專利名稱：電能供應裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種電能供應裝置。
背景技術：
近幾年由于傳統(tǒng)能源如煤、石油及天然氣的持續(xù)消耗，造成地球環(huán)境的嚴重污染及全球的溫室效應，因此科學家亟欲尋找解決的方案，以減少傳統(tǒng)能源的使用及依賴，而燃料電池(fuel cell)便是其中一種重要且具發(fā)展?jié)摿皩嵱脙r值之選擇。與傳統(tǒng)的內燃機相比，燃料電池具有能量轉換效率高、運作安靜、反應快及非常低的排放污染等優(yōu)點，因此， 燃料電池快速地成為例如機動車輛、或移動式發(fā)電機、或移動式電器設備的電力來源。如圖IA所示，是公知一種燃料電池1的結構的分解示意圖。在公知的燃料電池1 中，由上至下依序包括導電基板12a、擴散層14a、膜電極14c、擴散層14b及導電基板12b。 其中，導電基板12a與導電基板12b彼此對應設置并分別具有反應區(qū)Rla、Rlb與傳輸區(qū) Tla,Tlb0為了電性上的導通，鄰設在導電基板1 的擴散層Ha與鄰設在導電基板12b的擴散層14b也具有導電能力，而夾設在擴散層1 與擴散層14b之間的膜電極14c，與導電基板1 及導電基板12b上的反應區(qū)Rla、Rlb對應設置。膜電極Hc具有兩個觸媒層141、 142與夾設在其中的質子交換層143。其中，質子交換層143是固態(tài)的電解質，通過質子交換層143以分隔觸媒層141、142，并使流動在導電基板1 與導電基板12b的流體不至于彼此混合。以燃料電池1而言，由于膜電極14c將例如陰極的導電基板12a與例如陽極的導電基板12b分隔在兩側，為避免流動在導電基板12a、12b之間的流體發(fā)生泄漏或是彼此混合的情形，在膜電極14c與導電基板12a、12b之間分別設置有密封體18a、18b，以防止流體泄露，且由于一般的流體多是氣體(例如氫氣)，因此密封體18a、18b也可稱為氣封 (gasket)ο在公知技術中，密封體18a、18b分別設置在膜電極14c的兩側，因此，當燃料電池 1進行組裝時，為了各組件的定位，必須先將密封體18a或18b置放在導電基板1 或導電基板12b上。例如，當密封體18b置放在導電基板12b上后，可利用密封體18b來定位以依序置放擴散層14b、膜電極14c、擴散層14a、密封體18a與導電基板12a。然而，由于密封體18a、18b并非固定黏著在導電基板12a、12b上，因此各個組件經常會因為密封體18a、18b的滑動或移動，而產生定位上的困難，更可能因此導致密封效果不佳造成流體外泄。另外，燃料電池1也可能因為密封體18a、18b與膜電極Hc之間的定位不準確，而造成燃料電池1在一段操作時間后，因震動或熱漲冷縮導致密封體18a、18b與膜電極14c之間產生移位的現象，進而影響到燃料電池1整體的供電效能。此外，若將多組燃料電池1串聯并上下迭合，以構成一供電設備時，常用的連結方式如圖IB所示，可以螺桿將多組燃料電池1鎖合，通過鎖緊螺桿上下的螺絲S，使所述燃料電池1之間可緊密的迭合在一起，以構成一完整的供電設備。
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然而，如圖IA及圖IB所示，若鎖合螺絲S時的力道不平均或不足，則可能會造成導電基板1 與擴散層Ha之間，或擴散層14a、14b與膜電極14c之間，或擴散層14b與導電基板12b之間因接觸不良而造成接觸阻抗太大。更進一步，可能造成上、下兩燃料電池1 之間的導電基板的接觸阻抗太大，而影響供電設備的整體供電效能。另一方面，若鎖合螺絲 S時的力道太大，則可能會造成燃料電池1的內部組件，例如導電基板12a、12b、或擴散層 14a、14b等變形或破裂，使得供電設備的整體供電效能降低。