單極的膜電極組件的製作方法
2023-06-13 12:18:01
專利名稱：單極的膜電極組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及用作可攜式電子設備電源的單極直接液體燃料電池，更具體地，本發明涉及電流收集體布置在催化劑層的上部或下部的單極膜電極組件(monopolar membrane-electrode assembly)。
背景技術：
直接甲醇燃料電池(DMFC)通過作為燃料的甲醇與作為氧化劑的氧氣之間的化學反應發電，並且具有高能量密度和電流密度。DMFC的優點是，直接將甲醇給料於DMFC，不需要外圍設備如燃料重整器；及容易實施液體燃料的貯存和供給。
單極型DMFC可以製成又薄又小的DMFC，因為在多個單元電池排列在一個電解質片上之後，通過串聯這些單元電池，可以減小DMFC的厚度和體積。
US 6410180公開了布置在電極上的篩網形集電體(current collector)和連接該集電體的導體。然而，由於集電體布置在電極上，所以在電極和集電體之間存在間距差(step difference)。因此，存在液體燃料洩漏以及洩漏的液體燃料會沿著導電材料流動的危險。此外，由於導體與電極之間的接觸電阻的增加，以及產生於催化劑層中的電子通過電極的燃料擴散部和支撐件遷移到集電體中的阻力的增加，所以DMFC的效率會降低。
發明內容
本發明提供一種單極的膜電極組件，其通過將電流收集體(currentcollecting body)布置在電極與電解質膜之間而使電阻最小化。
本發明還提供一種單極的膜電極組件，其通過將電流收集體布置在電極的催化劑層與燃料擴散部之間而使電阻最小化。
根據本發明的一個方面，提供一種單極的膜電極組件，其包括具有多個單元電池區(單元電池區)的電解質膜；分別形成於電解質膜兩面的單元電池區的多個陽極電流收集體和多個陰極電流收集體；及分別形成於陽極集電體和陰極集電體上的多個陽極和多個陰極。
每個電流收集體可以包括收集單元電池區上的電流的集電體；及與該集電體的側面相連的導體。
電解質膜可以包括多個開孔(opening)，而且陰極集電體的導體末端可通過所述開孔與相鄰陽極集電體的導體末端以串聯的方式電連接。
陰極集電體的導體末端和陽極集電體的導體末端可以布置在開孔上，而且該開孔可以填充有導電的金屬。
陰極集電體的導體末端和陽極集電體的導體末端可從電解質膜中暴露出來，使得陰極集電體的導體末端與陽極集電體的導體末端彼此以串聯的方式電連接。
電流收集體可由電導率為1S/cm或更大的第一金屬形成，或者由導電的高聚物形成。
第一金屬可選自Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
所述第一金屬可塗有第二金屬。
第二金屬可選自Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
導電的高聚物可以為選自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一種。
集電體可利用濺射法、化學氣相沉積(CVD)法、電沉積法、構圖法或金屬蝕刻法形成。
集電體可以形成金屬網形。
該組件可進一步包括陽極支撐體和陰極支撐體，其形成於電解質膜的兩個表面上，並且各自包括多個與單元電池區對應的第一開孔，使得陽極電流收集體和陰極電流收集體可以布置在第一開孔上。
電解質膜和支撐體可分別包括多個第二開孔，而且陰極電流收集體的導體末端可通過第二開孔與相鄰陽極電流收集體的導體末端以串聯的方式電連接。
陰極電流收集體的導體末端和陽極電流收集體的導體末端可以布置在第二開孔上，而且第二開孔可填充有導電的金屬。
陰極電流收集體的導體末端和陽極電流收集體的導體末端可從電解質膜中暴露出來，以便陰極電流收集體的導體末端與陽極電流收集體的導體末端彼此以串聯的方式電連接。
支撐體可由非導電的聚合物形成。
支撐體可由選自聚醯亞胺、聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的一種形成。
支撐體和電流收集體可彼此形成整體，以形成柔性印刷電路板(FPCB)。
根據本發明的另一方面，提供一種單極的膜電極組件，其包括含有多個單元電池區的電解質膜；形成於電解質膜兩面的每個單元電池區的催化劑層；分別形成於催化劑層上的陽極電流收集體和陰極電流收集體；及分別形成於陽極電流收集體和陰極電流收集體上的陽極擴散區和陰極擴散區。
