[發明專利]具有引流凹槽的燃料電池雙極板進氣結構及燃料電池

在審

• 申請號: 201711236655.9
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108123147A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 黃鎮江;翁維宏;汪頌恩;林致宏
• 申請（專利權）人: 黃鎮江
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 邵濤

本發明是關于一種具有引流凹槽的燃料電池雙極板進氣結構及燃料電池，具有引流凹槽的燃料電池雙極板進氣結構至少包括有一陽極電極板、一陰極電極板、一第一密封件以及一第二密封件，陽極電極板由第一密封件的一第一密封結構將第一入口部、第一出口部、以及氣體流道面彼此隔離；陰極電極板由第二密封件的一第二密封結構將陰極電極板的第二入口部、第二出口部、以及氣體流道面彼此隔離；借此可填補薄膜電極組與雙極板間空隙，避免燃料氣體與氧化劑泄漏。

技術領域

本發明是關于一種具有引流凹槽的燃料電池雙極板進氣結構，尤其是指一種適用于燃料電池的金屬雙極板結構，可有效使燃料電池內的燃料氣體、氧化劑，以及冷卻劑等均勻分布于特定的氣體流道面，并進一步配置有創新設計的密封件，能完整密封燃料電池間的空隙，避免燃料氣體與氧化劑泄漏，提升密封完整性，以達到提升金屬雙極板的耐腐蝕性能、機械強度，以及燃料電池的使用壽命。

背景技術

由于傳統石化能源已漸漸耗盡，且石化能源的利用容易對生態環境產生重大的沖擊，因此，發展低污染且具高發電效率的能源利用方式，已成為各國政府最重要的課題；在各種已發展的新能源利用方式中，較常見的有太陽能電池、生化能源，以及燃料電池等，其中燃料電池約60％的高發電效率與低污染性，使其備受矚目；燃料電池為一種直接將化學能轉換為電能的發電裝置，所使用的燃料可以是甲醇、乙醇、氫氣或其他碳氫化合物，再通過氧氣作為氧化劑以產生電能，而在此電化學反應過程中則會生成水為反應副產物；與傳統發電方式比較，燃料電池具有低污染、低噪音，以及高能量轉換效率等優點，且由于燃料電池直接由燃料氧化產生電能，因此其放電電流可以隨著燃料供應量增加而增大，且只要持續供給燃料及氧氣，便可持續發電，因此沒有電力衰竭及充電的問題，而成為極具前瞻性的干凈能源。

基本上，燃料電池主要是由一薄膜電極組(Membrane Electrode Assembly，簡稱MEA)及電極板所構成，薄膜電極組為燃料電池的核心，作為電化學反應的功用，而電極板影響燃料電池商業化的關鍵因素之一，電極板的材料、流場結構或加工成本等均存在許多亟待解決的問題；公用的電極板材料主要有石墨、復合碳材與金屬基材，針對石墨與復合碳材形成的電極板而言，雖具有導電性與耐腐性的優點，然而其工藝復雜、耗費工時，且以該等材料制成的電極板厚度無法低于3毫米，不利于燃料電池的微型化；而對于金屬基材所形成的電極板而言，雖具有厚度薄、質量輕，可縮減燃料電池體積及質量等優點，然而由于燃料電池的燃料通過電極板的流道進行運輸，因此流道的運輸能力直接影響燃料電池的產電效能。

然而，由于燃料電池所使用的燃料與氧化劑為氫氣與氧氣的氣體形式，而冷卻液則為液體形式，因此，當燃料、氧化劑，以及冷卻液在陽極電極板與陰極電極板等雙極板的流道流動時，必須使用密封件(seal)密封薄膜電極組與兩個雙極板間的間隙，以避免燃料、氧化劑，以及冷卻液泄漏。

另外，傳統的陽極電極板或陰極電極板設計上氣體流道與氣體進出口直接相通，因此在與傳統的密封件組裝時，進出口端必須額外貼合一金屬片作為補強，以能夠乘載陽極與陰極的電極板組合時產生的壓合力道，避免損壞的風險，然而，此方法卻使組裝過程更加復雜，亦會增加組裝不良而泄漏的機會，因此，減少傳統密封件于組合上的缺失即是目前燃料電池的雙極板結構所要改善的方向。

現在，發明人鑒于上述的傳統密封件于實際實施與應用時仍存在有諸多缺失，于是本著孜孜不倦的精神，并通過其豐富的專業知識及多年的實務經驗所輔佐，而加以改善，并據此研發出本發明。

發明內容

本發明目的為提供一種具有引流凹槽的燃料電池雙極板進氣結構，尤其是指一種用于密封燃料電池的陽極電極板與陰極電極板等雙極板的墊片結構，有效填補薄膜電極組與陽極電極板與陰極電極板等雙極板間的空隙，達到避免燃料氣體與氧化劑的泄漏，確保薄膜電極組位置的穩定。