專利名稱：燃料電池單元的形成串/并聯(lián)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種燃料電池的制造方法，特別是關(guān)于一種燃料電池單元的形成串/并聯(lián)方法，借此能夠制作出符合各種不同供應(yīng)電壓與供應(yīng)電流的規(guī)格需求的燃料電池。
背景技術(shù)：
公知燃料電池的制造技術(shù)，都是關(guān)于燃料電池的整體結(jié)構(gòu)，或者是關(guān)于以電解質(zhì)層為主軸的技術(shù)內(nèi)容，對(duì)于集電層的制造方式或者集電層的結(jié)構(gòu)等技術(shù)內(nèi)容，都僅及于利用石墨、金屬網(wǎng)等等手段，雖然采用石墨或金屬網(wǎng)等手段是可以制造出集電層，并且也能夠發(fā)揮集電層的功能，但公知技術(shù)中采用于制造集電層的手段，串并聯(lián)線路與電池控制線路設(shè)計(jì)上，有其先天性的障礙限制，這在輕、薄、短、小的燃料電池的制造要求下，公知技術(shù)則完全無(wú)法采用。
另外，一般采用印刷電路板制作的燃料電池，其串并聯(lián)線路都透過(guò)導(dǎo)通孔方式導(dǎo)通。此種作法下，不論是陽(yáng)極集電線路、陰極集電線路與膜電極組疊合后，再形成導(dǎo)通孔線路；或是陽(yáng)極集電線路與陰極集電線路先形成導(dǎo)通孔線路后，再與膜電極組疊合。這兩種的作法都需額外一道導(dǎo)通孔制程，如此將會(huì)增加生產(chǎn)成本與降低生產(chǎn)良率，且導(dǎo)通孔制作過(guò)程的高溫或反應(yīng)溶劑等因素，都可能導(dǎo)致膜電極組的破壞，進(jìn)而影響燃料電池效能。
本發(fā)明的發(fā)明人基于上述燃料電池的公知技術(shù)內(nèi)容缺點(diǎn)，發(fā)明出一種用于燃料電池單元的串/并聯(lián)方法，其能夠很有彈性地與容易地制造出符合各種不同供應(yīng)電壓與供應(yīng)電流的燃料電池裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的是提供一種用于燃料電池單元的串/并聯(lián)方法，利用印刷電路板制程技術(shù)，將能夠符合各種不同供應(yīng)電壓與供應(yīng)電流的燃料電池裝置予以制作出來(lái)。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種用于燃料電池單元的串/并聯(lián)方法，完全不用使用導(dǎo)通孔(Via Hole)，便能夠?qū)⑷剂想姵匮b置予以制作出符合各種不同供應(yīng)電壓與供應(yīng)電流的規(guī)格需求。
為達(dá)成本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供一種燃料電池單元的形成串/并聯(lián)方法，包括下列步驟(a).提供一片陰極板、一片陽(yáng)極基板、與至少一個(gè)以上的膜電極組；(b).在陰極基板的同一表面上，形成至少一個(gè)以上的陰極集電線路以及至少一個(gè)以上的第一電接點(diǎn)，其中各個(gè)陰極集電線路是各自對(duì)應(yīng)于每個(gè)膜電極組的陰極端，且各個(gè)第一電接點(diǎn)是分別與對(duì)應(yīng)的一個(gè)陰極集電線路呈電氣性連接，以制作出一片陰極集電板；(c).在陽(yáng)極基板的同一表面上，形成至少一個(gè)以上的陽(yáng)極集電線路以及至少一個(gè)以上的第二電接點(diǎn)，其中各個(gè)陽(yáng)極集電線路是各自對(duì)應(yīng)于每個(gè)膜電極組的陽(yáng)極端，且各個(gè)第二電接點(diǎn)是分別與對(duì)應(yīng)的一個(gè)陽(yáng)極集電線路呈電氣性連接，以制作出一片陽(yáng)極集電板；(d).自上而下將陰極集電板、這些膜電極組與陽(yáng)極集電板積層堆棧呈一單片結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)燃料電池單元是包含一個(gè)陰極集電線路、一個(gè)膜電極組與一個(gè)陽(yáng)極集電線路，其中各個(gè)第一電接點(diǎn)是分別與對(duì)應(yīng)的第二電接點(diǎn)形成接觸，使得燃料電池單元與另一個(gè)燃料電池單元形成串聯(lián)及/或并聯(lián)電氣性連接。


圖1是本發(fā)明燃料電池單元的形成串/并聯(lián)方法的流程圖。
圖2是依據(jù)本發(fā)明方法所實(shí)施的燃料電池裝置的分解圖。
圖3是圖2的燃料電池的斷面圖。
圖4是顯示依據(jù)本發(fā)明方法所實(shí)施的另一個(gè)燃料電池裝置的分解圖。
