用於燃料電池的複合材質流道板的製作方法
2023-05-17 07:39:56 2
專利名稱：用於燃料電池的複合材質流道板的製作方法
技術領域：
本實用新型是關於燃料電池的流道層結構，特別是一種用於燃料電池的流道板，其採用複合材質，且增具散熱功能，可將熱量由燃料電池的內部傳導至流道板，再傳導至外部。
背景技術：
用於燃料電池的現有流道板，其技術內容乃著重流道(flowchannels)的結構，以讓燃料能夠順利地通過流道而流入至膜電極組(Membrane Electrode Assemblies)。有關製作現有流道板的基材選用，此方面的現有技術乃皆是採用單一種基材，完全由單一種基材來製作出現有流道板。
本實用新型的設計人，有鑑於現有流道板仍有改良的必要，乃設計出一種複合材質流道板，讓流道板增具散熱功能。
發明內容
本實用新型主要目的是提供一種複合材質流道板，讓流道板增具散熱功能，可將熱量由燃料電池的內部傳導至複合材質流道板，再傳導至外部。
為實現本實用新型的上述目的，本實用新型提一種供用於燃料電池的複合材質流道板，其包括以導熱性材質作為基材的第一區域，所述第一區域的數量至少一個以上，並且每個第一區域的位置應各個對應一個膜電極組的位置；以粘合性材質作為基材的第二區域，是與第一區域接合在一起，以及接合後的複合材質流道板呈一個單件(OnePiece)；所述第一區域包含一突伸部，其突伸出第二區域。
本實用新型設計新穎，能提供產業上利用，且確有增進功效。
圖1顯示用於燃料電池的複合材質流道板的結構圖。
圖2顯示用於燃料電池的複合材質流道板的較佳實施例結構圖。
圖3顯示本實用新型的突伸部連接散熱件的結構示意圖。
圖4顯示本實用新型的第三基板的結構圖。
圖5顯示複合材質流道板與第三基板接合在一起的結構示意圖。
圖中10 流道板11 第一區域111 凹陷部113 伸部13 第二區域131 燃料注入口133 流入流道135 燃料流出口137 流出流道20 散熱件30 第三基板301 布線303 電子組件具體實施方式
圖1顯示用於燃料電池的複合材質流道板的結構圖，以及圖2顯示用於燃料電池的複合材質流道板的較佳實施例結構圖。所述用於燃料電池的複合材質流道板10包括有至少一個以上的第一區域11，以及第二區域13，所述的這些第一區域11與第二區域是接合在一起，接合後的複合材質流道板10呈一個單件(One Piece)。第一區域11採用良好導熱性的材質來作為基板，這些材質例如選自於鋁、銅、鋁合金、銅合金、不鏽鋼箔片、金箔、單一金屬材質、金屬合金材質等。第二區域13採用良好粘合性的材質來作為基材，例如採用塑料材質、陶瓷基板、印刷電路基板或高分子塑化基材等。
各個第一區域11位於複合材質流道板10所設置的位置，乃分別對應於一個膜電極組(圖中未顯示)的位置。第一區域11設置至少一個凹陷部111，且凹陷部111的設置位置是對應於的膜電極組的位置，據此，流入至凹陷部111的燃料，例如甲醇溶液的液態燃料、氫氣的氣態燃料、陽極燃料、陰極燃料等等，會流入至膜電極組，膜電極組因而發生電化學反應，據而產生熱量。由於第一區域11具有良好的導熱作用，除了讓這些凹陷部111的燃料的溫度呈現均溫的效果外，並且能夠將熱量帶離開於膜電極組。
每個第一區域11皆設置突伸部113，且突伸部113突出於第二區域13。位於凹陷部111的熱量，乃能夠傳導至突伸部113，如此便能夠將膜電極組所產生的熱量，完全傳導至複合材質流道板10的外部。請參見圖3，突伸部113裸露於空氣中，或是連接散熱件20，又或是連接燃料電池組的燃料槽，而散熱件20例如是金屬片、導熱管、散熱片、熱沉、冷卻裝置等等，而冷卻裝置可以選擇採用風扇、水冷式冷卻裝置等，由此將傳導於突伸部113的熱量，再利用散熱件20來加速散熱。
請參見圖2，第二區域13乃設置有燃料注入口131、流入流道133、燃料流出口135、流出流道137，對其分別說明如下燃料注入口131是用來注入燃料，例如注入甲醇溶液、氫氣等、陽極燃料、陰極燃料，燃料注入口131設置在第二區域23的側邊。流入流道133相連於每個凹陷部111的輸入端與燃料注入口131。流出流道135相連於每個凹陷部111的輸出端與燃料流出口135。流道133、137的實施手段例如採用多條渠溝的結構，其形成在第二區域13的表面。
外部的燃料自燃料注入口131注入後，流入至流入流道133，再流向至每一個凹陷部111，最後抵達到膜電極組，膜電極組便進行電化學反應來產生電力。位於凹陷部111的燃料以及電化學反應的生成物，其流入至流出流道137，最後自燃料流出口流出於外部。
第一區域11的材質可直接選用防酸金屬基材或者是抗腐蝕的金屬基材，例如金。或者，在第一區域11的表面予以進一步進行防酸或抗腐蝕處理，以避免燃料或電化學反應的生成物，來對第一區域11進行破壞。防酸處理的具體手段可以採用塗布鐵弗龍的手段，將鐵弗龍塗布在第一區域11的所有表面。防酸處理的具體手段亦可以採用具防腐蝕導電材質，例如金(Au)，施行薄層結構使其披覆到第一區域11的表面上。由此使得本實用新型的複合材質流道板10更具備有防酸或抗腐蝕破壞的功能。
由於第二區域13的材質採用塑料材質、陶瓷基板、印刷電路基板或高分子塑化基材等，故可利用第二區域13的表面來形成電子線路的布線，以及在表面上來設置數個電子組件。當然，本實用新型可以利用另一片的第三基板30，請配合參見圖4，而第三基板30例如採用印刷電路板材質，將上述的布線(Layout)301形成在第三基板30的表面，以及在這表面上來焊接數個電子組件303。具備電路功能的第三基板30與複合材質流道板10接合在一起，而成為一個單件(OnePiece)，請參見圖5。當然，第三基板30與複合材質流道板10的接合方式，並不局限於上下疊合而已，亦可採行前後接合方式。據此，本實用新型的複合材質流道板10進一步提供電子線路的功能。
