專利名稱：Pem燃料電池及更換pem燃料電池薄膜電極組的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種質(zhì)子交換薄膜燃料電池，尤指一種應(yīng)用在質(zhì)子交換薄膜燃料電池中具有鍵的雙極板，及利用在雙極板上所設(shè)的鍵來(lái)快速、安全地拆卸、修理或更換質(zhì)子交換薄膜燃料電池中損壞的薄膜電極組的方法。
前述PEM燃料電池是使用聚合物膜，例如以Nafion薄膜為電解液、白金為催化劑，并利用氫氣及氧/空氣的化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電力。由于PEM燃料電池的工作溫度接近于80℃，因此其可使用在家庭及汽車上，其中某些小電池還可使用在可隨身攜帶的設(shè)備中。
PEM燃料電池是使用氫氣及氧/空氣的反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電力，屬于干凈能源，并且其因反應(yīng)生成的廢棄物只有水和熱氣，并無(wú)任何其他危害環(huán)境或生物的化學(xué)或物理廢棄物，以及需如同其他形式的能源付出高成本及復(fù)雜程序的處理。當(dāng)PEM電池運(yùn)作時(shí)，唯一的噪音是由系統(tǒng)的風(fēng)扇所產(chǎn)生，但該噪音問(wèn)題是極易被解決的，例如使用加壓空氣槽，即不會(huì)產(chǎn)生噪音。
傳統(tǒng)的PEM燃料電池7，如

圖13至圖15所示，主要包含有多片具有相同尺寸的距形(例如四方形)雙極板74，一對(duì)電流集流器72、73，及一對(duì)端板70、71。其中每一片雙極板74都設(shè)有同軸向的一對(duì)穿孔28，如圖16所示，該穿孔28供一對(duì)導(dǎo)引桿60穿設(shè)并使多片雙極板74以垂直、豎立的方式堆疊在一起。一對(duì)導(dǎo)引桿60用于導(dǎo)引多片雙極板74以利于組裝雙極板74，且該一對(duì)導(dǎo)引桿60也穿過(guò)端板70、71中所設(shè)的穿孔58并露出其兩端頭。前述堆疊的多片雙極板74在其兩外側(cè)分別設(shè)有作為正、負(fù)極用的電流集流器72、73，及在電流集流器72、73的兩外側(cè)分別設(shè)有端板70、71。利用均勻分布在多片雙極板74及電流集流器72、73外周的多根螺桿16穿伸在前述一對(duì)端板70、71之間，并在各螺桿16的兩端頭分別鎖上螺帽17，從而可將前述多片雙極板74、電流集流器72與73、金屬端板70與71壓制、鎖接成一體，如圖13所示。前述多根均勻分布的螺桿16可確保壓力均衡。
如圖13至圖15所示，在端板70的穿孔57A處設(shè)有氫氣入口18A，在穿孔57B處設(shè)有氧/空氣入口18B；在另一端板71的穿孔157A(平行于前述穿孔57A)處設(shè)有氫氣出口19A，在穿孔157B處設(shè)有氧/空氣出口19B。在前述每一片雙極板74左右兩側(cè)的表面741、742處設(shè)有S形凹槽743，該凹槽743作為氣體通道，而前述的雙極板74也設(shè)有同軸向的穿孔57A以作為氫氣氣體通道，穿孔57B則作為氧/空氣的通道，如圖16至圖18所示，以氫氣為例，將氫氣從端板70的氫氣入口18A進(jìn)入，經(jīng)雙極板74的穿孔57A及相對(duì)應(yīng)的氣體通道743而從出口19A排出。
