本發(fā)明為涉及一種電化學(xué)電池，尤指一種降低接觸電阻的電化學(xué)電池。

背景技術(shù)：

電化學(xué)電池為利用氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的一種裝置，已廣泛應(yīng)用于各種需要電力的領(lǐng)域，如燃料電池，其為利用氫與氧的結(jié)合，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，燃料電池產(chǎn)電后的附屬產(chǎn)物為水與熱，因此屬于低污染性的能源，且能源轉(zhuǎn)換效率高，成為近年來受矚目能源供應(yīng)技術(shù)之一。

習(xí)知的燃料電池如中國臺灣發(fā)明專利公告第I382584號的燃料電池模組的承壓組立結(jié)構(gòu)，其包含有一燃料電池模組、一第一承壓端板、一第一極集電板、一第二承壓端板、一第二極集電板及一施壓結(jié)構(gòu)。該第一極集電板與該第二極集電板分別設(shè)置于該燃料電池組的兩側(cè)，該第一承壓端板設(shè)置于該第一極集電板遠(yuǎn)離該燃料電池模組的一側(cè)，該第二承壓端板設(shè)置于該第二極集電板遠(yuǎn)離該燃料電池模組的一側(cè)，該施壓結(jié)構(gòu)包含有一施壓板及垂直延伸出該施壓板的一對側(cè)板，該施壓板頂制于第二承壓端板，且該第一承壓端板、該第一極集電板、該第二承壓端板以及該第二極集電板設(shè)置于該對側(cè)板之間。經(jīng)由該第一承壓端板施加一向該第二承壓端板方向的壓力于燃料電池模組，以提供燃料電池模組中各個電池單體所需的接觸壓力。

然而，若施加壓力太大，可能會造成燃料電池模組的結(jié)構(gòu)變形或損壞；若施加壓力太小，則會使燃料電池的密合度不佳，不僅容易有漏水、漏氣的情形，更會使燃料電池模組間的接觸電阻增加，而降低效能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的，在于解決習(xí)知電化學(xué)電池接觸電阻過高，導(dǎo)致效能不佳的問題。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種降低接觸電阻的燃料電池，包含有一高分 子電解質(zhì)膜、一電極組件、一第二電極以及一圖形化導(dǎo)電層。該電極組件包含有一觸媒層、一擴散層以及一第一電極，并設(shè)置于該高分子電解質(zhì)膜的一側(cè)，該第二電極設(shè)置于該高分子電解質(zhì)膜遠(yuǎn)離該電極組件的一側(cè)，主要由一碳材料組成，并包含有一遠(yuǎn)離于該高分子電解質(zhì)膜的表面，該圖形化導(dǎo)電層利用一導(dǎo)電漿料涂布于該表面再經(jīng)烘烤形成；其中，一氫氣經(jīng)由該圖形化導(dǎo)電層進(jìn)入該第二電極，一氧氣經(jīng)由該第一電極進(jìn)入該觸媒層與該擴散層，該氫氣于該第二電極中受催化而反應(yīng)形成一氫離子與一電子，該氫離子經(jīng)由該高分子電解質(zhì)膜輸入至該觸媒層與該擴散層，并與該氧氣結(jié)合而形成一水分子。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明又提供一種降低接觸電阻的燃料電池，包含有一高分子電解質(zhì)膜、一電極組件、一第二電極以及一圖形化導(dǎo)電層。該電極組件包含有一觸媒層、一擴散層以及一第一電極，并設(shè)置于該高分子電解質(zhì)膜的一側(cè)，該第二電極設(shè)置于該高分子電解質(zhì)膜遠(yuǎn)離該電極組件的一側(cè)，主要由一碳材料組成，并包含有一遠(yuǎn)離于該高分子電解質(zhì)膜的表面，該圖形化導(dǎo)電層利用一導(dǎo)電漿料涂布于該表面再經(jīng)烘烤形成；其中，一氫氣經(jīng)由該電極組件進(jìn)入該第一電極，一氧氣經(jīng)由該圖形化導(dǎo)電層進(jìn)入該第二電極，該氫氣于該第一電極中受催化而反應(yīng)形成一氫離子與一電子，該氫離子經(jīng)由該高分子電解質(zhì)膜輸入至該第二電極，并與該氧氣結(jié)合而形成一水分子。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明再提供一種降低接觸電阻的空氣電池，包含有一電解質(zhì)、一金屬電極、一第二電極以及一圖形化導(dǎo)電層。該金屬電極設(shè)置于該電解質(zhì)的一側(cè)，該第二電極設(shè)置于該電解質(zhì)遠(yuǎn)離該金屬電極的一側(cè)，主要由一碳材料組成，并包含有一遠(yuǎn)離于該電解質(zhì)的表面，該圖形化導(dǎo)電層利用一導(dǎo)電漿料涂布于該表面再經(jīng)烘烤形成；其中，一氧氣經(jīng)由該圖形化導(dǎo)電層進(jìn)入該第二電極，該金屬電極解離出一金屬離子以及至少一電子，該氧氣與該電子以及一水分子結(jié)合形成一氫氧離子。