通過參照附圖詳述其示例性實施方案，本發明的上述及其它特徵和優點將會更加清楚，在附圖中圖1是根據本發明實施方案的包括電流收集體的單極膜電極組件的截面示意圖；圖2是圖1的電解質膜的平面圖；圖3和圖4是嵌入圖1之膜電極組件中的電流收集體的平面圖；圖5是根據本發明另一實施方案的單極膜電極組件的截面示意圖；圖6和圖7是嵌入圖5之膜電極組件中的電流收集體的平面圖；圖8是根據本發明另一實施方案的其中結合有電流收集體的單極膜電極組件的截面示意圖；圖9是圖8中的支撐體的平面圖；圖10和圖11是形成於圖8之支撐體上的集電體、導體和端子的平面圖；圖12是根據本發明另一實施方案的包括電流收集體的膜電極組件的示意性分解透視圖；圖13是比較根據本發明實施方案的單元燃料電池和使用布置在電極上的Ni-網作為集電體的常規單元燃料電池的性能的曲線圖，其中根據本發明實施方案的單元燃料電池包括在電解質和催化劑層之間嵌有電流收集體的膜電極組件；圖14是根據本發明實施方案的單元燃料電池的性能曲線，其中根據本發明實施方案的單元燃料電池包括具有嵌入在催化劑層與燃料擴散部之間的電流收集體的膜電極組件；圖15是根據本發明實施方案的燃料電池的性能曲線圖，其中該燃料電池包括具有12個單元電池的、且當中嵌有電流收集體的膜電極組件；及圖16是圖15的燃料電池的功率密度-時間曲線圖。
具體實施例方式
現將參照其中給出了本發明示例性實施方案的附圖，更詳細地說明本發明。
圖1是根結本發明實施方案的包括電流收集體的單極膜電極組件的截面示意圖，圖2是圖1的電解質膜的平面圖，圖3和圖4是嵌入到圖1之膜電極組件中的電流收集體的平面圖。
參見圖1至圖4，根據本發明實施方案的單極膜電極組件100包括具有多個單元電池區，即8個單元電池區(第一至第八單元電池)的電解質膜110。具有網形的陽極集電體120(A1～A8)形成在電解質膜110之第一表面111的每個單元電池區上。導體122形成於陽極集電體120的側面。另外，陽極130安裝在陽極集電體120上。
具有網形的陰極集電體160(C1～C8)形成於電解質膜110之第二表面112的每個單元電池區上。導體162形成於陰極集電體160的側面。陰極170形成在陰極集電體160上。
集電體和導體構成電流收集體。
圖3是陽極集電體A1～A8和電解質膜110的平面圖，圖4是陰極集電體C1～C8和電解質膜110的平面圖。用於與外部電連接的端子124和164與陽極集電體A1的導體122和陰極集電體C8的導體162相連。端子124和164可從陽極集電體A1的導體122和陰極集電體C8的導體162中伸出。
陰極集電體C1的導體162的末端162a，通過形成於電解質膜110上的開孔110a(參見圖2)，與陽極集電體A2的導體122的末端122a電連接。亦即，導電的金屬115填充開孔110a。如上所述，單元電池的陽極集電體A2～A8各自通過開孔110a分別與陰極集電體C1～C7電連接。因此，這八個單元電池是彼此串聯的。
集電體120和160，導體122和162，導電金屬115，及端子124和164可由第一金屬(即電導率為1S/cm或更大的過渡金屬)形成。另外，第一金屬可塗有第二金屬，以防止第一金屬腐蝕。
第一金屬和第二金屬可由Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金構成。可以使用導電的高聚物材料如聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩，代替第一金屬。
集電體可如此形成在電解質膜上直接形成第一和第二金屬，或者另外形成集電體並將該集電體結合在電解質膜上。前面的方法包括濺射法、化學氣相沉積(CVD)法和電沉積法，後面的方法採用構圖或蝕刻的以具有電流收集體形狀的金屬薄膜。
在根據本發明實施方案的單極膜電極組件100中，與陽極130和陰極170相連的導體的長度非常短，因為陽極130和陰極170通過形成於電解質膜110中的開孔110a直接相連，因而具有低電阻。另外，由於陽極和陰極集電體120和160布置在電解質膜110與陽極130和陰極170的催化劑層之間，所以催化劑層中產生的電子，直接收集在與催化劑層直接相連的集電體中。因此，當催化劑層中產生的電子經過電極的燃料擴散部和電極支撐體時，在常規的催化劑層中不產生任何電阻。
圖5是根據本發明另一實施方案的單極膜電極組件200的截面示意圖，圖6和圖7是嵌入到圖5的膜電極組件中的電流收集體的平面圖。相同的附圖標記代表與圖1至圖4中相同的元件，這裡省略了對它們的詳細說明。