事實(shí)上，PEM燃料電池7還包含有多個(gè)薄膜電極組(Membrane ElectrodeAssembly，MEA)，該薄膜電極組為具有兩碳極壓在質(zhì)子交換薄膜每一邊上的復(fù)合元件。如圖16至圖18所示，這些薄膜電極組45被放置在兩雙極板74之間。另為防止氣體泄漏或氫氣與氧/空氣相混而造成燃料電池操作不良，在薄膜電極組45與雙極板74間放置有防漏墊片41(gasket)，以確保燃料電池的操作正常。如圖16所示，每個(gè)雙極板74的一側(cè)表面(左側(cè)表面741)設(shè)有s形凹槽743作為氫氣流動(dòng)通道，圖中虛線箭頭顯示氫氣在雙極板中的流動(dòng)方向，如圖17所示。而氧/空氣在雙極板74另一側(cè)表面(右側(cè)表面742)的S形凹槽743流動(dòng)，其流動(dòng)方向如實(shí)線箭頭所示，如圖18所示。因此，每一薄膜電極組45(MEA)有氫氣及氧/空氣在其兩側(cè)流動(dòng)，借助于薄膜電極組45上觸媒催化劑的作用將氫氣及氧氣(或空氣中的氧氣)結(jié)合成水并產(chǎn)生電力。圖16中所示的是單一薄膜電極組45及相鄰雙極板74的結(jié)構(gòu)圖，但在靠近前述電流集流器72、73的兩雙極板的側(cè)表面則未放置薄膜電極組，因此兩雙極板在接觸電流集流器72、73的表面上并無(wú)凹槽743設(shè)計(jì)，此屬于傳統(tǒng)技術(shù)，在此不再加以詳細(xì)描述。
為了便于說(shuō)明傳統(tǒng)PEM燃料電池7，省略所有薄膜電極組45、防漏墊片41及前述在雙極板74表面的凹槽743。有關(guān)PEM燃料電池中雙極板及薄膜電極組的詳細(xì)構(gòu)成，請(qǐng)參考美國(guó)第5,484,666號(hào)專利案、第6,190,793號(hào)專利及第6,207,312號(hào)專利。
每一電池的薄膜電極組45與雙極板74都為導(dǎo)電物質(zhì)，每一電池的導(dǎo)電電流將借由電流集流器72、73連接與聚集。燃料電池7的雙極板74的數(shù)量及面積大小決定于輸出瓦特?cái)?shù)。由于傳統(tǒng)的PEM燃料電池7的結(jié)構(gòu)、運(yùn)作功能已為大眾所熟知，故不再多加贅述。
傳統(tǒng)的PEM燃料電池在運(yùn)作過(guò)程中，常因一個(gè)或一個(gè)以上的薄膜電極組45發(fā)生問(wèn)題而需更換。當(dāng)問(wèn)題發(fā)生時(shí)，必須拆卸至少在端板70、71其中一側(cè)的每一螺帽17，使原組裝狀態(tài)呈現(xiàn)未鎖定的松散狀態(tài)，進(jìn)一步分離70、71及電流集流器72、73，再一片片地將雙極板74、薄膜電極組45及防漏墊片41從導(dǎo)引桿60處抽出，直至將有缺陷或損壞的薄膜電極組分離出。其后更換新的薄膜電極組至原位置后，必須再逐一將先前其他分離好的雙極板27、薄膜電極組45及防漏墊片41一片片地套入到導(dǎo)引桿60中，最后鎖定原拆卸下來(lái)的螺帽17在螺紋桿16，這樣才可完成重新組合的程序。
然而，在前述拆卸及重新組合的過(guò)程中，會(huì)有種種問(wèn)題發(fā)生，例如，因雙極板、薄膜電極組及防漏墊片的錯(cuò)誤結(jié)合，而導(dǎo)致氫氣泄漏的嚴(yán)重后果。再者在前述繁鎖的拆卸、重組過(guò)程中，極易碰撞、損害原先是好的且極其昂貴的薄膜電極組。另外，這種為了更換損壞的薄膜電極組所進(jìn)行的拆卸、重新組合過(guò)程，只能在制造廠或維修廠進(jìn)行，因而整個(gè)燃料電池必須送修，從而造成使用者的不便及浪費(fèi)時(shí)間。
前述美國(guó)專利第6,190,793號(hào)中主要公開(kāi)了一種壓縮組件及拉力元件，其主要是用于加強(qiáng)鎖定及壓制堆疊的多片雙極板，并未對(duì)前述更換損壞的薄膜電極組所進(jìn)行的拆卸及重新組合所存在的缺失提供解決方法。同時(shí)，前述美國(guó)第6,207,312號(hào)專利也只公開(kāi)了一種創(chuàng)新的PEM燃料電池內(nèi)部氣體通道的設(shè)計(jì)，也未對(duì)前述更換損壞薄膜電極組在拆卸及重新組合時(shí)的缺失提供解決方法。