綜上所述，本實用新型所述的複合材質流道板具備下列所述的優點1.結合使用導熱性佳的材質來提供陽極燃料或陰極燃料的均溫性效果，且通過突伸部與散熱件將熱量傳導至外部，使得本實用新型之流道板更加提升燃料電池系統的發電效率，並且延長膜電極組元的使用壽命。
2.結合使用粘合性佳的材質來達到流道板與集電層的密閉接合，使得本實用新型之流道板更具備產業利用價值。
3.結合使用印刷電路板的材質，並且在該材質的基板上進一步設置電子線路，使得本實用新型之流道板易於構成智能型流道板。
上述較佳具體實施例僅為了方便說明而舉例而已，本實用新型所主張的權利範圍自應以專利申請中的權利要求書所述的為準，而非僅限於上述實施例。
權利要求1.一種用於燃料電池的複合材質流道板，其特徵在於其包括一以導熱性材質作為基材的第一區域，所述第一區域的數量至少為一個以上，並且每個第一區域的位置是各個對應一個膜電極組的位置；一以粘合性材質作為基材的第二區域，其與第一區域接合在一起，以及接合後的複合材質流道板呈一個單件；其中第一區域包含一突伸部，其突伸出第二區域。
2.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的第一區域，包含一個凹陷部，且該凹陷部是用來容納一燃料。
3.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的導熱性材質，是選自於一鋁、一銅、一鋁合金、一銅合金、一不鏽鋼箔片、一金箔、單一金屬材質、一金屬合金材質的其中一種。
4.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的第二基板的材質，是選自於一塑料材質、一陶瓷基板、一印刷電路基板、一高分子塑化基材的其中一種。
5.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的第二區域，其包含一燃料注入口，其設置在第二區域的側邊；一流入流道，其設置在第二區域上且與燃料注入口相連通。
6.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的第二區域，其包含一燃料流出口，其設置在第二區域的側邊；一流出流道，其設置在第二區域上且與該燃料流出口相連通。
7.根據權利要求2所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的燃料，是一甲醇溶液。
8.根據權利要求2所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的燃料，是一液態燃料。
9.根據權利要求2所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的該燃料，是一氣態燃料。
10.根據權利要求2所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的燃料，是一陽極燃料。
11.根據權利要求2所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的燃料，是一陰極燃料。
12.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的第一區域的表面，是經過防酸處理的表面。
13.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的第一區域的表面，塗布有一鐵弗龍。
14.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的突伸部，是直接與空氣接觸。
15.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的突伸部，是用來連接一散熱件。
16.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的突伸部，是與一燃料槽連接。
17.根據權利要求15所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的散熱件，是一金屬片、一熱導管、一散熱片、一熱沉、一冷卻裝置的其中一個。
18.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的複合材質流道板，是與一第三基板接合呈一單件。
19.根據權利要求1所述的複合材質流道板，其特徵在於其中的第二區域的表面，是進一步設置一電子線路的布線。
專利摘要本實用新型是一種用於燃料電池的複合材質流道板，包括至少一個以上的第一區域，以及第二區域。第一區域採用導熱性材質作為基材，並且每個第一區域的位置應各個對應一個膜電極組的位置，其中第一區域包含突伸部，且自第二區域伸出。第二區域採用粘合性材質作為基材，其與第一區域接合在一起，使接合後的複合材質流道板呈一單件(One Piece)。
文檔編號H01M4/86GK2772042SQ200520005248
公開日2006年4月12日 申請日期2005年3月4日 優先權日2005年3月4日
發明者許錫銘, 鄧豐毅, 黃緯莉 申請人:勝光科技股份有限公司