因此，如何提供一種電能供應裝置，其結構具有良好的固定效果，且其組合的供電設備也具有良好的供電效能，實為當前重要的課題之一。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種不僅結構具有良好固定效果的電能供應裝置，且其組合的供電設備也具有良好的供電效能。本發(fā)明可采用以下技術方案來實現的。本發(fā)明提出一種電能供應裝置，其包括兩個導電基板、一化電轉換模塊、一密封結構以及一保持結構。其中，導電基板彼此相對設置?；娹D換模塊夾設在兩個導電基板之間。密封結構環(huán)設在化電轉換模塊的周緣并夾置在兩個導電基板之間，且頂抵兩個導電基板。保持結構鄰接在密封結構的周緣，并抵接兩個導電基板。此外，上述的各導電基板具有至少一反應區(qū)域及至少兩個流體傳輸區(qū)域，反應區(qū)域與化電轉換模塊對應設置，且反應區(qū)域具有至少一導流道。上述的化電轉換模塊具有兩個擴散單元及一膜電極單元，擴散單元分別鄰設在導電基板，膜電極單元夾設在擴散單元之間。上述的保持結構鄰接在密封結構的外周緣，且密封結構連續(xù)或不連續(xù)地環(huán)設在反應區(qū)域的周緣，此外或者密封結構連續(xù)或不連續(xù)地環(huán)設在流體傳輸區(qū)域的周緣。上述的導電基板的至少其中之一也具有至少一定位結構，且定位結構與密封結構對應設置。其中，密封結構與保持結構是獨立的結構或一體成型的結構，而保持結構的厚度與化電轉換模塊的厚度實質相等。本發(fā)明也提出一種密封體，其應用在上述的電能供應裝置，其中，密封體包括一密封結構以及一保持結構。密封結構環(huán)設在上述的化電轉換模塊的周緣并夾置在導電基板之間，且頂抵導電基板。保持結構鄰接在密封結構的周緣，并抵接導電基板。此外，上述的保持結構鄰接在密封結構的外周緣，且密封結構連續(xù)或不連續(xù)地環(huán)設在化電轉換模塊的周緣。其中，密封結構與保持結構是獨立的結構或是一體成型的結構， 而保持結構的厚度與化電轉換模塊的厚度實質相等。借由上述技術方案，本發(fā)明的電能供應裝置至少具有下列優(yōu)點承上所述，因本發(fā)明的電能供應裝置具有一保持結構設置在密封結構的周緣，且保持結構并抵接在兩個導電基板。藉此，保持結構可使電能供應裝置的兩導電基板之間保持一定的距離，因此，可避免電能供應裝置迭設以構成一供電設備時，因螺桿的鎖合力道太大或太小，造成內部構件變形、破裂或是接觸阻抗太大等問題，造成供電設備的固定不良及供電效能下降。通過保持結構的設置，可使電能供應裝置的結構具有良好的固定效果，且所組成的供電設備也能具有良好的供電效能。


圖IA是公知的一種燃料電池裝置的結構的分解示意圖；圖IB是公知的多個燃料電池裝置組合成的一種供電設備的示意圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的電能供應裝置的分解示意圖；圖3是圖2的導電基板的結構示意圖；圖4是圖2中，沿直線A-A的剖面圖；圖5是本發(fā)明電能供應裝置的另一變化態(tài)樣示意圖；以及圖6是圖5中沿直線B-B的剖面圖。主要元件符號說明14a、14b:擴散層141 觸媒層143 質子交換層2、2a:電能供應裝置24、Md:化電轉換模塊243 質子交換單元Mc:膜電極單元261 第一凸部28J8a:保持結構Rla、Rlb:反應區(qū)S2a、S2b:導流道T2a、T2b 流體傳輸區(qū)域
