[发明专利]电极分隔板结构及其应用的燃料电池

说明书

本发明公开一种电极分隔板结构及其应用的燃料电池，其中该电极分隔板结构包括一导电阻气层和一导电多孔结构，其中导电阻气层具有一容置空间和至少一组出入口，至少该组出入口具有通路且分别与该容置空间连通；导电多孔结构设置于容置空间内，且导电多孔结构与至少该组出入口连通并形成反应气体流动通路，其中导电多孔结构包括多个孔洞叠置成至少两层孔洞层，两层孔洞层沿着垂直于导电多孔结构延伸的一平面的方向上错位地叠置。

技术领域

本发明涉及一种电极分隔板结构，且特别是涉及一种应用于燃料电池的一种电极分隔板结构。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)是一种通过电化学反应，在需要电能时将燃料的化学能转化成电能的装置。主要通过氧或其他氧化剂进行氧化还原反应，把燃料中的化学能转换成电能。目前最常见的燃料为氢气，其他燃料来源来自于任何的能分解出氢气的碳氢化合物，例如天然气、醇、和甲烷等。燃料电池的优点在于只要持续稳定地供应氧和燃料来源，即可不间断的提供稳定电能，而不像一般电池一样用完就丢弃，且其燃料来源都可取自于可再生来源，不会造成环境污染，因此燃料电池是一种合乎环保概念的绿色能源。

燃料电池的运作原理基本上大致相同，包含阳极、阴极以及让电荷通过电池两极的电解质，电子由阳极传至阴极产生直流电，以形成完整的电路。基于不同电解质的使用以及电池大小，而可将燃料电池区分为许多不同种类。再者，由于单一颗电池只能输出相对较小的电压，大约0.7V，因此燃料电池多以串连多个单电池的方式制造，以增加电压，配合应用需求。

燃料电池中，质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)是一种以含氢燃料与空气作用产生电力与热力的燃料电池，其运作温度相对低温(约50℃至100℃)与常压运作的特性，加上以高分子质子交换膜为传导媒介，没有任何化学液体，发电后产生纯水和热，因此对人体无化学危险、对环境无害，适合应用在日常生活，例如被发展为可应用于日常运输动力、现场设备、或携带式等电池装置。

质子交换膜燃料电池的原理是，首先氢分子经由阳极端流场板的气体导流槽进入电池组，经扩散层到阳极触媒反应层，经阳极触媒作用氧化为氢离子(也就是质子)，与释出电子，此化学反应过程称为阳极半反应(如下)。

阳极半反应：H₂→2H⁺+2e^-

然后氢离子受电渗透力驱策，伴随数个水分子，经由交换膜输送至另一端的阴极触媒反应层。接着游离的电子经导电板收集，因电位差的原故，通过连接在导电板上的电路，流向阴极的导电板，变成电流产生电力，电子最后会由阴极导电板送到阴极触媒反应层。最后氢离子、电子、加上由阴极流场板输送来空气中的氧气，汇集在阴极触媒反应层，经阴极触媒催化而产生水，这化学反应过程称为阴极半反应(如下)。

阴极半反应：1/2O₂+2H⁺+2e^-→H₂O

总反应可表示为：

H₂+1/2O₂→H₂O。

然而，上述反应产生的水若无法快速排除，会影响质子交换膜燃料电池的电化学反应，而限制了燃料电池的放电性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电极分隔板结构及其应用的燃料电池，以解决上述问题。

根据一实施例，提出一种电极分隔板结构，包括一导电阻气层和一导电多孔结构。导电阻气层具有一容置空间和至少一组出入口，至少该组出入口具有通路且分别与该容置空间连通。导电多孔结构设置于容置空间内，且导电多孔结构与至少该组出入口连通并形成反应气体流动通路，其中导电多孔结构包括多个孔洞叠置成至少两层孔洞层，两层孔洞层沿着垂直于导电多孔结构延伸平面上的方向错位地叠置。