由上述可知，本發(fā)明藉由利用該導(dǎo)電漿料于該表面形成該圖形化導(dǎo)電層，取代傳統(tǒng)上所使用的集電板，可以在該第二電極不受力的情況下進(jìn)行組裝，降低損壞的可能，且由于該圖形化導(dǎo)電層和該電極間的附著力良好，可大幅減少該圖形化導(dǎo)電層與該第二電極間的接觸電阻，提升產(chǎn)品效能。

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1，為本發(fā)明第一實施例的集流結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2A，為本發(fā)明第一實施例中，該圖形化導(dǎo)電層的第一樣態(tài)示意圖。

圖2B，為本發(fā)明第一實施例中，該圖形化導(dǎo)電層的第二樣態(tài)示意圖。

圖3，為本發(fā)明第二實施例的燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4，為本發(fā)明第三實施例的空氣電池結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，以更進(jìn)一步了解本發(fā)明的目的、方案及功效，但并非作為本發(fā)明所附權(quán)利要求保護范圍的限制。

請參閱圖1，為本發(fā)明第一實施例的集流結(jié)構(gòu)示意圖，包含有一碳材料電極10以及一圖形化導(dǎo)電層20，該碳材料電極10包含有一碳材料表面11，該圖形化導(dǎo)電層20利用一導(dǎo)電漿料涂布于該碳材料表面11之上，再利用烘烤或其它固化方式使該導(dǎo)電漿料固化成形于該碳材料表面11，由于該碳材料電極10和該圖形化導(dǎo)電層20之間會形成化學(xué)鍵結(jié)，附著力良好，因此，可以在不施加外加壓力促使兩者接觸的情況下，降低該碳材料電極10與該圖形化導(dǎo)電層20間的接觸電阻。其中，該導(dǎo)電漿料中包含一導(dǎo)電金屬，該導(dǎo)電金屬選自銀、金、鋁、銅及其組合所形成的群組。該碳材料電極10的材料可為石墨、碳黑、碳纖維或奈米碳材等。該奈米碳材可為奈米碳管、石墨烯或奈米石墨化碳纖維等等。

續(xù)搭配參閱圖2A與圖2B所示，分別為本發(fā)明第一實施例中，該圖形化導(dǎo)電層20的第一樣態(tài)和第二態(tài)樣示意圖。于圖2A中，該圖形化導(dǎo)電層20包括多條縱向?qū)щ娋€21以及多條橫向?qū)щ娋€22，該些縱向?qū)щ娋€21與該些橫向?qū)щ娋€22相互交叉，使電子得以在該些縱向?qū)щ娋€21與該些橫向?qū)щ娋€22上快速傳遞，并從一導(dǎo)電組件70輸出，而達(dá)集電的效果，可用于取代傳統(tǒng)集電板和電極的組合。于圖2B中，該圖形化導(dǎo)電層20包含有多條相互平行的第一導(dǎo)電線23以及一連接該些第一導(dǎo)電線23的第二導(dǎo)電線24。以上僅為舉例說明，于本發(fā)明，該圖形化導(dǎo)電層20可依照使用者需求而設(shè)計成不同的 圖樣。

