TWI398032B - 氣冷式燃料電池的組裝方法 - Google Patents

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Description

氣冷式燃料電池的組裝方法
本發明是有關於一種氣冷式燃料電池的組裝方法，且特別是有關於一種能夠使用相同的分隔板分別組裝出共用供應型式以及獨立供應型式的氣冷式燃料電池的氣冷式燃料電池的組裝方法。
質子交換膜燃料電池又稱高分子薄膜燃料電池，其單電池100組成如圖1所示，中心部份為一膜電極組110，膜電極組110兩側為氣體擴散層120及130，且位於分隔板140、150之間。上述膜電極組110是由一質子交換膜111及其兩側所塗佈的觸媒層112及113所組成，當燃料電池100反應所需的流體經過分隔板140、150內的流道160及170與氣體擴散層120及130的傳輸分佈，會在觸媒層112及113產生電化學反應。燃料電池100陽極側反應所需的流體為作為燃料的氫氣或增濕的氫氣，當反應流體接觸到膜電極組陽極側觸媒層112時，發生一氧化反應：H2 →2H+ +2e- ，所述氧化反應產生的電子經由外部電路導通，而氫離子則穿過質子交換膜111至膜電極組110的陰極側，與陰極側的作為氧化劑的增濕的氧氣或增濕的空氣在膜電極組陰極側觸媒層113產生一還原反應：O2 +4H+ +4e- →2H2 O。值得一提的是，質子交換膜111為一含有水份的薄膜，僅容許氫離子經由內含的水分子傳輸通過，而其他氣體分子無法穿越。
由上述可知，燃料電池100將氫氣與氧氣透過電化學反應的轉換產生電力，而反應產物為乾淨的水，不會對環境造成污染，且燃料電池發電具有效率高與反應快等特性，因此被視為未來替代能源發展的選項之一。另外，單一燃料電池100可串聯堆疊成燃料電池組提高電壓。
而對於採取氣冷式散熱的燃料電池組而言，其不僅可省卻以液態水作為冷卻劑時所需的驅動元件，而且也可進一步簡化系統的匹配整合與控制操作。而依據氧化劑與冷卻劑的供應方法，氣冷式質子交換膜燃料電池組可被分為兩種型式。其一是氧化劑與冷卻劑的共用供應型式，而另一則是氧化劑與冷卻劑的獨立供應型式。
對於共用供應型式的燃料電池而言，通常是使用外界空氣同時作為冷卻劑以及氧化劑，而使外界空氣進入流道170之內，以冷卻燃料電池100。然而，對於獨立供應型式的燃料電池而言，冷卻劑與氧化劑為分開供應，因此必須在燃料電池100的外側(亦即分隔板140、150的未夾持電極的表面)另外設置供冷卻劑流通的流道，以冷卻燃料電池100。
由上述可知，共用供應型式與獨立供應型式的燃料電池100所使用的分隔板140、150的結構將會不相同，無法共用，從而使得在形成共用供應型式的氣冷式燃料電池時，必須使用共用供應型式的氣冷式燃料電池專用的分隔板，而在形成獨立供應型式的氣冷式燃料電池時，也必須使用獨立供應型式的氣冷式燃料電池專用的分隔板。
本發明提供一種氣冷式燃料電池的組裝方法，能夠使用相同的分隔板，組裝出不同氣體供應型式的氣冷式燃料電池。
本發明提出一種氣冷式燃料電池的組裝方法，可使用燃料/氧化劑分隔板以及氧化劑/冷卻劑分隔板分別組裝出共用供應型式氣冷式燃料電池或是獨立供應型式氣冷式燃料電池；燃料/氧化劑分隔板至少包括：第一面以及位於相反側的第二面；四個歧道，以貫穿燃料/氧化劑分隔板的方式設置在燃料/氧化劑分隔板上；氣體流場，設置在燃料/氧化劑分隔板的第一面上，氣體流場連接至歧道的其中之二；以及氣體進出口薄殼通道，設置於氣體流場與歧道的連接處，用以將氣體由經連接的歧道導入氣體流場，並由氣體流場導出至另一個經連接的歧道，氧化劑/冷卻劑分隔板至少包括：第一面以及位於相反側的第二面；四個歧道，以貫穿氧化劑/冷卻劑分隔板的方式設置在氧化劑/冷卻劑分隔板上；以及空氣流場，設置在氧化劑/冷卻劑分隔板的第一面以及第二面上，燃料/氧化劑分隔板的四個歧道以及氧化劑/冷卻劑分隔板的四個歧道於組裝時具有對應的位置，於組裝共用供應型式氣冷式燃料電池時，包括：使