具體實施例方式以下將提出優(yōu)選實施例以詳細說明本發(fā)明的技術特征，還同時佐以圖式來輔助說明本發(fā)明所揭露的密封體及其應用的電能供應裝置。首先，請參照圖2所示，是本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種電能供應裝置2的分解示意圖。本實施例的電能供應裝置2是燃料電池裝置，可例如但不限是氫燃料電池裝置。電能供應裝置2也可以是瓦斯、汽油、甲烷、甲醇、或乙醇等燃料電池裝置，在此并不限制。電能供應裝置2包括兩個導電基板22a、22b、一化電轉換模塊24、一密封結構沈以及一保持結構觀。導電基板22a、22b彼此相對設置。其中，導電基板2 及導電基板22b可分別作為電能供應裝置2的陰極導電基板或陽極導電基板，在此并不加以限定。更詳細來說，請同時參照圖2及圖3所示，圖3是導電基板22a的結構示意圖。導電基板2 可具有至少一反應區(qū)域Rh及至少兩個流體傳輸區(qū)域T2a，導電基板22b也可具有至少一反應區(qū)域R2b及至少兩個流體傳輸區(qū)域T2b。其中，部分的流體傳輸區(qū)域T2a、T2b 用以使流體流入至反應區(qū)域R2a、R2b內，而部分的流體傳輸區(qū)域T2a、T2b則用以使已反應的流體由反應區(qū)域R2a、R2b流出。為了提高流體的利用率，反應區(qū)域R2a、R2b還可具有至少一導流道S2a、S2b，俾使從流體傳輸區(qū)域T2a、T2b流入的流體可通過密集的導流道S2a、S2b在反應區(qū)域R2a、R2b均
14c 膜電極 142 觸媒層 18a、18b 密封體 22a、22b 導電基板 241,242 觸媒單元 24a,24b 擴散單元 26、26a 密封結構 262 第二凸部 30、30a 封膠體 R2a、R2b 反應區(qū)域 Tla, Tlb 傳輸區(qū)勻地流動。其中，導電基板22a、22b上的導流道S2a、S2b可依據不同的需求而有不同的設計。另外，導電基板22a、22b也可僅在單一表面上設置有導流道S2a、S2b。不過，在實際的應用上，為達到特定的輸出電壓或輸出電流，可以串聯或并聯的方式連結多個電能供應裝置2以組成一供電設備，而為實現如此的態(tài)樣，在導電基板2 或導電基板22b的上下主要表面上均可設置有導流道S2a、S2b，俾使一個導電基板2 或一個導電基板22b即可同時應用在兩個電能供應裝置上。本實施例即是導電基板2 及導電基板22b的兩個主要表面上分別設有導流道S2a、S2b的態(tài)樣。另外，由于導電基板22a、22b必須兼具有適當的剛性(用以支撐、保護夾設在其中的構件)、適當的彈性(用以吸收組裝時的結構應力)及良好的導電度，因此，導電基板 22a、22b所采用的材料多為石墨與聚合物的組成物，當然，金屬材料或合金材料也可以是經常選用的材料，在此并不加以限定?；娹D換模塊M夾設在導電基板22a與導電基板22b之間，并與導電基板22a、 22b上的反應區(qū)域R2a、R2b分別對應。換言之，因反應區(qū)域R2a、R2b是主要的化電轉換區(qū)域，因此，化電轉換模塊M與反應區(qū)域R2a、R2b對應設置，以提高化電轉換的反應效率。請同時參照圖2及圖4所示，其中，圖4是圖2中的電能供應裝置2，沿直線A-A的剖面圖。密封結構26環(huán)設在化電轉換模塊M的周緣，并夾置在導電基板22a與導電基板 22b之間，且頂抵導電基板2 及22b。其中，密封結構沈可具有一第一凸部沈1。第一凸部261頂接在導電基板22a，且化電轉換模塊M的至少一側頂抵在第一凸部的內側緣。在本實施例中，以化電轉換模塊M的左右兩側均頂抵在第一凸部沈1的內側緣為例，然并不以此為限。更詳細來說，如圖2及圖4所示，在密封結構沈中，第一凸部261頂接在導電基板 22a與導電基板22b之間，且化電轉換模塊對頂抵在第一凸部沈1的內側緣。換言之，在導電基板2 與化電轉換模塊M之間，通過第一凸部以構成密封的空間，俾使自導電基板2 的流體傳輸區(qū)域Th流入的流體，能夠密封在導電基板2 與化電轉換模塊M之間，以避免產生流體外泄，或內部流體與外界流體混合等問題。