料电池双极板进气结构及燃料电池

说明书

本发明是关于一种具有引流凹槽的燃料电池双极板进气结构及燃料电池，具有引流凹槽的燃料电池双极板进气结构至少包括有一阳极电极板、一阴极电极板、一第一密封件以及一第二密封件，阳极电极板由第一密封件的一第一密封结构将第一入口部、第一出口部、以及气体流道面彼此隔离；阴极电极板由第二密封件的一第二密封结构将阴极电极板的第二入口部、第二出口部、以及气体流道面彼此隔离；借此可填补薄膜电极组与双极板间空隙，避免燃料气体与氧化剂泄漏。

技术领域

本发明是关于一种具有引流凹槽的燃料电池双极板进气结构，尤其是指一种适用于燃料电池的金属双极板结构，可有效使燃料电池内的燃料气体、氧化剂，以及冷却剂等均匀分布于特定的气体流道面，并进一步配置有创新设计的密封件，能完整密封燃料电池间的空隙，避免燃料气体与氧化剂泄漏，提升密封完整性，以达到提升金属双极板的耐腐蚀性能、机械强度，以及燃料电池的使用寿命。

背景技术

由于传统石化能源已渐渐耗尽，且石化能源的利用容易对生态环境产生重大的冲击，因此，发展低污染且具高发电效率的能源利用方式，已成为各国政府最重要的课题；在各种已发展的新能源利用方式中，较常见的有太阳能电池、生化能源，以及燃料电池等，其中燃料电池约60％的高发电效率与低污染性，使其备受瞩目；燃料电池为一种直接将化学能转换为电能的发电装置，所使用的燃料可以是甲醇、乙醇、氢气或其他碳氢化合物，再通过氧气作为氧化剂以产生电能，而在此电化学反应过程中则会生成水为反应副产物；与传统发电方式比较，燃料电池具有低污染、低噪音，以及高能量转换效率等优点，且由于燃料电池直接由燃料氧化产生电能，因此其放电电流可以随着燃料供应量增加而增大，且只要持续供给燃料及氧气，便可持续发电，因此没有电力衰竭及充电的问题，而成为极具前瞻性的干净能源。

基本上，燃料电池主要是由一薄膜电极组(Membrane Electrode Assembly，简称MEA)及电极板所构成，薄膜电极组为燃料电池的核心，作为电化学反应的功用，而电极板影响燃料电池商业化的关键因素之一，电极板的材料、流场结构或加工成本等均存在许多亟待解决的问题；公用的电极板材料主要有石墨、复合碳材与金属基材，针对石墨与复合碳材形成的电极板而言，虽具有导电性与耐腐性的优点，然而其工艺复杂、耗费工时，且以该等材料制成的电极板厚度无法低于3毫米，不利于燃料电池的微型化；而对于金属基材所形成的电极板而言，虽具有厚度薄、质量轻，可缩减燃料电池体积及质量等优点，然而由于燃料电池的燃料通过电极板的流道进行运输，因此流道的运输能力直接影响燃料电池的产电效能。

然而，由于燃料电池所使用的燃料与氧化剂为氢气与氧气的气体形式，而冷却液则为液体形式，因此，当燃料、氧化剂，以及冷却液在阳极电极板与阴极电极板等双极板的流道流动时，必须使用密封件(seal)密封薄膜电极组与两个双极板间的间隙，以避免燃料、氧化剂，以及冷却液泄漏。

另外，传统的阳极电极板或阴极电极板设计上气体流道与气体进出口直接相通，因此在与传统的密封件组装时，进出口端必须额外贴合一金属片作为补强，以能够乘载阳极与阴极的电极板组合时产生的压合力道，避免损坏的风险，然而，此方法却使组装过程更加复杂，亦会增加组装不良而泄漏的机会，因此，减少传统密封件于组合上的缺失即是目前燃料电池的双极板结构所要改善的方向。

现在，发明人鉴于上述的传统密封件于实际实施与应用时仍存在有诸多缺失，于是本着孜孜不倦的精神，并通过其丰富的专业知识及多年的实务经验所辅佐，而加以改善，并据此研发出本发明。

发明内容

本发明目的为提供一种具有引流凹槽的燃料电池双极板进气结构，尤其是指一种用于密封燃料电池的阳极电极板与阴极电极板等双极板的垫片结构，有效填补薄膜电极组与阳极电极板与阴极电极板等双极板间的空隙，达到避免燃料气体与氧化剂的泄漏，确保薄膜电极组位置的稳定。