燃料/氧化劑分隔板的第一面連接於陽極氣體擴散層；使陽極氣體擴散層連接於膜電極組的陽極側；使膜電極組的陰極側連接於陰極氣體擴散層；以及使陰極氣體擴散層連接於氧化劑/冷卻劑分隔板的第一面，藉此形成一個共用供應型式氣冷式燃料電池的單電池，於組裝獨立供應型式氣冷式燃料電池時，包括：使第一燃料/氧化劑分隔板的第一面連接於陽極氣體擴散層；使陽極氣體擴散層連接於膜電極組的陽極側；使膜電極組的陰極側連接於陰極氣體擴散層；使陰極氣體擴散層連接於第二燃料/氧化劑分隔板的第一面；以及使第二燃料/氧化劑分隔板的第二面連接於氧化劑/冷卻劑分隔板的第二面，藉此形成一個獨立供應型式氣冷式燃料電池的單電池。
在本發明的一實施例中，燃料/氧化劑分隔板以及氧化劑/冷卻劑分隔板的材質為金屬，且燃料/氧化劑分隔板以及氧化劑/冷卻劑分隔板是利用沖壓成形的方式所形成。
在本發明的一實施例中，藉由沖壓燃料/氧化劑分隔板以及氧化劑/冷卻劑分隔板的本體，以於燃料/氧化劑分隔板以及氧化劑/冷卻劑分隔板的第一面以及第二面上形成多個溝槽與多個肋部，燃料/氧化劑分隔板的第一面上的溝槽作為氣體流場，以及氧化劑/冷卻劑分隔板的第一面以及第二面上的溝槽作為空氣流場。
在本發明的一實施例中，於燃料/氧化劑分隔板中，第一面的肋部頂面所定義的平面與設置有歧道部位的第一面具有段差，以形成在組裝時可以設置密封元件的空間。
在本發明的一實施例中，於氧化劑/冷卻劑分隔板中，第一面的肋部頂面所定義的平面與設置有歧道部位的第一面具有段差，且第二面的肋部頂面所定義的平面與設置有歧道部位的第二面具有段差，以形成在組裝時可以設置密封元件的空間。
在本發明的一實施例中，氣體流場的形狀包括直條形、蛇形、Z形或是鋸齒形。
在本發明的一實施例中，空氣流場包括由氧化劑/冷卻劑分隔板的一端部至另一端部的直條形流道。
在本發明的一實施例中，更包括密封元件，密封元件設置於燃料/氧化劑分隔板與膜電極組之間、氧化劑/冷卻劑分隔板之間，或是燃料/氧化劑分隔板與氧化劑/冷卻劑分隔板之間。
在本發明的一實施例中，更包括將共用供應型式氣冷式燃料電池的單電池多個串聯，以形成共用供應型式氣冷式燃料電池的電池組，於進行單電池的串聯時，以單電池的燃料/氧化劑分隔板的第二面連接下一個單電池的氧化劑/冷卻劑分隔板的第二面。
在本發明的一實施例中，更包括將獨立供應型式氣冷式燃料電池的單電池多個串聯，以形成獨立供應型式氣冷式燃料電池的電池組，於進行單電池的串聯時，以單電池的第一燃料/氧化劑分隔板的第二面連接下一個單電池的氧化劑/冷卻劑分隔板的第一面。
基於上述，本發明僅需使用燃料/氧化劑分隔板以及氧化劑/冷卻劑分隔板這兩種分隔板，就能夠依據產品的需求，經由不同的組裝程序而形成獨立供應型式或是共用供應型式的氣冷式燃料電池。
而且，對於獨立供應型式或是共用供應型式的氣冷式燃料電池而言，其所使用的分隔板是可以共通使用的，因此能夠進一步的減少電池(組)的製造成本。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
1.　分隔板：
首先對本發明的用以形成燃料電池的分隔板進行說明，本發明的分隔板包括圖2所示的燃料/氧化劑分隔板200以及圖5所示的氧化劑/冷卻劑分隔板300。其中燃料/氧化劑分隔板200以及氧化劑/冷卻劑分隔板300的材質例如是金屬，較佳例如是不銹鋼，而形成燃料/氧化劑分隔板200以及氧化劑/冷卻劑分隔板300的方法例如是沖壓成形。此處值得注意的是，由於本發明採用金屬材質來形成分隔板，與石墨材質的分隔板相較之下，所形成的電池(組)具備有體積小、重量輕與防摔耐震的特性，因此可大幅提升系統的輕量化與便攜性。而且，藉由使用本發明的燃料/氧化劑分隔板200以及氧化劑/冷卻劑分隔板300，將能夠組裝出獨立供應型式以及共用供應型式的氣冷式燃料電池(組)。
1-1.　燃料/氧化劑分隔板：