參照圖5至圖7，根據本發明的單極膜電極組件200包括具有多個單元電池區，即八個單元電池區(第一至第八單元電池)的電解質膜210。具有網形的陽極集電體220(A1～A8)形成在電解質膜210的第一表面211的每個單元電池區。導體222形成於陽極集電體220的側面。另外，陽極230安裝在陽極集電體220上。
具有網形的陰極集電體260(C1～C8)形成在電解質膜210的第二表面212的每個單元電池區。導體262形成於陰極集電體260的側面。陰極270形成在陰極集電體260上。
導體222和262的末端222a和262a延伸至電解質膜210的外部。電極230和270各自包括催化劑層、燃料擴散部和電極支撐體。
圖6是陽極集電體A1～A8和電解質膜的平面圖，圖7是陰極集電體C1～C8和電解質膜的平面圖。陽極集電體A1的導體222和陰極集電體C8的導體262與用於與外部電連接的端子224和264相連。端子224和264可從陽極集電體A1的導體222和陰極集電體C8的導體262中伸出。
陰極集電體C1的導體262的末端262a，與第二單元電池中的陽極集電體A2的導體222的末端222a電連接。末端222a和262a可用金屬填充，以彼此電連接。陽極集電體A2～A8與相鄰單元電池的陰極集電體C1～C7電連接。因此，第一至第八單元電池是彼此串聯的。
在根據本發明實施方案的單極膜電極組件200中，與陽極230和陰極270電連接的導體，可容易地在電解質膜的外部連接。另外，由於陽極和陰極集電體220和260布置在電解質膜210與陽極230和陰極270的催化劑層之間，所以催化劑層中產生的電子，直接收集在與催化劑層直接相連的集電體中。因此，當催化劑層中產生的電子經過電極的燃料擴散部和電極支撐體時，在常規的催化劑層中不產生任何電阻。
圖8是根據本發明另一實施方案的、其中結合有電流收集體的單極膜電極組件的截面示意圖，圖9是圖8中的支撐體的平面圖，圖10和圖11是形成於圖8的支撐體上的集電體、導體和端子的平面圖。
參照圖8至圖11，根據本發明實施方案的其中嵌有集電體的單極膜電極組件300，包括具有多個單元電池區，即八個單元電池區(第一至第八單元電池)的電解質膜310。非導電的支撐體314和316(如聚醯亞胺膜)在與單元電池區對應的部分各自包括多個方形開孔314a和316a，並且布置在電解質膜310的兩個表面上。支撐體314和316伸到電解質膜310的外部，多個開孔314b和316b形成在支撐體314和316的伸出部分。在支撐體314和316的各單元電池區，形成陽極集電體320(A1～A8)和陰極集電體360(C1～C8)。陽極330和陰極370分別形成在陽極集電體320和陰極集電體360上。
電極330和370各自包括催化劑層、燃料擴散部和電極支撐體。
非導電性支撐體314和316可由聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯形成。
陽極集電體320(A1～A8)和陰極集電體360(C1～C8)可形成各種形狀，包括網形。導體322形成在陽極集電體320的側面，導體362形成在陰極集電體360的側面。陰極370安裝在陰極集電體360上。
圖10是包括陽極集電體A1～A8的陽極電流收集體的平面圖，圖11是包括陰極集電體C1～C8的陰極電流收集體的平面圖。
圖10和圖11示出了通過將電流收集體布置在聚醯亞胺膜314和316上而形成的柔性印刷電路板(FPCB)，其中所述電流收集體是由導電金屬形成的。這種情況下，電流收集體與聚醯亞胺膜314和316形成整體，然後再結合到電解質膜上。
與陽極集電體A1相連的導體322和與陰極集電體C8相連的導體362，分別與用於與外部電連接的端子324和364相連。端子324和364可從與陽極集電體A1相連的導體322及與陰極集電體C8相連的導體362伸出。
第一單元電池的陰極集電體C1的導體362的末端362a，布置在形成於支撐體316上的開孔316b上；第二單元電池的陽極集電體A2的導體322的末端322a，布置在形成於支撐體314上的開孔314b上。其上形成有陰極集電體360、導體362和端子364的支撐體316，布置在陰極370與電解質膜310之間。另外，其上形成有陽極集電體320、導體322和端子324的支撐體314，布置在陽極330與電解質膜310之間。然後，在125℃和3ton的壓力以及排列形成於支撐體314將316上的開孔的狀態下，實施熱壓操作3分鐘。其後，利用點焊接法或超聲波焊接法，通過結合末端322a和362a，使導體322和362的末端322a和362a彼此電連接。如上所述，單元電池的陽極集電體A2～A8通過開孔314b和316b各自與相鄰單元電池的陰極集電體C1～C7電連接。因此，第一至第八單元電池是彼此串聯的。
