[发明专利]燃料电池系统及其燃料电池模块

说明书

技术领域

本发明是有关于一种燃料电池装置，特别是有关于一种可强化内部元件间接触力的燃料电池模块。

背景技术

习知流场板乃是指一种可用以承载、传输、分割和/或分配一种或多种流体的结构，这里所指的流体是为广义的泛称，其可为任何能由空间中的一位置流动至另一位置的物质。举例而言，前述流体可包含空气、气体、液体或具有黏性的流体等，该物质可由空间中的任一位置流动或移动至另一位置。

习知流场板例如可被应用在燃料电池中，用以传输、导引和/或分配一或多种燃料，前述燃料是指可用以产生电力的液态或气态物质。图1揭露一种习知的燃料电池装置，例如为一质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)的单电池结构400，其主要包含有一膜电极组410(membrane electrode assembly，MEA)、两个气体扩散层405、406(gas diffusion layer，GDL)以及两个流场板401、402(fluid flow plate)。如图1所示，前述膜电极组410是夹在气体扩散层405、406之间，膜电极组410和气体扩散层405、406则是夹在流场板401、402之间，其中流场板401、402上可形成有一或多个流道(例如流道403、404)，一反应流体可流经前述每一个流道。举例而言，前述膜电极组410可包含一质子交换膜409(proton exchange membrane，PEM)、一阳极(anode)触媒层407以及一阴极(cathode)触媒层408，其中触媒层407、408通常具有铂或铂合金等成份，以利于燃料电池进行电化学反应(electrochemical fuel cell reactions)。

传统的燃料电池在某些情况下会由于其内部元件之间的接触力不足而造成电极或其它元件间的接触不良，如此将导致燃料电池的整体效能不佳。有鉴于此，如何强化燃料电池内部元件之间的接触力以提升燃料电池的效能始成为一重要的课题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种燃料电池模块。

本发明的一实施例提供一种燃料电池模块，包括一膜电极组、两个气体扩散层、两个集电元件、两个密封元件以及一流场板。前述气体扩散层分别耦合于膜电极组的相反侧，集电元件与前述气体扩散层和密封元件相互耦合。前述流场板耦合于膜电极组的一第一侧并且具有一流道，其中流道的一暴露侧与膜电极组中的薄膜相互耦合。前述膜电极组、气体扩散层、集电元件以及密封元件的其中至少一者形成有一非平面结构，且至少一部分的非平面结构在组装过程中被压平。

本发明的一实施例还提供一种燃料电池模块，包括一膜电极组、两个气体扩散层、两个集电元件、两个密封元件以及一流场板。前述膜电极组具有至少一薄膜，用以进行燃料电池反应。前述气体扩散层分别耦合于膜电极组的相反侧。前述集电元件分别与气体扩散层相互耦合。前述密封元件，分别与集电元件相互耦合。前述流场板耦合于膜电极组的一第一侧，其中气体扩散层的至少其中一者、集电元件的其中一者以及密封元件的至少其中一者是位于膜电极组的第一侧以及流场板之间。前述流场板具有一流道，其中流道的一暴露侧与膜电极组中的薄膜相互耦合。在前述膜电极组、气体扩散层、集电元件以及密封元件组装之前，集电元件的其中至少一者形成有一非平面结构，且至少一部分的非平面结构在燃料电池模块的组装过程中被压平。

本发明的又一目的在于提供一种燃料电池系统。

本发明的一实施例还提供一种燃料电池系统，包括一支架以及多个燃料电池模块，其中支架是用以作为燃料电池系统的一支撑结构。前述支架具有一通道以提供一流体，此外每个燃料电池模块的一侧边固定于支架上，且前述燃料电池模块以辐射状的方式配置于支架周围。

根据本发明，在燃料电池模块内部的一或多个元件上形成有非平面结构，借此可使燃料电池模块在组装时或组装后产生一接触力。于一实施例中，在集电元件或其它元件上可形成有一朝膜电极组方向凸出的弧状或多边形结构，在系统设计、实际应用或其它因素配合下，前述接触力确实可强化元件间的导电性、导电的均匀性和/或在长时间使用下的可靠度。此外，于一实施例中还提供一种燃料电池系统，其主要包括有一支架和/或一底座，用以承载多个燃料电池模块，不仅具有体积小以及组装容易等优点，且可广泛地应用在电子产品、车辆、军用设备或航天工业等各种不同领域中。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合所附附图做详细说明。

附图说明

图1表示一习知燃料电池的示意图；