圖2所示為燃料/氧化劑分隔板200的整體示意圖。請參照圖2，燃料/氧化劑分隔板200具有第一面210、位於第一面210的相反側的第二面220、歧道230a、230b、240a、240b、氣體流場250、氣體進出口薄殼通道260以及螺桿孔270a、270b。燃料/氧化劑分隔板200可依據所組裝出的電池(組)的氣體供應型式，作為電池(組)的陽極分隔板以及/或是陰極分隔板使用。
請繼續參照圖2，歧道230a、230b、240a、240b例如是以貫穿燃料/氧化劑分隔板200的方式而設置於燃料/氧化劑分隔板200上，且對應於燃料/氧化劑分隔板200的使用型態的差異，歧道230a、240a可作為燃料氣體供應歧道或是氧化劑氣體供應歧道，而歧道230b、240b可作為燃料氣體排出歧道或是氧化劑氣體排出歧道，且歧道240a、240b可不用於供應氣體。關於燃料/氧化劑分隔板200中的歧道230a、230b、240a、240b的實際功用，請見後述燃料電池的組裝部分的說明。
接著，請同時參照圖2以及圖3，圖3所示為氣體流場250的部分放大的示意圖。氣體流場250設置於燃料/氧化劑分隔板200的第一面210上，用於使由歧道230a進入的氣體能經由氣體流場250而流至歧道230b。其中氣體流場250是由相互交替的肋條250a與250d以及溝槽250b與250c所組成，在一實施例中，肋條250a、250d以及溝槽250b、250c例如是使用沖壓成形的方式而構成。而且，氣體流場250的形式並無特別的限制，除了圖2所示的直條形流場之外，例如還可以是蛇形、Z形或是鋸齒狀等形式的流場。
而且，由溝槽250b底面所定義的平面與設置有歧道230a、230b、240a、240b的部位的第一面210，兩者較佳是在同一平面上。而對於由肋條250d頂面所定義的平面與設置有歧道230a、230b、240a、240b的部位的第二面220，兩者較佳是在同一平面上。藉由上述的配置方式，設置有歧道230a、230b、240a、240b的部位的第一面210與由肋條250a頂面所定義的平面，兩者間的段差將會相當於溝槽250b的深度，因此在設置有歧道230a、230b、240a、240b的部位的第一面210，可形成一置放密封元件的空間。
而且，燃料/氧化劑分隔板200的第一面210是以肋條250a頂面所定義的平面與氣體擴散層相互接觸，而溝槽250b則提供了反應氣體的流動路徑。燃料/氧化劑分隔板200的第二面220是以肋條250d頂面所定義的平面與後述的氧化劑/冷卻劑分隔板300相互接觸，其中在溝槽250c中較佳為填入一材料，例如是導電膠，以增加分隔板的導電性，並且避免溝槽250c阻礙冷卻劑的流動，進而造成電池散熱能力的下降。
接著，請同時參照圖2與圖4，圖4所示為氣體進出口薄殼通道260部位的放大示意圖。氣體進出口薄殼通道260是用於將流進歧道230a的氣體導入氣體流場250，或是用於將氣體流場250內的氣體經由氣體進出口薄殼通道260而導入歧道230b。於本案的一實施例中，氣體進出口薄殼通道260例如是藉由將燃料/氧化劑分隔板200的預定形成歧道230a、230b的部位，經過適當的裁切與彎折而形成。氣體進出口薄殼通道260分別相連於歧道230a與230b，其中氣體進出口薄殼通道260的第一彎折段260a較佳與第一面210相互垂直，且其高度較佳等於氣體擴散層在壓縮後的最佳高度與氣體流場250的肋條250a的高度之合，而其寬度較佳小於或等於在第一彎折段260a處的歧道寬度。氣體進出口260b貫穿第一彎折段260a，其高度較佳至少等於氣體流場250的肋條250a的高度，而其寬度較佳至少需涵蓋氣體流場250的所有匯集於歧道230a或歧道230b處的溝槽250b的截面寬度。另外，第二彎折段260較佳與第一彎折段260a相互垂直，並且跨設在第一面210的氣體流場250的上方，其寬度較佳相同於第一彎折段260a的寬度，而其長度則可以配合密封元件的設計而進行適當的修正。
當藉由鎖合固定燃料/氧化劑分隔板200以及氧化劑/冷卻劑分隔板300以形成電池(組)時，此氣體進出口薄殼通道260可提供另一極側的密封元件施壓於燃料/氧化劑分隔板200時所需的支撐元件，以避免密封元件陷入氣體流場250的溝槽250b中。
