[發明專利]燃料電池電堆裝置以及膜電極組的制作方法

有效

• 申請號: 201210488505.8
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN103779598A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 張銳明;程寒松;陳孟怡;倪剛
• 申請（專利權）人: 中興電工機械股份有限公司;中國地質大學(武漢)
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24;H01M8/10;H01M8/02
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

技術領域

本發明主要關于一種電池裝置，尤指一種燃料電池電堆裝置。

背景技術

圖1為已知質子交換膜（PEM）燃料電池裝置(fuel?cell?device)800的剖視圖。如圖1所示，燃料電池裝置800為一單電池，其可包括一膜電極組(membraneelectrode?assembly)810、兩個氣體擴散層(gas?diffusion?layer)820、830、以及兩個雙極板840、850（bipolar?plate）。如圖1所示，膜電極組810位于兩氣體擴散層820、830之間，雙極板840、850設置于氣體擴散層820、830的兩相反側。雙極板840、850可分別設有多個反應流道841、851。已知的燃料電池裝置800以氫氣作為燃料以及以氧氣作為氧化劑，其中氫氣流經反應流道841，氧氣流經反應流道851。

膜電極組810包括一質子交換膜811、一陽極觸媒層812、以及一陰極觸媒層813。陽極觸媒層812和陰極觸媒層813可包括鉑或碳載的鉑合金或鉑合金，其可為一觸媒，用以促進燃料電池裝置800的電化學反應。然而鉑或鉑合金的價格十分昂貴，增加了燃料電池裝置800的制作成本。另外，由于以氣體作為燃料其與觸媒層的反應速度較慢，降低了燃料電池裝置800的效能。

再者，為了冷卻燃料與陽極觸媒層812反應時所產生的熱量，雙極板840、850需另設置冷卻流道842、852供冷卻用的水流過，卻因此增加了燃料電池裝置800的體積與重量。

發明內容

為了解決上述已知技術的缺失，本發明的目的為提供一種燃料電池電堆裝置以及膜電極組的制作方法，使燃料電池電堆裝置可具有較輕的重量、較小的體積、以及較高的效能，此外亦可進一步減少燃料電池電堆裝置的制造成本。

為了達到上述的目的，本發明提供了一種燃料電池電堆裝置，包括一質子交換膜、一陽極單元、以及一液態儲氫有機化合物燃料。陽極單元設置于該質子交換膜。液態儲氫有機化合物燃料流經該陽極單元，并與該陽極單元反應。前述的陽極單元包括氧化鉬（molybdenum?oxide），且氧化鉬與液態儲氫有機化合物燃料進行反應后產生鉬青銅。

為了達到上述的目的，本發明提供了一種膜電極組的制作方法，包括下列步驟：提供一包括氧化鉬的陽極單元；放置一環狀墊片于該陽極單元上；將一全氟磺酸樹脂溶液到注入該環狀墊片中；以及使該全氟磺酸樹脂溶液在陽極單元上干燥，以在陽極單元的表面上形成一質子交換膜。

本發明還提供了另外一種膜電極組的制作方法，包括下列步驟：將一質子交換膜放置于一壓制模具的一基座；將包括氧化鉬的粉末覆蓋于該質子交換膜；使該壓制模具的一壓合組件熱壓該粉末以及該質子交換膜；以及待該粉末凝固后，該粉末形成一陽極單元。

綜上所述，本發明的陽極單元不需使用鉑金或鉑合金，而以成本較低的氧化鉬作為陽極單元的材料可減低燃料電池電堆裝置的制作成本，本發明燃料電池電堆裝置采用液態儲氫有機化合物作為燃料，進而提高了燃料與陽極單元的反應速度。此外通過液態的燃料亦可實時帶走電化學反應過程所產生的熱量，不需另外設置冷卻流道與冷卻水，可減少燃料電池電堆裝置的體積與重量。

附圖說明

圖1為已知燃料電池電堆裝置的剖視圖；

圖2為本發明的燃料電池系統的方塊圖；

圖3為本發明的燃料電池電堆裝置的立體圖；

圖4為本發明的燃料電池電堆裝置的分解圖；

圖5為本發明的燃料電池電堆裝置的剖視圖；

圖6為本發明的第一燃料電池單元的另一實施例的剖視圖；

圖7為本發明的膜電極組的制作方法的第一實施例的流程圖；

圖8為本發明的壓制模具的示意圖；以及

圖9為本發明的膜電極組的制作方法的第二實施例的流程圖。

【主要組件符號說明】

[已知技術]

燃料電池電堆裝置800

膜電極組810

質子交換膜811

陽極觸媒層812

陰極觸媒層813

氣體擴散層820、830

雙極板840、850

反應流道841、851

冷卻流道842、852

[本發明]

燃料電池系統1000

燃料電池電堆裝置1

第一燃料電池單元100、100a

膜電極組101

質子交換膜110

陽極單元120、120a

流道121

陰極單元130