符號(hào)說(shuō)明10形成串/并聯(lián)方法20陰極集電板30陽(yáng)極集電板 40膜電極組50燃料電池裝置 60墊片
101、103、105、107步驟201陰極基板203陰極集電線路 205第一電接點(diǎn)207第一導(dǎo)線 301陽(yáng)極基板303陽(yáng)極集電線路 305第二電接點(diǎn)307第二導(dǎo)線401燃料電池單元為使熟悉該項(xiàng)技術(shù)人士了解本發(fā)明的目的、特征及功效，將通過(guò)下述具體實(shí)施例，并配合附圖，對(duì)本發(fā)明詳加說(shuō)明，說(shuō)明如后具體實(shí)施方式
圖1顯示本發(fā)明燃料電池單元的形成串/并聯(lián)方法的流程圖，圖2顯示依據(jù)本發(fā)明方法所實(shí)施的燃料電池裝置的分解圖，以及圖3顯示圖2的燃料電池的斷面圖。本發(fā)明的燃料電池單元的形成串/并聯(lián)方法10，包括步驟(101)、步驟(103)、步驟(105)與步驟(107)，分別說(shuō)明如下內(nèi)文。步驟(101)是分別提供一片陰極基板201、一片陽(yáng)極基板301、與至少一個(gè)以上的膜電極組40。本發(fā)明的陰極基板201與陽(yáng)極基板301的基材，例如是可以使用印刷電路板的基材。本發(fā)明的膜電極組40，例如是可以采用以固態(tài)燃料作為燃料的膜電極組，或是采用以氣態(tài)燃料作為燃料的膜電極組，又或是采用以液態(tài)燃料作為燃料的膜電極組。
步驟(103)是在陰極基板201的同一表面上，形成至少一個(gè)以上的陰極集電線路203以及至少一個(gè)以上的第一電接點(diǎn)205。各個(gè)陰極集電線路203是各自對(duì)應(yīng)于每個(gè)膜電極組40的陰極端，并且各個(gè)第一電接點(diǎn)205是分別與對(duì)應(yīng)的一個(gè)陰極集電線路203呈電氣性連接。經(jīng)由完成步驟(103)后，便制作出一片陰極集電板20。
步驟(105)是在陽(yáng)極基板301的同一表面上，形成至少一個(gè)以上的陽(yáng)極集電線路303以及至少一個(gè)以上的第二電接點(diǎn)305。各個(gè)陽(yáng)極集電線路303是各自對(duì)應(yīng)于每個(gè)膜電極組40的陽(yáng)極端，并且各個(gè)第二電接點(diǎn)305是分別與對(duì)應(yīng)的一個(gè)陽(yáng)極集電線路303呈電氣性連接。經(jīng)由完成步驟(105)后，便制作出一片陽(yáng)極集電板30。
在步驟(103)與步驟(105)中，形成這些第一電接點(diǎn)205以及這些第二電接點(diǎn)305所采行的具體手段，例如是采用蒸鍍、濺鍍、印刷、黏貼、或是在陰極基板201和陽(yáng)極基板301上先形成導(dǎo)電層后，再施行雷射切割或蝕刻，利用上述其中一種手段，來(lái)將抗化性金屬導(dǎo)電材料或是非金屬導(dǎo)電材料，分別形成在陰極基板201與陽(yáng)極基板301的表面。同理，形成這些陰極集電線路203以及這些陽(yáng)極集電線路303所采行的具體手段，也可以采用用蒸鍍、濺鍍、印刷、黏貼、或是在陰極基板201和陽(yáng)極基板301上先形成導(dǎo)電層后，再施行雷射切割或蝕刻，利用上述其中一種手段，來(lái)作為實(shí)施手段。
再者，在步驟(103)與步驟(105)中，本發(fā)明尚能夠分別在陰極基板201與陽(yáng)極基板301上，來(lái)形成這些第一導(dǎo)線207與這些第二導(dǎo)線307，并且各個(gè)第一導(dǎo)線207連接對(duì)應(yīng)的第一電接點(diǎn)205與對(duì)應(yīng)的陰極集電線路203，各個(gè)第二導(dǎo)線307連接對(duì)應(yīng)的第二電接點(diǎn)205與對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極集電線路303。同理，形成這些第一導(dǎo)線207與這些第二導(dǎo)線307所采行的具體手段，也可以采用用蒸鍍、濺鍍、印刷、黏貼、或是在陰極基板201和陽(yáng)極基板301上先形成導(dǎo)電層后，再施行雷射切割或蝕刻，利用上述其中一種手段，來(lái)作為實(shí)施手段。