集電體320和360，導體322和362，及端子324和364可由第一金屬(即電導率為1S/cm或更大的過渡金屬)形成。另外，第一金屬可塗有第二金屬，以防止第一金屬腐蝕。
第一金屬和第二金屬可由Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金形成。可以導電的高聚物材料如聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩，代替所述第一金屬。
在根據本發明實施方案的單極膜電極組件300中，與陽極集電體320和陰極集電體360相連的導體322和362的長度非常短，因為導體322和362通過形成於支撐體314和316上的開孔314b和316b彼此直接相連，因而具有低電阻。另外，由於集電體320和360形成於電解質膜310與催化劑層之間，所以當催化劑層中成生的電子經過電極的燃料擴散部和電極支撐體時，不產生任何電阻。
圖12是根據本發明另一實施方案的單極單元電池膜電極組件400的示意性分解透視圖。參照圖12，在膜電極組件400中，陽極集電體420和陰極集電體460嵌入催化劑層412與燃料擴散部430/電極支撐體470之間。催化劑層412，利用貼花釉法(decal)、絲網印刷法或直接塗布法，形成在電解質膜410的兩個表面上，然後，使集電體420和460以及燃料擴散部430和電極支撐體470形成在催化劑層412上。接著，令上述產物經受熱壓處理，完成其中結合有集電體的電解質膜電極組件。
其中多個電極形成於電解質膜410上的電解質-電極組件，可利用與上述相同的方法製備。利用熱壓法，將彼此以串聯方式電連接的電流收集體、多個燃料擴散部及多個電極支撐體結合在催化劑塗膜(CCM)上，該催化劑塗膜是通過在電解質膜的兩個表面上形成多層催化劑層而形成的，接著，可以製成其中多個電極串聯的膜電極組件。
圖13是根據本發明實施方案具有電流收集體嵌入電解質膜與催化劑層之間的結構的單元燃料電池，以及利用布置在電極上的Ni-網作為集電體的常規單元燃料電池的性能曲線圖。在0.3V的輸出電壓下，使用Ni-網時的電流密度值為37mA/cm2，但是當集電體嵌入電解質膜與催化劑層之間時，電流密度值為42mA/cm2。電流密度值提高了大約13％。換言之，單元燃料電池的性能得到提高，因為在產生電子的催化劑層收集電流時的電阻，比從電極上的集電體中收集電流時的電阻更小。
圖14根據本發明實施方案製備的集電體介於催化劑層與燃料擴散部之間的單元電池的性能曲線圖。
單個的直接甲醇燃料電池的開路電壓為1V或更小，且實際的工作電壓為0.3～0.5V。因此，為了獲得高電壓，需要多個單元電池串聯。
在本發明中，製得12個單元電池的膜電極組件，其中將12個電極(每個電極的面積為2.2cm×1.1cm)串聯在電極膜上。在具有12個串聯的單元電池的FPCB嵌入CCM與燃料擴散部之間後，通過在140℃下以3公噸的壓力熱壓所得產物，完成12個單元電池的膜電極組件的製備。圖15示出了該12個單元電池的膜電極組件的性能測試結果，圖16示出了隨時間的電功率密度。
參照圖15，在3.6V(每個單元電池0.3V)的輸出電壓下，得到145.2mA(60mA/cm2)的電流，即得到528mW的輸出。在3.35V輸出電壓下，電流為162.5mA(67mA/cm2)，輸出最大，為544mW。為了獲得高工作電壓，可將多個單元電池串聯。這種情況下，電阻和單元電池連接失敗增加。然而，如果使用本發明的電流收集體，則可以降低電阻，並且可以提高產率。
參照圖16，根據本發明的燃料電池的功率密度優良，其為約40mW/cm2。
根據本發明的單極膜電極組件，集電體之間的導體的長度短，而且集電體直接接觸產生電子的催化劑層，因而，可以降低電阻，並且可以提高燃料電池的效率。另外，由於集電體不安裝在燃料與電極之間，所以燃料可容易地流動。此外，在常規篩網型結構中，液體燃料通過篩網而洩漏，然而，由於在電解質膜與薄膜性電極之間存在集電體，所以液體燃料幾乎不洩漏。