另外，就傳統(tǒng)的PEM燃料電池而言，當(dāng)端板由金屬材料制成時(shí)，可選擇性的配置電流集流器，換言之，電流集流器并非為必備的元件；當(dāng)端板由非金屬材質(zhì)制成時(shí)，才為必備的元件。
本發(fā)明中的PEM燃料電池主要包含有一對(duì)具有多個(gè)可供鎖定裝置穿設(shè)的穿孔的端板、至少兩組雙極板組及數(shù)個(gè)用于鎖定一對(duì)端板及至少兩組雙極板組的鎖定裝置，其中，每一個(gè)雙極板組包含有若干雙極板、薄膜電極組及防漏墊片，所述雙極板組設(shè)在所述端板之間，其特征在于所述雙極板至少為兩種不同型式的雙極板且每一個(gè)雙極板的側(cè)邊至少向外延伸有一個(gè)鍵，且該健至少具有一個(gè)穿孔，并且所述各雙極板組的鍵為錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，當(dāng)任一雙極板組其中的一片薄膜電極組損壞而需要更新時(shí)，可借助于其他雙極板組的鍵提供螺桿分段鎖定，以便分離出包含有前述損壞的薄膜電極組的雙極板組，以更換損壞的薄膜電極組。
本發(fā)明中更換PEM燃料電池薄膜電極組的方法，當(dāng)需要更換損壞的薄膜電極組時(shí)，利用分段鎖定方式施以一壓力在包含有欲更換的薄膜電極組的雙極板組所鄰接的雙極板組上，用以支撐住不需更換的雙極板組，使好的雙極板、薄膜電極組及防漏墊片留在原有位置而無(wú)須移動(dòng)，僅分離包含有欲更換的薄膜電極組的雙極板組，從而抽換損壞的薄膜電極組，因此可節(jié)省傳統(tǒng)燃料電池的拆卸與重新組合時(shí)間，以及避免可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤結(jié)合所導(dǎo)致氫氣泄漏的嚴(yán)重后果，進(jìn)一步避免碰撞而損壞原先好且昂貴的薄膜電極組。
本發(fā)明中的雙極板至少在其兩側(cè)邊上分別設(shè)有一個(gè)鍵，且該鍵至少具有一個(gè)穿孔，該雙極板構(gòu)成雙極板組的單元，當(dāng)任一雙極板組其中一片薄膜電極組損壞而需更新時(shí)，借助于雙極板中的鍵提供螺桿分段鎖定，從而分離包含有前述損壞的薄膜電極組的雙極板組，以更換損壞的薄膜電極組。
前述雙極板所設(shè)的鍵不會(huì)影響燃料電池的性能，而且雙極板所設(shè)的鍵具有散熱功能，可在燃料電池運(yùn)作期間增進(jìn)熱交換，從而可將熱度釋放至周圍的空氣中，有助于保持燃料電池內(nèi)部的溫度在操作范圍內(nèi)。
前述更換PM燃料電池薄膜電極組的方法，在雙極板組數(shù)量增加時(shí)，更加顯示出可節(jié)省大量的更換時(shí)間。
前述更換PEM燃料電池雙極板的方法，可使使用者到場(chǎng)服務(wù)，而無(wú)需將整個(gè)燃料電池送回工廠維修。
圖1是本發(fā)明中燃料電池第一實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖，示出了由多根螺桿鎖定、結(jié)合的端板、電流集流器及多個(gè)雙極板組。
圖2是圖1中所示燃料電池的右視圖；圖3是本發(fā)明中雙極板的側(cè)視圖；圖4是本發(fā)明中雙極板設(shè)置鍵在位置變化后的另一狀態(tài)圖；圖5是本發(fā)明中雙極板設(shè)置鍵在位置變化后的又一狀態(tài)圖；圖6是第一具體實(shí)施例在更換燃料電池中損壞薄膜電極組時(shí)所呈現(xiàn)分離包含有損壞薄膜電極組的雙極板的分解圖；圖7是本發(fā)明中燃料電池第二實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明中燃料電池第三實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8中所示燃料電池的右視圖；圖10是本發(fā)明中第三實(shí)施例在更換燃料電池中損壞薄膜電極組時(shí)所呈現(xiàn)分離包含有損壞薄膜電極組的雙極板的分解圖；圖11是本發(fā)明中雙極板呈六角形的實(shí)施例圖；圖12是本發(fā)明中雙極板呈八角形的實(shí)施例圖；圖13是傳統(tǒng)燃料電池的立體圖，示出了由多根螺桿鎖定、結(jié)合的端板、電流集流器及多片雙極板；