此外，螺桿孔270a、270b則是利用燃料/氧化劑分隔板200的剩餘未使用空間，而配置於適當的位置上，於一實施例中，螺桿孔270a例如是以貫穿燃料/氧化劑分隔板200的方式而設置於歧道230a與歧道240a之間，而螺桿孔270b例如是以貫穿燃料/氧化劑分隔板200的方式而設置於歧道230b與歧道240b之間。各螺桿孔270a、270b於電池組裝完成後均有一螺桿貫穿，並配合適當的鎖合機制來壓縮並固定電池(組)。
1-2.　氧化劑/冷卻劑分隔板：
圖5所示為氧化劑/冷卻劑分隔板300的整體示意圖。請參照圖5，氧化劑/冷卻劑分隔板300具有第一面310、位於第一面310的相反側的第二面320、歧道330a、330b、340a、340b、空氣流場350以及螺桿孔360a、360b。
請繼續參照圖5，歧道330a、330b、340a、340b例如是以貫穿氧化劑/冷卻劑分隔板300的方式而設置於氧化劑/冷卻劑分隔板300上，且對應於氧化劑/冷卻劑分隔板300的使用型態的差異，歧道330a、340a可作為燃料氣體供應歧道、氧化劑氣體供應歧道或是不供應氣體，而歧道330b、340b可作為燃料氣體排出歧道、氧化劑氣體排出歧道或是不供應氣體。關於氧化劑/冷卻劑分隔板300中的歧道330a、330b、340a、340b的實際功用，請見後述燃料電池的組裝部分的說明。
接著，請同時參照圖5、圖6以及圖7，圖6所示為空氣流場350的部分放大的示意圖，圖7所示為氧化劑/冷卻劑分隔板300的部分側視圖。空氣流場350可以設置在氧化劑/冷卻劑分隔板300的第一面310或第二面320上，用於使冷卻劑及/或氧化劑能經由空氣流場350而通過氧化劑/冷卻劑分隔板300。如圖6所示，其中空氣流場350是由相互交替的肋條350a與350d以及溝槽350b與350c所組成，在一實施例中，肋條350a、350d以及溝槽350b、350c例如是使用沖壓成形的方式而構成。而且，空氣流場350的形式例如是由氧化劑/冷卻劑分隔板300的一端部至另一端部的直條形流道。
其中，由肋條350a頂面所定義的平面與設置有歧道330a、330b、340a與340b的部位的第一面310，兩者分別在不同的平面上。而由肋條350d頂面所定義的平面與設置有歧道330a、330b、340a與340b的部位的第二面320，兩者也分別在不同的平面上。因此如圖7所示，對於設置有歧道330a、330b、340a與340b的部位的第一面310與第二面320，兩者較佳同時介於由肋條350a頂面所定義的平面與由肋條350d頂面定義的平面之間，以同時形成可在第一面310與第二面320分別置放密封元件的空間。
當氧化劑/冷卻劑分隔板300的第一面310以肋條350a頂面所定義的平面與氣體擴散層相互接觸時，作為氣體流場350的溝槽350b則提供了共用供應型式者的氧化劑/冷卻劑的流動路徑。當氧化劑/冷卻劑分隔板300的第二面320以肋條350d頂面所定義的平面與燃料/氧化劑分隔板200相互接觸時，溝槽350c則提供了冷卻空氣的流動路徑。
此外，螺桿孔360a、360b則是利用氧化劑/冷卻劑分隔板300的剩餘未使用空間，而配置於適當的位置上，於一實施例中，螺桿孔360a例如是以貫穿氧化劑/冷卻劑分隔板300的方式而設置於歧道330a與歧道340a之間，而螺桿孔360b例如是以貫穿氧化劑/冷卻劑分隔板300的方式而設置於歧道330b與歧道340b之間。各螺桿孔360a、360b於電池組裝完成後均有一螺桿貫穿，並配合適當的鎖合機制來壓縮並固定電池(組)。
另外值得注意的是，燃料/氧化劑分隔板200的歧道230a、230b、240a、240b以及氧化劑/冷卻劑分隔板300的歧道330a、330b、340a、340b的位置是設置為分別對應，藉由此種設置，當使用燃料/氧化劑分隔板200以及氧化劑/冷卻劑分隔板300組裝並堆疊形成電池(組)時，這些歧道能夠串聯導通，而在電池(組)中發揮供應氣體以及排出氣體的功能。