儘管已經參照其示例性實施方案具體地給出和說明了本發明，但是本領域的普通技術人員應當理解，可以對其作出各種形式和內容上的改變，而不脫離下面權利要求書所定義的本發明的構思和範圍。
權利要求
1.一種單極的膜電極組件，包括具有多個單元電池區的電解質膜；分別形成於電解質膜兩表面的單元電池區的多個陽極電流收集體和多個陰極電流收集體；及分別形成於陽極電流收集體和陰極電流收集體上的多個陽極和多個陰極。
2.根據權利要求1的組件，其中每個電流收集體包括收集單元電池區上的電流的集電體；及與該集電體側面相連的導體。
3.根據權利要求2的組件，其中所述電解質膜包括多個開孔，且陰極集電體的導體末端通過開孔與相鄰陽極集電體的導體末端以串聯方式電連接。
4.根據權利要求3的組件，其中所述陰極集電體的導體末端和所述陽極集電體的導體末端布置在所述開孔上，而且該開孔填充有導電金屬。
5.根據權利要求2的組件，其中所述陰極集電體的導體末端和所述陽極集電體的導體末端從電解質膜中暴露出來，使得陰極集電體的導體末端與陽極集電體的導體末端以串聯方式彼此電連接。
6.根據權利要求2的組件，其中所述電流收集體由電導率為1S/cm或更大的第一金屬形成，或者由導電的高聚物形成。
7.根據權利要求6的組件，其中所述第一金屬選自Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
8.根據權利要求6的組件，其中在所述第一金屬上塗有第二金屬。
9.根據權利要求8的組件，其中所述第二金屬選自Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
10.根據權利要求7的組件，其中所述導電的高聚物為選自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一種。
11.根據權利要求1的組件，其中所述集電體是利用濺射法、化學氣相沉積(CVD)法、電沉積法、構圖法或金屬蝕刻法形成的。
12.根據權利要求2的組件，其中所述集電體形成金屬網型。
13.根據權利要求1的組件，還包括陽極支撐體和陰極支撐體，其形成於該電解質膜的兩個表面上，並且各自包括多個與單元電池區對應的第一開孔，使得所述陽極電流收集體和陰極電流收集體布置在該第一開孔上。
14.根據權利要求13的組件，其中所述電解質膜和支撐體分別包括多個第二開孔，並且所述陰極電流收集體的導體末端通過該第二開孔，與相鄰陽極電流收集體的導體末端以串聯的方式電連接。
15.根據權利要求14的組件，其中所述陰極電流收集體的導體末端和所述陽極電流收集體的導體末端布置在第二開孔上，而且該第二開孔填充有導電金屬。
16.根據權利要求13的組件，其中所述陰極電流收集體的導體末端和所述陽極電流收集體的導體末端從電解質膜中暴露出來，使得陰極電流收集體的導體末端與陽極電流收集體的導體末端以串聯的方式彼此電連接。
17.根據權利要求13的組件，其中所述集電體由電導率為1S/cm或更大的第一金屬形成，或者由導電的高聚物形成。
18.根據權利要求17的組件，其中所述第一金屬選自Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
19.根據權利要求17的組件，其中在所述第一金屬上塗有第二金屬。
20.根據權利要求19的組件，其中所述第二金屬選自Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
21.根據權利要求17的組件，其中所述導電的聚合物為選自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一種。
22.根據權利要求13的組件，其中所述支撐體是由非導電性聚合物形成的。
23.根據權利要求22的組件，其中所述支撐體是由選自聚醯亞胺、聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的一種形成的。
24.根據權利要求22的組件其中所述支撐體和所述電流收集體彼此整體地形成，以形成柔性印刷電路板(FPCB)。
25.根據權利要求13的組件，其中所述集電體是利用濺射法、化學氣相沉積(CVD)法、電沉積法、構圖法或金屬蝕刻法形成的。
26.一種燃料電池，其包括根據權利要求1的單極膜電極組件。
27.一種單極的膜電極組件，包括包含多個單元電池區的電解質膜；形成於電解質膜兩表面上的各單元電池區處的催化劑層；分別形成於催化劑層上的陽極電流收集體和陰極電流收集體；及分別形成於陽極電流收集體和陰極電流收集體上的陽極擴散區和陰極擴散區。