圖14是圖13中所示燃料電池的前視圖；圖15是圖13中所示燃料電池的右視圖；圖16是圖13中所示燃料電池的雙極板、防漏墊片及薄膜電極組的分解圖，示出了氫氣及氧氣/空氣氣體的流向；圖17是圖13中所示燃料電池雙極板左側(cè)表面的結(jié)構(gòu)平面圖；圖18是圖13中所示燃料電池雙極板右側(cè)表面的結(jié)構(gòu)平面圖。
如圖1所示，本發(fā)明中第一具體實(shí)施例的PEM燃料電池1主要包含有端板10、11，電流集流器12、13，第一雙極板組21，第二雙極板組22，第三雙極板組23，第四雙極板組24，第五雙極板組25，第六雙極板組26，多根螺桿16，多個(gè)螺帽17，及一對(duì)導(dǎo)引桿60。其中，端板10、11為對(duì)稱性結(jié)構(gòu)且可由金屬或非金屬材質(zhì)制成，該端板10、11均均勻分布有十六個(gè)用于穿設(shè)上述十六根螺桿16的穿孔，同時(shí)設(shè)有一對(duì)用于穿設(shè)導(dǎo)引桿60的穿孔58，另外在端板10中所設(shè)的穿孔57A與氫氣氣體入口18A相螺設(shè)，而穿孔57B與氧/空氣氣體入口18B相螺設(shè)。至于端板11，則設(shè)有用于螺接氫氣氣體出口19A和氧氣/空氣氣體出口19B的穿孔157A、157B，如圖2所示，氣體入口18A、18B及氣體出口19A、19B具有如圖13中所示傳統(tǒng)PEM燃料電池7的氣體入口18A、18B及氣體出口19A、19B的功能。
電流集流器12、13也如同如圖13中所示燃料電池7的電流集流器72、73的功能。
在本發(fā)明的第一具體實(shí)施例中，雙極板組21、22、23、24、25、26中的每一個(gè)雙極板組均包括有四片雙極板14，但在實(shí)際應(yīng)用上，設(shè)計(jì)者可依需要而改變電池中雙極板組數(shù)目或雙極板組中雙極板的數(shù)目。在該實(shí)施例中，為便于說(shuō)明，特省略所有薄膜電極組、防漏墊片及設(shè)在雙極板表面的凹槽，但這些省略的元件均是本發(fā)明實(shí)施例中不可缺少的元件。
如圖1所示，將導(dǎo)引桿60穿過(guò)上述疊置排列在一起的第一雙極板組21、第二雙極板組22、第三雙極板組23、第四雙極板組24、第五雙極板組25及第六雙極板組26中位于同軸線上穿孔28，使各雙極板組串接在一起，之后再在外側(cè)依序串接電流集流器12、13及端板10、11，使導(dǎo)引桿60的兩端頭都露出在端板10、11之外。
前述第一雙極板組21由四片如圖3所示的雙極板14以垂直、豎立方式排列組成。該雙極板14除具有相同于傳統(tǒng)PEM燃料電池中的一對(duì)穿孔28、氣體入口18A、18B及氣體出口19A、19B之外，主要是在其四方形雙極板的左側(cè)邊分別向外延伸有兩個(gè)鍵32及在相對(duì)的右側(cè)邊也向外延伸有兩個(gè)鍵32，并在每一個(gè)鍵32上均設(shè)有一個(gè)穿孔33，利用雙極板14可構(gòu)成第一雙極板組21。至于第三雙極板組23與第五雙極板組25的構(gòu)成，與第一雙極板組21相同。另外，在雙極板14上位于同一側(cè)的兩個(gè)鍵32也可合并成一個(gè)鍵32，如圖5所示。
第二雙極板組22類似于第一雙極板組21，但該第二雙極板組22的鍵32是錯(cuò)開(kāi)與第一雙極板組21的鍵32，如圖4所示，至于第四雙極板組24及第六雙極板組26的構(gòu)成，與第二雙極板組22相同。