再者，密封結構沈除可連續(xù)或不連續(xù)地環(huán)設在導電基板22a、22b的反應區(qū)域R2a、 R2b周緣外，為避免流體自流體傳輸區(qū)域T2a、T2b流入或流出時發(fā)生外泄的情形，密封結構 26也可連續(xù)或不連續(xù)地環(huán)設在導電基板22a、22b的流體傳輸區(qū)域T2a、T2b外周緣，在此， 均不加以限制。另外，為使組裝流程更為簡單、便利，導電基板22a、22b的至少其中之一還可設置至少一定位結構Ca，且定位結構Ca與密封結構沈對應。在此，是以導電基板2 具有定位結構Ca對應在密封結構沈的第一凸部為例。其中，定位結構Ca可例如是凹槽、粗糙面、凸部或其組合，在此是以凹槽為例。定位結構Ca可用以定位第一凸部沈1，使密封結構 26可容易且正確地對位在導電基板22a，并避免密封結構沈位移而影響密封效果。此外，除了上述的定位結構Ca外，還可在導電基板22a、22b與密封結構沈對應的位置上設置至少一固定結構(圖未顯示)，使密封結構沈能夠通過固定結構以固定在導電基板22a、22b上，以進一步避免因密封結構沈的滑動或位移而導致密封效果受到影響，其中，固定結構例如可以是勾體、凸槽或凸塊等。保持結構28鄰接在密封結構沈的周緣，并抵接導電基板22a、22b。在此，保持結構觀是以鄰接在密封結構沈的外周緣為例。其中，保持結構觀可例如是自密封結構沈向外側延伸的一凸結構，其目的是用以保持兩導電基板22a、22b之間的距離。另外，保持結構觀的水平延伸方向，以不超出導電基板22a、22b的外緣較佳，然其非限制性。其中，保持結構觀的厚度與化電轉換模塊M的厚度實質相等，因此，保持結構觀可使兩導電基板22a、 22b之間保持一定的距離。其中，密封結構沈與保持結構觀此外可合稱為一密封體30。值得一提的是，上述的密封結構沈與保持結構觀可分別是獨立的結構，或者，也可以是一體成型的結構，在此，是以一體成型為例。另外，密封結構26與保持結構觀可由彈性體所構成，密封結構26與保持結構觀的材料可例如是硅膠、聚氯乙稀、聚乙稀、聚丙稀、 聚苯乙烯或上述材料的組合。因此，具有彈性的密封結構沈與保持結構觀在電能供應裝置2組裝的流程中可用以吸收部分組裝的應力。另一方面，由于具有彈性的密封結構沈與保持結構觀可額外吸收組裝的應力，使電能供應裝置2可承受較高的組裝力量，進而達到加強電能供應裝置2的結構強度與達到密封及固定的效果。此外，當多個電能供應裝置2串聯并迭設成一完整供電設備時，因各電能供應裝置2具有上述的保持結構觀，且其厚度與化電轉換模塊M的厚度實質相等，因此，當組合成供電設備而鎖合兩側螺桿上的螺絲時，可使兩導電基板22a、22b之間保持一定的距離而不會造成內部構件的變形、甚至破裂的情況，因此，可避免鎖合力道太大或太小所造成的內部構件變形、破裂或是接觸阻抗太大等問題，因此，不僅可使電能供應裝置2的結構具有良好的固定效果，且組合成的供電設備也可具有良好的供電效能。請參照圖5及圖6所示，其中，圖5是電能供應裝置2的另一變化態(tài)樣示意圖，而圖6是圖5中，沿直線B-B的剖面圖。電能供應裝置加與上述實施例的電能供應裝置2主要的不同在于，本態(tài)樣的化電轉換模塊24d可具有兩個擴散單元Ma、24b及一膜電極單元Mc。擴散單元2 鄰設在導電基板22a，擴散單元24b鄰設在導電基板22b，膜電極單元2 夾設在擴散單元Ma、Mb 之間，并與導電基板22a、22b上的反應區(qū)域R2a、R2b分別對應設置。其中，膜電極單元2如可具有兩個觸媒單元241、242及一質子交換單元M3，觸媒單元241、242將質子交換單元 243夾置在其中。另外，密封結構26a還可具有一第二凸部沈2，且第二凸部262鄰設在第一凸部 261并對應在導電基板22b的定位結構Cb，并頂接在導電基板22b與膜電極單元Mc，而擴散單元Mb的至少一側頂抵在第二凸部沈2的內側緣。