28.根據權利要求27的組件，其中所述電流收集體包括收集單元電池區上的電流的集電體；及與該集電體側面相連的導體。
29.根據權利要求28的組件，其中所述電解質膜包括多個開孔，而且所述陰極電流收集體的導體末端通過開孔，與相鄰陽極電流收集體的導體末端以串聯的方式電連接。
30.根據權利要求29的組件，其中所述陰極電流收集體的導體末端和所述陽極電流收集體的導體末端布置在開孔上，該開孔填充有導電的金屬。
31.根據權利要求28的組件，其中所述陰極電流收集體的導體末端和所述陽極電流收集體的導體末端從電解質膜中暴露出來，使得陰極電流收集體的導體末端和陽極電流收集體的導體末端彼此以串聯的方式電連接。
32.根據權利要求28的組件，其中所述電流收集體由電導率為1S/cm或更大的第一金屬形成，或者由導電的高聚物形成。
33.根據權利要求32的組件，其中所述第一金屬選自Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
34.根據權利要求32的組件，其中所述第一金屬上塗有第二金屬。
35.根據權利要求34的組件，其中所述第二金屬選自Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
36.根據權利要求32的組件，其中所述導電的高聚物為選自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一種。
37.根據權利要求27的組件，其中所述集電體是利用濺射法、CVD法、電沉積法、構圖法或金屬蝕刻法形成的。
38.根據權利要求28的組件，其中所述集電體形成金屬網型。
39.根據權利要求27的組件，還包括陽極支撐體和陰極支撐體，其形成於電解質膜的兩個表面上，並且各自包括多個與單元電池區對應的第一開孔，使得陽極電流收集體和陰極電流收集體布置在多個第一開孔上。
40.根據權利要求39的組件，其中所述電解質膜和所述支撐體各自包括多個第二開孔，而且所述陰極電流收集體的導體末端通過該第二開孔與相鄰陽極電流收集體的導體末端以串聯的方式電連接。
41.根據權利要求40的組件，其中所述陰極電流收集體的導體末端和所述陽極電流收集體的導體末端布置在第二開孔上，且該第二開孔填充有導電的金屬。
42.根據權利要求39的組件，其中所述陰極電流收集體的導體末端和所述陽極電流收集體的導體末端從電解質膜中暴露出來，使得陰極電流收集體的導體末端與陽極電流收集體的導體末端彼此以串聯的方式電連接。
43.根據權利要求39的組件，其中所述集電體由電導率為1S/cm或更大的第一金屬形成，或者由導電的高聚物形成。
44.根據權利要求43的組件，其中所述第一金屬選自Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
45.根據權利要求43的組件，其中所述第一金屬上塗有第二金屬。
46.根據權利要求45的組件，其中所述第二金屬選自Ag，Au，Al，Ni，Cu，Pt，Ti，Mn，Zn，Fe，Sn，及其合金。
47.根據權利要求43的組件，其中所述導電的高聚物為選自聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一種。
48.根據權利要求39的組件，其中所述支撐體是由非導電性聚合物形成的。
49.根據權利要求48的組件，其中所述支撐體是由選自聚醯亞胺、聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的一種形成的。
50.根據權利要求48的組件，其中所述支撐體和所述電流收集體彼此整體地形成，以形成FPCB。
51.根據權利要求39的組件，其中所述電流收集體是利用濺射法、CVD法、電沉積法、構圖法或金屬蝕刻法形成的。
52.一種燃料電池，其包括根據權利要求27的單極膜電極組件。
全文摘要
本發明提供一種單極的膜電極組件。該單極的膜電極組件包括具有多個單元電池區的電解質膜；分別形成於電解質膜兩表面上的單元電池區處的陽極電流收集體和陰極電流收集體；及分別形成於陽極電流收集體和陰極電流收集體上的陽極和陰極。
文檔編號H01M4/86GK1870337SQ20061008983
公開日2006年11月29日 申請日期2006年5月24日 優先權日2005年5月24日
發明者崔京煥, 李在鏞, 金珍虎 申請人:三星Sdi株式會社