由于串接的各雙極板組在同一方向上的鍵32的穿孔33都位于同一軸向上且分別各自對(duì)準(zhǔn)在端板10、11上所設(shè)的穿孔，因此每一螺桿16即可穿過(guò)端板10、11及位于端板10、11間的每一雙極板組的鍵32，最后借助于鎖上螺帽17在各螺桿16的兩端頭，從而將端板10與11、電流集流器12及各雙極板組壓制、鎖接成一體，如圖1所示。
將前述氣體入口18A接上氫氣供給源、及氣體入口18B接上氧氣或空氣供給源，本發(fā)明中PEM燃料電池1即可因反應(yīng)而產(chǎn)生水及電力的運(yùn)作，其原理相同于傳統(tǒng)的燃料電池，在此不再贅述。
下面結(jié)合圖1、圖3、圖4及圖6，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明中應(yīng)用鍵來(lái)更換損壞的薄膜電極組的方法。
當(dāng)假設(shè)檢查出位于第二雙極板組22中間兩片雙極板14A、14B間的薄膜電極組為損壞而需要更新時(shí)，可利用本發(fā)明中的鍵32將欲鎖定的雙極板組21及23-26以適合長(zhǎng)度的螺桿16A、16B及螺帽17加以鎖定，借此以分離出包含有損壞的薄膜電極組的第二雙極板組22，如圖6所示，從而進(jìn)行更換或修補(bǔ)。因此，損壞的薄膜電極組便可簡(jiǎn)單、迅速地被更換并重新組合，使PEM燃料電池得以重新正常操作。
以下接著說(shuō)明本發(fā)明中的第二具體實(shí)施例如圖7中所示的PEM燃料電池1不同于前述第一實(shí)施例中的地方是圖7中的雙極板是采用圖4及圖5中所示的雙極板14及雙極板14中的鍵除采用左右方向配置外，還采用上下配置的方式，由圖7可知，本發(fā)明中的燃料電池具有多樣的變化性。
接下來(lái)對(duì)本發(fā)明中的第三實(shí)施例進(jìn)行具體說(shuō)明如圖8和圖9所示，該P(yáng)EM燃料電2與前述電池1的不同點(diǎn)在于圖8中所示的燃料電池2是將多根螺桿16直接穿過(guò)端板10、第一至第六雙極板組21-26(包含薄膜電極組及防漏墊片)及端板11，再利用對(duì)應(yīng)數(shù)目的螺帽17將整個(gè)燃料電池2鎖定成一體。由于金屬螺桿16是直接穿過(guò)端板10、11及各雙極板組，為防止短路，各螺桿16在其外部必須包覆有絕緣物質(zhì)(圖中未示出)。另外，當(dāng)此型式中的端板10、11由金屬材質(zhì)制成時(shí)，可在其一側(cè)邊上分別加設(shè)一螺孔80、81，作為連接電流輸出的導(dǎo)線之用，故此種型式的燃料電池2無(wú)須如同前述燃料電池1而設(shè)置電流集流器12、13。
進(jìn)一步而言，圖8中的PEM燃料電池2是借助于前述疊置排列在一起的第一雙極板組21、第二雙極板組22、第三雙極板組23、第四雙極板組24、第五雙極板組25及第六雙極板組26位于同軸線上的穿孔29，如圖10所示，使各雙極板組串接在一起之后再在外側(cè)依序串接端板10、11，使導(dǎo)引桿60的兩端頭都露出在端板10、11之外，因此，每一螺桿16即可穿過(guò)端板10、11上所設(shè)對(duì)應(yīng)的穿孔，最后將螺帽17鎖合在各螺紋桿16的兩端頭，從而將端板10、11及各雙極板組壓制、鎖接成一體。
下面依據(jù)圖8、圖9及圖10來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明利用本發(fā)明中的鍵來(lái)更換損壞的薄膜電極組的方法。
當(dāng)假設(shè)檢查出位于第三雙極板組23中間兩片雙極板14A、14B間的薄膜電極組為損壞而需要更新時(shí)，可利用本發(fā)明中的鍵32將欲鎖定的雙極板組21、22及24-26以適合長(zhǎng)度的螺桿16C、16D及螺帽17加以鎖定，借此以分離出有損壞的薄膜電極組的第三雙極板組23，如圖10所示，并進(jìn)行更換或修補(bǔ)。因此損壞的薄膜電極組便可簡(jiǎn)單、迅速地被更換并重新組合，使PEM燃料電池得以重新正常操作。