組裝程序：
共用供應型式氣冷式燃料電池的組裝程序：
圖8所示為共用供應型式燃料電池的單電池的組裝程序示意圖。首先，燃料/氧化劑分隔板200以具有氣體流場250的第一面210與陽極氣體擴散層400連接。接著，膜電極組500以其陽極側連接至陽極氣體擴散層400，而其邊緣則會與位在燃料/氧化劑分隔板200的第一面210上的密封元件(未圖示)相互接觸。再接著，連接陰極氣體擴散層600至膜電極組500的陰極側。最後，氧化劑/冷卻劑分隔板300以第一面310(具有作為空氣流場350的溝槽350b)與陰極氣體擴散層600連接，而膜電極組500的邊緣則會與位在氧化劑/冷卻劑分隔板300的第一面310上的密封元件(未圖示)相互接觸。經由上述的組裝程序，可形成一個共用供應型式氣冷式燃料電池的單電池1000。
在上述的單電池1000中，歧道230a、340a是作為單電池1000的燃料氣體供應歧道，歧道230b、340b是作為單電池1000的燃料氣體排出歧道，歧道240a、330a、240b、330b不用於供應/排出氣體。氣體流場250中的溝槽250b作為燃料的流道，而空氣流場350中的溝槽350b是作為氧化劑/冷卻劑的供應/排出流道，而溝槽350c則是僅作為冷卻劑的供應/排出流道。
此外，本發明可以依據需要的電池數繼續組裝第二個單電池、第三個單電池…以形成電池組。例如，對於第二個單電池而言，是以其氧化劑/冷卻劑分隔板300的第二面320連結至第一個單電池1000的燃料/氧化劑分隔板200的第二面220。而位在第二單電池的氧化劑/冷卻劑分隔板300的第二面320上的密封元件也會與第一單電池1000的燃料/氧化劑分隔板200的第二面220相互接觸。其他的單電池則以與上述第二個單電池串聯第一個單電池1000的方式繼續進行串聯。直到串聯至所需要的電池數，即可完成一共用供應型式電池組的組裝。
獨立供應型式氣冷式燃料電池的組裝程序：
圖9所示為獨立供應型式的單電池的組裝程序示意圖。首先，燃料/氧化劑分隔板200以具有氣體流場250的第一面210與陽極氣體擴散層400連接。接著，膜電極組500以其陽極側連接至陽極氣體擴散層400，而其邊緣則會與位在燃料/氧化劑分隔板200的第一面210上的密封元件(未圖示)相互接觸。接著，連接陰極氣體擴散層600至膜電極組500的陰極側。再接著，燃料/氧化劑分隔板200’以具有氣體流場250’的第一面210’與陰極氣體擴散層600連接，而膜電極組500的邊緣則會與位在燃料/氧化劑分隔板200’的第一面210’上的密封元件(未圖示)相互接觸。
其後，氧化劑/冷卻劑分隔板300以第二面320連結至燃料/氧化劑分隔板200’的第二面220’。此時位在氧化劑/冷卻劑分隔板300的第二面320上的密封元件(未圖示)也會與燃料/氧化劑分隔板200’的第二面220’相互接觸。經由上述的組裝程序，可以形成一個獨立供應型式氣冷式燃料電池的單電池2000。
在上述的單電池2000中，歧道230a、240a’、330a是作為單電池2000的燃料氣體供應歧道，歧道230b、240b’、330b是作為單電池1000的燃料氣體排出歧道，歧道240a、230a’、340a是作為單電池2000的氧化劑氣體供應歧道，歧道240b、230b’、340b是作為單電池2000的氧化劑氣體排出歧道。氣體流場250中的溝槽250b作為燃料的流道，氣體流場250’中的溝槽250b’作為氧化劑的流道，而空氣流場350的溝槽350b、350c則是皆作為冷卻劑的供應/排出流道。
此外，本發明可以依據需要的電池數繼續組裝第二個單電池、第三個單電池…以形成電池組。例如，對於第二個單電池(未圖示)，是以其氧化劑/冷卻劑分隔板300的第一面310連結至第一個單電池2000的燃料/氧化劑分隔板200的第二面210。而位在第二個單電池的氧化劑/冷卻劑分隔板300的第一面310上的密封元件(未圖示)也會與第一個單電池2000的第二面220相互接觸。其他的單電池則以與上述第二個單電池串聯第一個單電池2000的方式繼續進行串聯。直到串聯至所需要的電池數，即可完成一獨立供應型式電池組的組裝。
