專利名稱：復(fù)合膜電極組及其組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合膜電極組，尤其涉及一種以熱壓方式固定交換膜的復(fù)合膜電
極組。
背景技術(shù)：
參照圖l，其顯示公知的燃料電池的模電極組l，包括一第一電極10、一第二電極 20以及一質(zhì)子交換膜30。該質(zhì)子交換膜30夾設(shè)于該第一電極10以及該第二電極20之間。 該質(zhì)子交換膜30與框體40之間通過螺栓2而鎖固。在公知技術(shù)的工藝中，在質(zhì)子交換膜 30結(jié)合該第一電極10以及該第二電極20之后，會有相當?shù)臅r間暴露于空氣之中，因此容易 造成質(zhì)子交換膜30的水分散失而巻曲，使得螺栓2不易對準鎖固質(zhì)子交換膜30，并造成在 電池反應(yīng)過程中的燃料泄漏。 此外，由于該質(zhì)子交換膜30與框體40之間通過螺栓2而鎖固，因此各元件之間具 有空隙，質(zhì)子交換膜30的水分在燃料電池反應(yīng)時，易因為反應(yīng)產(chǎn)生的高熱而蒸發(fā)，并從各 元件之間的空隙散失，進而使得質(zhì)子交換膜30破裂。 并且，由于公知技術(shù)中質(zhì)子交換膜的水分易散失且對位不易，因此當多個模電極 組并列時，公知的該等模電極組的質(zhì)子交換膜彼此相連以避免質(zhì)子交換膜巻曲，如此卻提 高了燃料電池的制作成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即為了欲解決公知技術(shù)的問題而提供的一種燃料電池，包括一模電極組、 一第一固定材以及一第二固定材。模電極組包括一交換膜、一第一電極以及一第二電極。交 換膜具有一第一表面以及一第二表面。第一電極設(shè)于該第一表面之上。第二電極設(shè)于該第 二表面之上。第一固定材接觸該第一表面。第二固定材接觸該第二表面，其中，該第一固定 材、該第二固定材以熱壓合的方式與該交換膜結(jié)合，以固定該交換膜。
本發(fā)明還提供了一種復(fù)合膜電極組，包括一第一模電極組，包括一第一交換膜；
一第二模電極組，包括一第二交換膜；一第一固定材；以及一第二固定材，其中，該第一固
定材、該第二固定材以熱壓合的方式與該第一交換膜以及該第二交換膜結(jié)合，以固定該第
一交換膜以及該第二交換膜，該第一交換膜與該第二交換膜之間具有一間距。 本發(fā)明還提供了一種復(fù)合膜電極組組裝方法，包括提供一模電極組，包括一交換
膜、一第一 電極以及一第二電極，該交換膜具有一第一表面以及一第二表面，該第一 電極設(shè)
于該第一表面之上，該第二電極設(shè)于該第二表面之上；提供一第一固定材以及一第二固定
材；熱壓合該第一固定材、該第二固定材以及該交換膜，以固定該交換膜，該第一固定材接
觸該第一表面，該第二固定材接觸該第二表面。 在本發(fā)明實施例之中，通過材料的選擇與搭配，在低溫狀態(tài)下熱壓合該第一固定 材、該第二固定材以及該交換膜。由于熱壓合固定的工藝不需要精準的對位，因此可在制作 模電極組的工藝之后直接自動化的將第一固定材、該第二固定材以及該交換膜熱壓合，減少交換膜與空氣接觸的機會。此外，由于該第一固定材以及該第二固定材的塑性變形可確 實的填充交換膜周圍的元件空隙，因此可以為交換膜提供良好的密封效果，避免交換膜的 水分散失。
圖1顯示公知的燃料電池的模電極組；
圖2顯示本發(fā)明實施例的復(fù)合膜電極組；
圖3顯示第一固定材的俯視圖；以及
圖4顯示該第一軟板的俯視圖。
其中，附圖標記說明如下:1 模電極組；2 螺栓；10 第一電極；20 第二電極；30 質(zhì)子交換膜；40 框體；100 復(fù)合膜電極組；110 模電極組；111 交換膜；1111 第一表面；1112 第二表面；112 第一電極；1121 第一觸媒層；1122 第一氣體擴散層113 第二電極；1131 第二觸媒層；1132 第二氣體擴散層；120 第一固定材；130 第二固定材；140 第一軟板；150 第二軟板；110' 模電極組；iir 交換膜。
具體實施例方式
參照圖2，其顯示本發(fā)明實施例的復(fù)合膜電極組100，包括一模電極組110、一第一 固定材120、一第二固定材130、一第一軟板140以及一第二軟板150。 模電極組110包括一交換膜111、一第一電極112以及一第二電極113。交換膜111 具有一第一表面1111以及一第二表面1112。第一電極112設(shè)于該第一表面之上llll，第 二電極113設(shè)于該第二表面1112之上。該第一電極112包括一第一觸媒層1121以及一第 一氣體擴散層1122，該第一觸媒層1121夾設(shè)于該交換膜111與該第一氣體擴散層1122之 間。該第二電極層113包括一第二觸媒層1131以及一第二氣體擴散層1132，該第二觸媒層 1131夾設(shè)于該交換膜111與該第二氣體擴散層1132之間。 第一固定材120接觸該第一表面llll，第二固定材130接觸該第二表面1112。該 第一軟板140覆蓋該第一固定材120，該第二軟板150覆蓋該第二固定材130。該第一軟板 140以熱壓合的方式結(jié)合該第一固定材120，該第二軟板150以熱壓合的方式結(jié)合該第二固 定材130，同時，該第一固定材120、該第二固定材130以熱壓合的方式與該交換膜111結(jié) 合，以固定該交換膜111。 該交換膜111為一質(zhì)子交換膜，在本發(fā)明的實施例中為Nafion系列質(zhì)子交換膜。