依據(jù)前述第一及第二具體實(shí)施例，借助于本發(fā)明中的鍵來(lái)拆卸燃料電池雙極板組的程序，可歸納出下列更換損壞薄膜電極組的方法1.拆卸欲鎖定雙極板組的鍵的螺桿。
2.使用適當(dāng)長(zhǎng)度的螺桿及螺帽將欲鎖定的雙極板組固定。
3.拆卸剩余的螺桿及螺帽并分離包含損壞薄膜電極組的雙極板組。
4.更換損壞的薄膜電極組。
前述各程序可視需要加以調(diào)整，本發(fā)明不予嚴(yán)格限制。在完成損壞的薄膜電極組的更新后，反向前述拆卸程序，即可達(dá)到重新組合的目的。
依據(jù)前述第三具體實(shí)施例，借助于本發(fā)明中的鍵來(lái)拆卸燃料電池雙極板組的程序，可歸納出下列更換損壞薄膜電極組的方法1.使用適當(dāng)長(zhǎng)度的螺桿及螺帽將無(wú)須更換薄膜電極組的雙極板組固定。
2.拆卸原先存在的螺桿及螺帽并分離出包含有損壞薄膜電極組的雙極板組。
3.更換損壞的薄膜電極組。
前述各程序可視需要加以調(diào)整，本發(fā)明不予嚴(yán)格限制。在完成損壞的薄膜電極組更新后，反向前述拆卸程序，即可達(dá)到重新組合的目的。
每一雙極板組的雙極板數(shù)量也可因應(yīng)使用者瓦特?cái)?shù)的需求而有不同的變化。當(dāng)雙極板組的雙極板數(shù)量越多而越厚時(shí)，借用螺桿及螺帽鎖定的壓力就越大，從而使雙極板組受到高壓力而壓制。
前述各鍵的位置相當(dāng)重要，在前述各實(shí)施例中，借助于多個(gè)鍵的設(shè)計(jì)可使壓力分散至整個(gè)雙極板而不會(huì)只存在于某單一鍵的區(qū)域。因此，每個(gè)雙極板所具有的大小、位置及數(shù)目，可視設(shè)計(jì)者的需求而定，例如，雙極板14可進(jìn)一步如圖11所示而呈六角形體，該雙極板14至少設(shè)有兩個(gè)向外延伸的鍵32，且每一鍵32具有至少一個(gè)穿孔33；或者，雙極板14可如圖12所示呈八角形，且至少設(shè)有兩個(gè)向外延伸的鍵32，且每一個(gè)鍵32至少具有一個(gè)穿孔33。
前述各種狀態(tài)的雙極板的鍵的位置是用于平衡壓力，當(dāng)更換損壞的雙極板時(shí)，施在該鍵的壓力越高，雙極板就越能獲得固定。
前述雙極板所設(shè)的鍵不會(huì)影響燃料電池的性能，而且雙極板所設(shè)的鍵如同鰭片般地具有散熱功能，可在燃料電池運(yùn)作期間增進(jìn)熱交換，進(jìn)一步將熱度釋放至周圍空氣中，有助于保持燃料電池內(nèi)部的溫度操作范圍。
前述更換PEM燃料電池薄膜電極組的方法，在雙極板組數(shù)量增加時(shí)，更加突出可節(jié)省大量的更換時(shí)間。
前述更換PEM燃料電池薄膜電極組的方法，可提供最終使用者到場(chǎng)服務(wù)而不需將整個(gè)燃料電池送回工廠維修。
本發(fā)明并不限定端板材質(zhì)，當(dāng)端板為金屬材質(zhì)時(shí)，可配置電流集流器，但也可不須配置電流集流器。當(dāng)端板為非金屬材質(zhì)時(shí)，電流集流器為必備的元件。同時(shí)，本發(fā)明也不限定雙極板中鍵的數(shù)量或雙極板的幾何形狀。凡是依據(jù)本發(fā)明中的設(shè)計(jì)精神所作出的等效變化或修飾均應(yīng)認(rèn)為落入本發(fā)明中的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種PEM燃料電池，主要包含有一對(duì)具有多個(gè)可供鎖定裝置穿設(shè)的穿孔的端板、至少兩組雙極板組及數(shù)個(gè)用于鎖定一對(duì)端板及至少兩組雙極板組的鎖定裝置，其中，每一個(gè)雙極板組包含有若干雙極板、薄膜電極組及防漏墊片，所述雙極板組設(shè)在所述端板之間，其特征在于所述雙極板至少為兩種不同型式的雙極板且每一個(gè)雙極板