綜上所述，本發明至少具有下述優點：
(1).本發明僅需藉由使用燃料/氧化劑分隔板200以及氧化劑/冷卻劑分隔板300這兩種分隔板，就能夠依據產品的需求，經由不同的組裝程序而形成獨立供應型式或是共用供應型式的氣冷式燃料電池。
(2).而且，對於獨立供應型式或是共用供應型式的氣冷式燃料電池而言，其所使用的分隔板是可以共通使用的，並不需針對氣體供應型式的不同而個別準備特殊規格的分隔板，因此能夠進一步的減少電池(組)的製造成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、1000、2000．．．單電池
110、500．．．膜電極組
111．．．質子交換膜
112、113．．．觸媒層
120、130．．．氣體擴散層
140、150．．．分隔板
160、170．．．流道
200、200’．．．燃料/氧化劑分隔板
210、210’、310．．．第一面
220、220’、320．．．第二面
230a、230b、240a、240b、330a、330b、340a、340b．．．歧道
250、250’．．．氣體流場
250a、250d、350a、350d．．．肋條
250b、250c、350b、350c．．．溝槽
260．．．氣體進出口薄殼通道
260a．．．第一彎折段
260b．．．氣體進出口
260c．．．第二彎折段
270a、270b、360a、360b．．．螺桿孔
300．．．氧化劑/冷卻劑分隔板
350．．．空氣流場
400．．．陽極氣體擴散層
500．．．膜電極組
600．．．陰極氣體擴散層
圖1所示為單一燃料電池的構造示意圖。
圖2所示為本發明的燃料/氧化劑分隔板的整體示意圖。
圖3所示為燃料/氧化劑分隔板的氣體流場的部分放大的示意圖。
圖4所示為燃料/氧化劑分隔板的氣體進出口薄殼通道部位的放大示意圖。
圖5所示為本發明的氧化劑/冷卻劑分隔板的整體示意圖。
圖6所示為氧化劑/冷卻劑分隔板的空氣流場的部分放大的示意圖。
圖7所示為氧化劑/冷卻劑分隔板的部分側視圖。
圖8所示為本發明的共用供應型式燃料電池的單電池的組裝程序示意圖。
圖9所示為本發明的獨立供應型式的單電池的組裝程序示意圖。
200．．．燃料/氧化劑分隔板
210、310．．．第一面
220、320．．．第二面
250．．．氣體流場
300．．．氧化劑/冷卻劑分隔板
350．．．空氣流場
400．．．陽極氣體擴散層
500．．．膜電極組
600．．．陰極氣體擴散層
1000．．．單電池

Claims (10)

  1. 一種氣冷式燃料電池的組裝方法，其特徵在於：可使用燃料/氧化劑分隔板以及氧化劑/冷卻劑分隔板分別組裝出共用供應型式氣冷式燃料電池或是獨立供應型式氣冷式燃料電池；前述燃料/氧化劑分隔板至少包括：第一面以及位於相反側的第二面；四個歧道，以貫穿前述燃料/氧化劑分隔板的方式設置在前述燃料/氧化劑分隔板上；氣體流場，設置在前述燃料/氧化劑分隔板的前述第一面上，前述氣體流場連接至前述歧道的其中之二；以及氣體進出口薄殼通道，設置於前述氣體流場與前述歧道的連接處，用以將氣體由經連接的前述歧道導入前述氣體流場，並由前述氣體流場導出至另一個經連接的前述歧道，前述氧化劑/冷卻劑分隔板至少包括：第一面以及位於相反側的第二面；四個歧道，以貫穿前述氧化劑/冷卻劑分隔板的方式設置在前述氧化劑/冷卻劑分隔板上；以及空氣流場，設置在氧化劑/冷卻劑分隔板的前述第一面以及前述第二面上，前述燃料/氧化劑分隔板的前述四個歧道以及前述氧化劑/冷卻劑分隔板的前述四個歧道於組裝時具有對應的位置，於組裝共用供應型式氣冷式燃料電池時，包括：使前述燃料/氧化劑分隔板的前述第一面連接於陽極氣體擴散層；使前述陽極氣體擴散層連接於膜電極組的陽極側；使膜電極組的陰極側連接於陰極氣體擴散層；以及使前述陰極氣體擴散層連接於前述氧化劑/冷卻劑分隔板的前述第一面，藉此形成一個共用供應型式氣冷式燃料電池的單電池，於組裝獨立供應型式氣冷式燃料電池時，包括：使第一前述燃料/氧化劑分隔板的前述第一面連接於陽極氣體擴散層；使前述陽極氣體擴散層連接於膜電極組的陽極側；使膜電極組的陰極側連接於陰極氣體擴散層；使前述陰極氣體擴散層連接於第二前述燃料/氧化劑分隔板的前述第一面；以及使第二前述燃料/氧化劑分隔板的前述第二面連接於前述氧化劑/冷卻劑分隔板的前述第二面，藉此形成一個獨立供應型式氣冷式燃料電池的單電池。