[发明专利]应用于燃料电池中的波浪型集电板的制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于燃料电池领域中整合于模拟板(flow board)上的集电板制造方法，特别是有关于一种具备高抗甲醇性、高机械强度、较佳的燃料流动效能以及低加工成本的波浪型模拟板与整合于模拟板上的集电板制造方法。

背景技术

如熟习该领域者所知，直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell，简称为DMFC)是一种利用稀释甲醇水溶液作为燃料，通过电化学程序将化学能转换成电力的发电装置。与传统的发电方式相较，直接甲醇燃料电池具有低污染、低噪音、高能量密度以及较高的能量转换效率等优点，是具有前瞻性的干净能源，可应用的领域包括家用发电系统、不断电系统、电子产品、运输工具、军用设备、太空工业等。

直接甲醇燃料电池的运作原理是以甲醇水溶液在阳极触媒层进行氧化反应，产生氢离子(H⁺)、电子(e^-)以及二氧化碳(CO₂)，其中氢离子经由电解质传递至阴极，电子则经由外部电路传递至阴极，此时供给阴极端的氧气会与氢离子及电子在阴极触媒层进行还原反应，并产生水。燃料电池一般皆由多个基本单元所组成。由于每个基本单元所能提供的电压很小，因此在应用时必须串联多的基本单元，以达到所需要的操作电压输出。

在直接甲醇燃料电池组件的模块结构中，通常包括有集电板以及模拟板，分别扮演着不同重要的角色，其中集电板负责收集电化学反应所产生的电子，而模拟板则是负责燃料流动的分布与控制。过去，在模拟板的部分皆着重在流道的设计，使燃料能够顺利通过流道，而流入膜电极组(membrane electrodeassembly，MEA)。

公知的模拟板通常是以石墨或是以玻璃纤维板，如FR4、FR5，等材料做为基材，并需以计算机化数值控制(Computer Numerical Control，简称为CNC)车床铣削技术制作而成，其缺点是CNC车床铣削制作的产能低、而加工成本高，且公知以石墨、FR4或FR5等材质为基材的模拟板机械性质普遍不佳、体积又大等种种因素皆不利于燃料电池的量产规模与普及化应用。

由此可知，好的模拟板设计除了在材质选择上必须耐燃料电池的气液燃料及其反应物的化学性腐蚀之外，尚需具有高机械性、低加工成本以及可快速大量生产的要求，而公知的模拟板不论在材质上或是在制作方法上均有进一步改善与改进的空间。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在提供一种整合于模拟板上的集电板制造方法，可改善前述公知技艺的缺点。

根据本发明的较佳实施例，本发明提供一种应用于燃料电池中的波浪型集电板的制造方法，首先，提供一抗腐蚀及抗氧化的集电层，接着于该集电层的第一表面上覆盖一遮蔽膜，接着于该集电层的第二表面上电镀形成一导电层，接着于该导电层上覆盖一干膜，其中该干膜定义出该集电板的形状与大小，接着蚀刻掉未被该干膜覆盖的该导电层，接着去除该干膜与该遮蔽膜，接着于该集电层的第二表面上贴附一保护层，以保护该导电层，接着进行一裁切工艺，形成该集电板，最后将该集电板冲压成波浪状，使其具备流道功能。

根据本发明的较佳实施例，其中该集电层包含有不锈钢、碳、石墨非金属材料、金、白金、银、铝、铬、钛、镉金属或前述金属的金属氧化物。该导电层包含有铜、金属氧化物、金属合金、金、白金、银、碳或石墨。该保护层包含有电着漆、不锈钢、铝、铬、钛、镉金属、前述金属的金属氧化物、合金、高分子材料、含硅氧烷分子链材料及陶瓷材料。

附图说明

图1绘示的是本发明较佳实施例波浪型模拟板的俯视示意图。

图2绘示的是本发明所使用的模具的分解示意图。

图3绘示的是本发明另一较佳实施例定义有波浪型流道的集电板示意图。

图4是图3中的集电板与板体基材结合后的形态示意图。

图5至图13绘示的是本发明较佳实施例的波浪型集电板制作方式。

符号说明：

10  波浪型模拟板        11   板体基材

12  流道反应区          12a  流道反应区

12b 流道反应区          12c  流道反应区

12d 流道反应区          14   穿越区

16  穿越区              20   模具

21  定位环              22   注入口衬套

23  导销                24   膜仁