[發明專利]直接甲醇燃料電池結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201010105511.1
• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN102142572A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 陳竣明;賴俊邑;林昱志
• 申請（專利權）人: 南亞電路板股份有限公司
• 主分類號: H01M8/22
• 分類號: H01M8/22;H01M4/86;H01M4/94
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;邢雪紅

技術領域

本發明涉及一種直接甲醇燃料電池結構及其制造方法，特別涉及一種直接甲醇燃料電池結構的七層膜電極組(MEA7)及其制造方法。

背景技術

由于3C電子產品發展日新月異，功能的提升使得對電力的需求也愈來愈大。對于電池要求除了需要輕、薄外，還需要更高的安全與方便性。電池的大小輕重直接影響到電子產品使用時間的長短，以及體積、重量的大小，因此燃料電池逐漸扮演3C電子產品中的重要角色。

使用甲醇為燃料的直接甲醇燃料電池(Direct?Methanol?Fuel?Cell，以下簡稱DMFC)其液態燃料能量高達5000Whr/L，其以甲醇取代氫氣為燃料，在陽極發生化學反應產生的質子和電子，分別通過質子交換薄膜和外部電路到達陰極。質子交換薄膜因長期和甲醇水溶液接觸，甲醇燃料會由陽極滲透至陰極，導致陰極觸媒毒化及性能下降。所以公知技術多半使用厚度較厚(例如5密爾(mil)及7密爾)的質子交換膜，以減少此現象發生。

公知的DMFC堆疊結構(Stack)由至少10片至20片以上的膜電極(membrane-electrode-assembly，以下簡稱MEA)以及相應的氣體擴散層(GDL)及流道板(Flow?board)等元件堆疊組成，為減少DMFC堆疊結構在組裝工藝發生錯位導致堆疊結構漏液，會希望先制作由MEA及氣體擴散層(GDL)組成的五層膜電極組(MEA5)以便于組裝。然而，厚度較厚的質子交換膜雖可減少觸媒毒化的問題，但本身材料易吸水膨潤(尺寸變化大)，導致五層膜電極組(MEA5)無法與流道板(Flow?board)完整密封。且碳氟系列的質子交換膜本身具有化學安定的特性，一般常見的環氧樹脂、硅膠、壓克力膠等都無法與其黏著。使得公知技術無法先將MEA、氣體擴散層(GDL)及流道板(Flowboard)或封裝材固定制成模塊而簡化工藝。

在此技術領域中，有需要一種直接甲醇燃料電池結構及其制造方法，以改善上述缺點。

發明內容

有鑒于此，為了解決現有技術存在的上述問題，本發明的一實施例提供一種直接甲醇燃料電池結構，上述直接甲醇燃料電池結構包括一質子交換膜，其具有一第一表面和相對的一第二表面，該質子交換膜夾設于一對電極之間，其中該質子交換膜的兩末端和鄰近所述末端的部分該第一表面和該第二表面從該對電極暴露出來；一對氣體擴散層，分別設置于該對電極上；多個第一封裝層，分別物理嵌合至暴露的該第一表面和該第二表面上，其中所述第一封裝層具有多個孔洞；多個黏著材料，分別固定于所述第一封裝層上，且穿過所述封裝層的所述孔洞與該質子交換膜的該第一表面和該第二表面接觸。

本發明的另一實施例提供一種直接甲醇燃料電池結構的制造方法，上述直接甲醇燃料電池結構的制造方法包括提供一膜電極組，其包括一對電極及夾設于該對電極之間的一質子交換膜，其中該質子交換膜的兩末端和鄰近所述末端的第一表面和相對的一第二表面從該對電極暴露出來；進行一第一固定步驟，將一對氣體擴散層固定于該對電極上；進行一第二固定步驟，將多個第一封裝層，分別物理嵌合至暴露的該第一表面和該第二表面上，其中所述第一封裝層具有多個孔洞，其中所述第一封裝層還包括固定于其上的多個黏著材料，其中所述黏著材料穿過所述封裝層的所述孔洞與該質子交換膜的該第一表面和該第二表面接觸。

本發明的又另一實施例提供一種直接甲醇燃料電池結構的制造方法，上述直接甲醇燃料電池結構的制造方法包括提供一膜電極組，其包括一對電極及夾設于該對電極之間的一質子交換膜，其中該質子交換膜的兩末端和鄰近所述末端的第一表面和相對的一第二表面從該對電極暴露出來；進行一第一固定步驟，將多個第一封裝層，分別物理嵌合至暴露的該第一表面和該第二表面上，且將一對氣體擴散層固定于該對電極上，其中所述第一封裝層具有多個孔洞，其中所述第一封裝層還包括固定于其上的多個黏著材料，其中所述黏著材料穿過所述封裝層的所述孔洞與該質子交換膜的該第一表面和該第二表面接觸。

本發明實施例提供直接甲醇燃料電池結構及其制造方法，其中鄰接質子交換膜的第一封裝層具有孔洞，利用其表面粗糙度以便于與質子交換膜緊密的嵌合，使兩者的接合強度大為增加，因而可以用常用的固定工藝制作出七層膜電極組(MEA7)，可使甲醇燃料電池的工藝大為簡化，且避免因為組裝對位不準所造成可靠度的下降。在一些實施例中，可再于第一封裝層上設置具有鋼性的第二封裝層，可使制成的七層膜電極組(MEA7)易于取放及減少應力所造成的形變，或是使其與流道板緊密貼合避免燃料泄漏?；蚴窃儆诘诙庋b層上設置緩沖層，以增加與流道板的密封度。

附圖說明