該第一固定材120以及該第二固定材130的材質(zhì)可以為熱固性材料，例如預(yù)浸材料(Pr印reg)或環(huán)氧樹脂材料。 該第一軟板140以及該第二軟板150的材質(zhì)可以為環(huán)氧樹脂材料或玻璃纖維材料 (例如，F(xiàn)R5)。 在上述熱壓合該第一軟板140、該第二軟板150、該第一固定材120、該第二固定材 130以及該交換膜111的步驟中，一壓合壓力施加于該第一固定材120、該第二固定材130、 該第一軟板140、該第二軟板150以及該交換膜111之上，該壓合壓力介于0 100kg/cm2， 一壓合溫度施加于該第一固定材120、該第二固定材130、該第一軟板140、該第二軟板150 以及該交換膜111之上，該壓合溫度介于50 150°C。 在公知技術(shù)的思維之中，由于認為熱壓合所需要的高溫會蒸發(fā)交換膜中的水分而 損傷交換膜。因此并不會有以熱固性材料熱壓合交換膜，而將交換膜固定的想法。
在本發(fā)明實施例之中，通過材料的選擇與搭配，在低溫狀態(tài)下熱壓合該第一固定 材、該第二固定材以及該交換膜。由于熱壓合固定的工藝不需要精準的對位，因此可在制作 模電極組的工藝之后直接自動化的將第一固定材、該第二固定材以及該交換膜熱壓合，減 少交換膜與空氣接觸的機會。此外，由于該第一固定材以及該第二固定材的塑性變形可確 實的填充交換膜周圍的元件空隙，因此可以為交換膜提供良好的密封效果，避免交換膜的 水分散失。 再參照圖2，在本發(fā)明的實施例中，復(fù)合膜電極組100還包括模電極組110'。模電 極組110'具有一交換膜lll'。交換膜111與交換膜lll'之間形成有一間距G。由于在熱 壓合的過程中該第一固定材以及該第二固定材可塑性變形而填充間距G，解決了交換膜巻
曲以及定位的問題，因此交換膜iii與交換膜iir不需要彼此連接，因而降低了燃料電池
的成本。在此實施例中，該第一固定材與該第二固定材于該間距G的位置部分相結(jié)合。
圖3顯示第一固定材120的俯視圖。該第二固定材130的結(jié)構(gòu)與該第一固定材 120相同。圖4顯示該第一軟板140的俯視圖。該第二軟板150的結(jié)構(gòu)與該第一軟板140 相同。搭配參照圖2，在本發(fā)明的一實施例中，通過調(diào)整該第一軟板140與該第二軟板150 的厚度，可調(diào)整該第一電極112以及該第二電極113于工藝中的壓縮量，進而控制復(fù)合膜電 極組100的性能。 雖然本發(fā)明已以具體的優(yōu)選實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，仍可作出的改動與修改，因此本發(fā)明 的保護范圍當視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
一種復(fù)合膜電極組，包括一模電極組，包括一交換膜，具有一第一表面以及一第二表面；一第一電極，設(shè)于該第一表面之上；以及一第二電極，設(shè)于該第二表面之上；一第一固定材，接觸該第一表面；以及一第二固定材，接觸該第二表面，其中，該第一固定材、該第二固定材以熱壓合的方式與該交換膜結(jié)合，以固定該交換膜。
2. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜電極組，其中，該第一電極包括一第一觸媒層以及一第 一氣體擴散層，該第一觸媒層夾設(shè)于該交換膜與該第一氣體擴散層之間，該第二電極層包 括一第二觸媒層以及一第二氣體擴散層，該第二觸媒層夾設(shè)于該交換膜與該第二氣體擴散 層之間。
3. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜電極組，其中，該第一固定材以及該第二固定材的材質(zhì) 為預(yù)浸材料或環(huán)氧樹脂材料。
4. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜電極組，其還包括一第一軟板以及一第二軟板，該第一 軟板覆蓋該第一固定材，該第二軟板覆蓋該第二固定材。
5. 如權(quán)利要求4所述的復(fù)合膜電極組，其中，該第一軟板以及該第二軟板的材質(zhì)為環(huán) 氧樹脂材料或玻璃纖維材料。