步驟(105)是自上而下將陰極集電板20、這些膜電極組40與陽(yáng)極集電板30，采行積層堆棧手段來(lái)密接成一片的單片結(jié)構(gòu)。完成密接后，每個(gè)燃料電池單元401是包含一個(gè)陰極集電線路203、一個(gè)膜電極組40與一個(gè)陽(yáng)極集電線路303。同時(shí)，完成密接后，各個(gè)第一電接點(diǎn)205是能夠分別與對(duì)應(yīng)的第二電接點(diǎn)305形成接觸而導(dǎo)通，藉此而讓燃料電池單元401與另一個(gè)燃料電池單元401形成串聯(lián)及/或并聯(lián)電氣性連接。再者，在步驟(105)中，本發(fā)明尚可以利用墊片60來(lái)強(qiáng)化密接成一片的單片結(jié)構(gòu)的密封效果。
本發(fā)明的圖2與圖3所顯示的燃料電池裝置50，具體揭露如何利用這些第一電接點(diǎn)205與這些第二電接點(diǎn)305，來(lái)將各個(gè)燃料電池單元401串聯(lián)一起。
圖4是顯示依據(jù)本發(fā)明方法所實(shí)施的另一個(gè)燃料電池裝置的分解圖。圖4的燃料電池裝置50，具體揭露如何利用這些第一電接點(diǎn)205與這些第二電接點(diǎn)305，來(lái)將各個(gè)燃料電池單元401并聯(lián)一起。
圖2至圖4的燃料電池裝置的范例說(shuō)明，是主要用來(lái)作為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的方法10，并非用來(lái)局限本發(fā)明。凡利用本發(fā)明方法10來(lái)將燃料電池裝置50的各個(gè)燃料電池單元401予以串聯(lián)、并聯(lián)或其組合，都為本發(fā)明的范疇以內(nèi)。
本發(fā)明的燃料電池單元的形成串/并聯(lián)方法具備有下列的優(yōu)點(diǎn)1.整合性生產(chǎn)制造成本與材料成本低，符合經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
2.可適用于量產(chǎn)制程，具標(biāo)準(zhǔn)化。
3.對(duì)于外圍系統(tǒng)的配合要求度低。
4.具較低的線路阻抗。
5.輕薄小的空間特性。
6.符合各種不同供應(yīng)電壓與供應(yīng)電流的規(guī)格需求。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，所作更動(dòng)與潤(rùn)飾仍屬于本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池單元的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于包括下列步驟(a).提供一片陰極基板、一片陽(yáng)極基板、與至少一個(gè)以上的膜電極組；(b).在陰極基板的同一表面上，形成至少一個(gè)以上的陰極集電線路以及至少一個(gè)以上的第一電接點(diǎn)，其中各個(gè)陰極集電線路是各自對(duì)應(yīng)于每個(gè)膜電極組的陰極端，且各個(gè)第一電接點(diǎn)是分別與對(duì)應(yīng)的一個(gè)陰極集電線路是電氣性連接，以制作出一片陰極集電板；(c).在陽(yáng)極基板的同一表面上，形成至少一個(gè)以上的陽(yáng)極集電線路以及至少一個(gè)以上的第二電接點(diǎn)，其中各個(gè)陽(yáng)極集電線路是各自對(duì)應(yīng)于每個(gè)膜電極組的陽(yáng)極端，且各個(gè)第二電接點(diǎn)是分別與對(duì)應(yīng)的一個(gè)陽(yáng)極集電線路是電氣性連接，以制作出一片陽(yáng)極集電板；(d).自上而下將陰極集電板、這些膜電極組與陽(yáng)極集電板積層堆棧呈一單片結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)燃料電池單元是包含一個(gè)陰極集電線路、一個(gè)膜電極組與一個(gè)陽(yáng)極集電線路，其中各個(gè)第一電接點(diǎn)是分別與對(duì)應(yīng)的第二電接點(diǎn)形成接觸，使得燃料電池單元與另一個(gè)燃料電池單元形成串聯(lián)及/或并聯(lián)電氣性連接。
2.如權(quán)利要求1所述的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于步驟(b)進(jìn)一步包括在陰極基板且位于這些陰極集電線路的同一表面上，形成至少一個(gè)以上的第一導(dǎo)線，且各個(gè)第一導(dǎo)線是分別將對(duì)應(yīng)的第一電接點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)的陰極集電線路連接一起。