通過密封結構的第二凸部262 及對應的定位結構Cb的設置，使電能供應裝置加的結構具有更好的密封及固定效果。此外，本態(tài)樣的電能供應裝置加的其它技術特征與上述實施例的電能供應裝置2 相同，在此不在贅述。綜合上述，因本發(fā)明的電能供應裝置具有一保持結構設置在密封結構的周緣，且保持結構抵接在兩個導電基板。藉此，保持結構可使電能供應裝置的兩導電基板之間保持一定的距離，因此，可避免電能供應裝置迭設以構成一供電設備時，因螺桿的鎖合力道太大或太小，造成內部構件變形、破裂或是接觸阻抗太大等問題，造成供電設備的固定不良及供電效能下降。通過保持結構的設置，可使電能供應裝置的結構具有良好的固定效果，且所組成的供電設備也能具有良好的供電效能。以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其
7進行的等效修改或變更，均應包括在權利要求所限定的范圍內。
權利要求
1.一種電能供應裝置，其特征在于，包括兩個導電基板，彼此相對設置；一化電轉換模塊，夾設在所述導電基板之間；一密封結構，環(huán)設在所述化電轉換模塊的周緣并夾置在所述導電基板之間，且頂抵所述導電基板；以及一保持結構，鄰接在所述密封結構的外周緣，并抵接所述導電基板。
2.根據權利要求1所述的電能供應裝置，其特征在于，各所述導電基板具有至少一個反應區(qū)域及至少兩個流體傳輸區(qū)域，且所述反應區(qū)域與所述化電轉換模塊對應設置，所述反應區(qū)域具有至少一個導流道。
3.根據權利要求2所述的電能供應裝置，其特征在于，所述密封結構連續(xù)或不連續(xù)地環(huán)設在所述反應區(qū)域的周緣，或者所述密封結構連續(xù)或不連續(xù)地環(huán)設在所述流體傳輸區(qū)域的周緣。
4.根據權利要求1所述的電能供應裝置，其特征在于，所述些導電基板的至少其中之一具有至少一個定位結構，所述定位結構與所述密封結構對應設置，且所述定位結構是凹槽、粗糙面、凸部或其組合。
5.根據權利要求1所述的電能供應裝置，其特征在于，所述密封結構與所述保持結構是獨立的結構或一體成型的結構。
6.根據權利要求1所述的電能供應裝置，其特征在于，所述保持結構的厚度與所述化電轉換模塊的厚度相等。
7.—種密封體，其特征在于，所述密封體用于一電能供應裝置，所述電能供應裝置具有兩個彼此相對設置的導電基板且一化電轉換模塊夾設在所述些導電基板之間，所述密封體包括一密封結構，環(huán)設在所述化電轉換模塊的周緣并夾置在所述些導電基板之間，且頂抵所述些導電基板；以及一保持結構，鄰接在所述密封結構的外周緣，并抵接所述些導電基板。
8.根據權利要求7所述的密封體，其特征在于，所述密封結構連續(xù)或不連續(xù)地環(huán)設在所述化電轉換模塊的周緣。
9.根據權利要求7所述的密封體，其特征在于，所述密封結構與所述保持結構是獨立的結構或一體成型的結構。
10.根據權利要求7所述的密封體，其特征在于，所述密封結構及所述保持結構是彈性體，所述彈性體的材質選自硅膠、聚氯乙稀、聚乙稀、聚丙稀、聚苯乙烯及其組合。
全文摘要
一種電能供應裝置，包括兩個導電基板、一化電轉換模塊、一密封結構以及一保持結構。導電基板彼此相對設置?；娹D換模塊夾設在兩個導電基板之間。密封結構環(huán)設在化電轉換模塊的周緣并夾置在兩個導電基板之間，且頂抵兩個導電基板。保持結構鄰接在密封結構的周緣，并抵接兩個導電基板。一種使用在電能供應裝置內的密封體也一并揭露。本發(fā)明的電能供應裝置具有良好固定效果及供電效能。
文檔編號H01M2/08GK102170001SQ20101012290
公開日2011年8月31日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權日2010年2月26日
發(fā)明者張旭霖, 顏貽乙 申請人:鼎佳能源股份有限公司