的側(cè)邊至少向外延伸有一個(gè)鍵，且該健至少具有一個(gè)穿孔，并且所述各雙極板組的鍵為錯(cuò)開(kāi)設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的PEM燃料電池，其特征在于所述端板、雙極板、薄膜電極組及防漏墊片進(jìn)一步設(shè)有可供導(dǎo)引桿穿設(shè)的穿孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的PEM燃料電池，其特征在于所述鎖定裝置為螺桿及螺帽或其他具有類似功能的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的PEM燃料電池，其特征在于所述端板由金屬材質(zhì)制成，則該端板直接為電流集流器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的PEM燃料電池，其特征在于所述端板由非金屬材質(zhì)制成，由在該端板與鄰接端板的雙極板組之間設(shè)有電流集流器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的PEM燃料電池，其特征在于所述一對(duì)端板分別設(shè)有氣體入口及氣體出口。
7.一種用于燃料電池的雙極板，其特征在于該雙極板至少在其兩側(cè)邊向外延伸有一個(gè)鍵，該鍵至少具有一個(gè)穿孔。
8.一種更換PEM燃料電池薄膜電極組的方法，至少包括有拆卸欲鎖定雙極板組的鍵的螺桿；使用適當(dāng)?shù)逆i定裝置將欲鎖定的雙極板組固定；拆卸剩余的鎖定裝置并分離包含損壞的薄膜電極組的雙極板組；及更換損壞的薄膜電極組。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的更換PEM燃料電池薄膜電極組的方法，其特征在于所述方法也適用于更換PEM燃料電池中損壞的雙極板或防漏墊片。
10.一種更換PEM燃料電池薄膜電極組的方法，至少包括有使用適當(dāng)?shù)逆i定裝置將無(wú)須更換薄膜電極組的雙極板固定；拆卸原先存在的鎖定裝置并分離包含損壞的薄膜電極組的雙極板組；及更換損壞的薄膜電極組。
11.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的更換PEM燃料電池薄膜電極組的方法，其特征在于所述方法也適用于更換PEM燃料電池中損壞的雙極板或防漏墊片。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有鍵的雙極板，該雙極板至少在其兩側(cè)邊設(shè)有鍵，且在鍵上設(shè)有穿孔。該雙極板、薄膜電極組及防漏墊片是構(gòu)成雙極板組的單元，且在雙極板的至少一表面上附著有薄膜電極組，當(dāng)任何雙極板組中的薄膜電極組損壞需更新時(shí)，利用其他雙極板組的鍵并用螺桿分段鎖定，從而分離出含有損壞薄膜電極組的雙極板組。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種PEM燃料電池，該燃料電池具有多個(gè)雙極板組，且每一雙極板組由若干片具有鍵的雙極板、薄膜電極組及防漏墊片構(gòu)成。本發(fā)明更提供了一種更換PEM燃料電池雙極板的方法，可快速、安全的拆卸、修理或更換燃料電池中損壞的薄膜電極組，從而簡(jiǎn)化重新組合PEM燃料電池的程序。
文檔編號(hào)H01M8/02GK1459885SQ0212029
公開(kāi)日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2002年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月16日
發(fā)明者何建憲, 瑟維凱·范瑟皮拉, 陳英彥 申請(qǐng)人:臺(tái)灣神戶電池股份有限公司