3.如權(quán)利要求1所述的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于步驟(c)進(jìn)一步包括在陽(yáng)極基板且位于這些陽(yáng)極集電線路的同一表面上，形成至少一個(gè)以上的第二導(dǎo)線，且各個(gè)第二導(dǎo)線是分別將對(duì)應(yīng)的第二電接點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極集電線路連接一起。
4.如權(quán)利要求1所述的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于該陰極基板的基材，是一印刷電路板、陶瓷基板及高分子塑料基板。
5.如權(quán)利要求1所述的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于該陽(yáng)極基板的基材，是一印刷電路板、陶瓷基板及高分子塑料基板。
6.如權(quán)利要求1所述的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于該第一電接點(diǎn)的材料，是一金屬導(dǎo)電材料、一非金屬導(dǎo)電材料的其中一個(gè)。
7.如權(quán)利要求1所述的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于該第二電接點(diǎn)的材料，是一金屬導(dǎo)電材料、一非金屬導(dǎo)電材料的其中一個(gè)。
8.如權(quán)利要求1所述的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于步驟(b)的形成這些第一電接點(diǎn)的步驟，是利用蒸鍍、濺鍍、印刷、黏貼、及在陰極基板與陽(yáng)極基板先形成一導(dǎo)電層后再施行雷射切割或蝕刻等其中一種手段，來(lái)將一導(dǎo)電材料制作成這些第一電接點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求1所述的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于步驟(c)的形成這些第二電接點(diǎn)的步驟，是利用蒸鍍、濺鍍、印刷、黏貼及在該陰極基板和該陽(yáng)極基板先形成一導(dǎo)電層后再利用雷射切割或蝕刻等其中一種手段，來(lái)將一導(dǎo)電材料制作成這些第二電接點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求1所述的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于燃料電池單元，是使用固態(tài)燃料。
11.如權(quán)利要求1所述的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于燃料電池單元，是使用氣態(tài)燃料。
12.如權(quán)利要求1所述的形成串/并聯(lián)方法，其特征在于燃料電池單元，是使用液態(tài)燃料。
全文摘要
本發(fā)明是一種燃料電池單元的形成串/并聯(lián)方法。第一步驟是提供一片陰極板、一片陽(yáng)極基板、與至少一個(gè)以上的膜電極組。第二步驟是在陰極基板的同一表面上，形成至少一個(gè)以上的陰極集電線路以及至少一個(gè)以上的第一電接點(diǎn)，其中各個(gè)陰極集電線路是各自對(duì)應(yīng)于每個(gè)膜電極組的陰極端，且各個(gè)第一電接點(diǎn)是分別與對(duì)應(yīng)的一個(gè)陰極集電線路呈電氣性連接，以制作出一片陰極集電板。第三步驟是在陽(yáng)極基板的同一表面上，形成至少一個(gè)以上的陽(yáng)極集電線路以及至少一個(gè)以上的第二電接點(diǎn)，其中各個(gè)陽(yáng)極集電線路是各自對(duì)應(yīng)于每個(gè)膜電極組的陽(yáng)極端，且各個(gè)第二電接點(diǎn)是分別與對(duì)應(yīng)的一個(gè)陽(yáng)極集電線路呈電氣性連接，以制作出一片陽(yáng)極集電板。第四步驟是自上而下將陰極集電板、這些膜電極組與陽(yáng)極集電板積層堆棧呈一片單片結(jié)構(gòu)，每個(gè)燃料電池單元是包含一個(gè)陰極集電線路、一個(gè)膜電極組與一個(gè)陽(yáng)極集電線路，且各個(gè)第一電接點(diǎn)是分別與對(duì)應(yīng)的第二電接點(diǎn)形成接觸，使得燃料電池單元與另一個(gè)燃料電池單元形成串聯(lián)及/或并聯(lián)電氣性連接。
文檔編號(hào)H01M8/00GK1825670SQ20051000848
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月21日
發(fā)明者許錫銘, 張倉(cāng)銘, 鄧豐毅, 沈科呈 申請(qǐng)人:勝光科技股份有限公司