6. —種復(fù)合膜電極組，包括 一第一模電極組，包括一第一交換膜； 一第二模電極組，包括一第二交換膜； 一第一固定材；以及一第二固定材，其中，該第一固定材、該第二固定材以熱壓合的方式與該第一交換膜以 及該第二交換膜結(jié)合，以固定該第一交換膜以及該第二交換膜，該第一交換膜與該第二交 換膜之間具有一間距。
7. 如權(quán)利要求6所述的復(fù)合膜電極組，其中，該第一固定材以及該第二固定材的材質(zhì) 為預(yù)浸材料或環(huán)氧樹脂材料。
8. 如權(quán)利要求6所述的復(fù)合膜電極組，其還包括一第一軟板以及一第二軟板，該第一 軟板覆蓋該第一固定材，該第二軟板覆蓋該第二固定材。
9. 如權(quán)利要求8所述的復(fù)合膜電極組，其中，該第一軟板以及該第二軟板的材質(zhì)為環(huán) 氧樹脂材料或玻璃纖維材料。
10. —種復(fù)合膜電極組組裝方法，包括提供一模電極組，包括一交換膜、一第一電極以及一第二電極，該交換膜具有一第一表 面以及一第二表面，該第一 電極設(shè)于該第一表面之上，該第二電極設(shè)于該第二表面之上； 提供一第一固定材以及一第二固定材；熱壓合該第一固定材、該第二固定材以及該交換膜，以固定該交換膜，該第一固定材接 觸該第一表面，該第二固定材接觸該第二表面。
11. 如權(quán)利要求io所述的復(fù)合膜電極組組裝方法，其中，該第一電極包括一第一觸媒層以及一第一氣體擴散層，該第一觸媒層夾設(shè)于該交換膜與該第一氣體擴散層之間，該第二電極層包括一第二觸媒層以及一第二氣體擴散層，該第二觸媒層夾設(shè)于該交換膜與該第 二氣體擴散層之間。
12. 如權(quán)利要求IO所述的復(fù)合膜電極組組裝方法，其中，該第一固定材以及該第二固 定材的材質(zhì)為熱固性材料。
13. 如權(quán)利要求10所述的復(fù)合膜電極組組裝方法，其中，該第一固定材以及該第二固 定材的材質(zhì)為預(yù)浸材料或環(huán)氧樹脂材料。
14. 如權(quán)利要求10所述的復(fù)合膜電極組組裝方法，其還包括 提供一第一軟板以及一第二軟板；以及將該第一軟板覆蓋該第一固定材，將該第二軟板覆蓋該第二固定材，其中，在熱壓合該 第一固定材、該第二固定材以及該交換膜的步驟中，該第一軟板與該第一固定材熱壓合，該 第二軟板與該第二固定材熱壓合。
15. 如權(quán)利要求14所述的復(fù)合膜電極組組裝方法，其中，該第一軟板以及該第二軟板 的材質(zhì)為環(huán)氧樹脂材料或玻璃纖維材料。
16. 如權(quán)利要求14所述的復(fù)合膜電極組組裝方法，其中，在熱壓合該第一固定材、該第 二固定材以及該交換膜的步驟中，一壓合壓力施加于該第一固定材、該第二固定材、該第一 軟板、該第二軟板以及該交換膜之上，該壓合壓力介于0 100kg/cm2。
17. 如權(quán)利要求14所述的復(fù)合膜電極組組裝方法，其中，在熱壓合該第一固定材、該第 二固定材以及該交換膜的步驟中，一壓合溫度施加于該第一固定材、該第二固定材、該第一 軟板、該第二軟板以及該交換膜之上，該壓合溫度介于50 150°C。
18. 如權(quán)利要求14所述的復(fù)合膜電極組組裝方法，其還包括調(diào)整該第一板材以及該第 二板材的厚度，以調(diào)整該第一電極以及該第二電極于工藝中的壓縮量。
19. 如權(quán)利要求10所述的復(fù)合膜電極組組裝方法，其中，在熱壓合該第一固定材、該第 二固定材以及該交換膜的步驟中，一壓合壓力施加于該第一固定材、該第二固定材以及該 交換膜之上，該壓合壓力介于0 100kg/cm2。
20. 如權(quán)利要求10所述的復(fù)合膜電極組組裝方法，其中，在熱壓合該第一固定材、該第 二固定材以及該交換膜的步驟中，一壓合溫度施加于該第一固定材、該第二固定材以及該 交換膜之上，該壓合溫度介于50 150°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合膜電極組及其組裝方法，其中該復(fù)合膜電極組包括一模電極組、一第一固定材以及一第二固定材。模電極組包括一交換膜、一第一電極以及一第二電極。交換膜具有一第一表面以及一第二表面。第一電極設(shè)于該第一表面之上。第二電極設(shè)于該第二表面之上。第一固定材接觸該第一表面。第二固定材接觸該第二表面，其中，該第一固定材、該第二固定材以熱壓合的方式與該交換膜結(jié)合，以固定該交換膜。本發(fā)明可以減少交換膜與空氣接觸的機會，并可以為交換膜提供良好的密封效果，避免交換膜的水分散失。
文檔編號H01M4/86GK101740790SQ20081017542
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者張維凱, 楊清森, 蔡明洲, 賴將文 申請人:南亞電路板股份有限公司