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的氣冷式燃料電池的組裝方法，其中前述燃料/氧化劑分隔板以及前述氧化劑/冷卻劑分隔板的材質為金屬，且前述燃料/氧化劑分隔板以及前述氧化劑/冷卻劑分隔板是利用沖壓成形的方式所形成。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的氣冷式燃料電池的組裝方法，其中藉由沖壓前述燃料/氧化劑分隔板以及前述氧化劑/冷卻劑分隔板的本體，以於前述燃料/氧化劑分隔板以及前述氧化劑/冷卻劑分隔板的前述第一面以及前述第二面上形成多個溝槽與多個肋部，前述燃料/氧化劑分隔板的前述第一面上的前述溝槽作為前述氣體流場，以及前述氧化劑/冷卻劑分隔板的前述第一面以及前述第二面上的前述溝槽作為前述空氣流場。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的氣冷式燃料電池的組裝方法，其中於前述燃料/氧化劑分隔板中，前述第一面的前述肋部頂面所定義的平面與設置有前述歧道部位的前述第一面具有段差，以形成在組裝時可以設置密封元件的空間。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的氣冷式燃料電池的組裝方法，其中於前述氧化劑/冷卻劑分隔板中，前述第一面的前述肋部頂面所定義的平面與設置有前述歧道部位的前述第一面具有段差，且前述第二面的前述肋部頂面所定義的平面與設置有前述歧道部位的前述第二面具有段差，以形成在組裝時可以設置密封元件的空間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的氣冷式燃料電池的組裝方法，其中前述氣體流場的形狀包括直條形、蛇形、Z形或是鋸齒形。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的氣冷式燃料電池的組裝方法，其中前述空氣流場包括由前述氧化劑/冷卻劑分隔板的一端部至另一端部的直條形流道。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的氣冷式燃料電池的組裝方法，其中更包括密封元件，前述密封元件設置於前述燃料/氧化劑分隔板與前述膜電極組之間、前述氧化劑/冷卻劑分隔板之間，或是前述燃料/氧化劑分隔板與前述氧化劑/冷卻劑分隔板之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的氣冷式燃料電池的組裝方法，其中更包括將共用供應型式氣冷式燃料電池的單電池多個串聯，以形成共用供應型式氣冷式燃料電池的電池組，於進行前述單電池的串聯時，以單電池的前述燃料/氧化劑分隔板的前述第二面連接下一個單電池的前述氧化劑/冷卻劑分隔板的前述第二面。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的氣冷式燃料電池的組裝方法，其中更包括將獨立供應型式氣冷式燃料電池的單電池多個串聯，以形成獨立供應型式氣冷式燃料電池的電池組，於進行前述單電池的串聯時，以單電池的第一前述燃料/氧化劑分隔板的前述第二面連接下一個單電池的前述氧化劑/冷卻劑分隔板的前述第一面。
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