續(xù)參閱圖3所示，為利用本發(fā)明第二實施例的燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖，包含有一高分子電解質(zhì)膜30、一電極組件40、一第二電極50、一圖形化導(dǎo)電層20以及一導(dǎo)電組件70。該電極組件40包含有一觸媒層41、一擴散層42以及一第一電極43，該觸媒層41連接于該高分子電解質(zhì)膜30的一側(cè)，而該擴散層42設(shè)置于該觸媒層41遠(yuǎn)離該高分子電解質(zhì)膜30的一側(cè)，該第一電極43設(shè)置于該擴散層42遠(yuǎn)離該高分子電解質(zhì)膜30的一側(cè)，該第二電極50設(shè)置于該高分子電解質(zhì)膜30遠(yuǎn)離該電極組件40的一側(cè)，并包含有一遠(yuǎn)離于該高分子電解質(zhì)膜30的表面51，該圖形化導(dǎo)電層20利用一導(dǎo)電漿料形成于該表面51，該導(dǎo)電組件70則連接于該圖形化導(dǎo)電層20以及該第一電極43，其中，該圖形化導(dǎo)電層20可參考圖2A與圖2B，在此則不另行贅述。需特別說明的是，該第二電極50主要由一碳材料組成，兼具有擴散氣體、進(jìn)行氧化還原反應(yīng)以及引導(dǎo)電子等功能。

操作時，輸入一氫氣以及一氧氣，該氫氣經(jīng)由該圖形化導(dǎo)電層20進(jìn)入該第二電極50，并于該第二電極50中受催化而反應(yīng)形成一氫離子與一電子，再經(jīng)由該高分子電解質(zhì)膜30輸入至該觸媒層41與該擴散層42；該氧氣經(jīng)由該第一電極43進(jìn)入該觸媒層41與該擴散層42，與該氫離子結(jié)合而形成一水分子，該電子則利用該導(dǎo)電組件70由該圖形化導(dǎo)電層20傳輸至該第一電極43，以進(jìn)行發(fā)電。

于本實施例中，亦可改變該氫氣與該氧氣的輸入位置，即，該氫氣經(jīng)由該電極組件40進(jìn)入該第一電極43，并于該第一電極43中受催化而反應(yīng)生成一氫離子與一電子，該氧氣經(jīng)由該圖形化導(dǎo)電層20進(jìn)入該第二電極50，并與該氫離子結(jié)合而形成一水分子，該電子則利用該導(dǎo)電組件70由該第一電極43傳輸至該圖形化導(dǎo)電層20，以進(jìn)行發(fā)電。

其中，該導(dǎo)電漿料可利用涂布形成于該表面51，并經(jīng)烘烤固化于該表面51上，由于該圖形化導(dǎo)電層20和該第二電極50之間會形成化學(xué)鍵結(jié)，因此，彼此間的附著力良好，可以在不施加壓力的情況下，降低該第二電極50與該圖形化導(dǎo)電層20間的接觸電阻，提升產(chǎn)品的效能。且該圖形化導(dǎo)電層20遠(yuǎn)離該第二電極50的一側(cè)更可連接另一燃料電池的該第一電極43，形成串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，而該圖形化導(dǎo)電層20與該第一電極43間同樣不需要施加壓力，即可降低 接觸電阻。

續(xù)參閱圖4所示，為本發(fā)明第三實施例的空氣電池結(jié)構(gòu)示意圖，包含有一電解質(zhì)60、一金屬電極80、一第二電極50、一圖形化導(dǎo)電層20以及一導(dǎo)電組件70。該金屬電極80設(shè)置于該電解質(zhì)60的一側(cè)，主要由一金屬組成，該金屬可為金屬鎂、鎂合金、金屬鋁、鋁合金或前述的組合，該第二電極50設(shè)置于該電解質(zhì)60遠(yuǎn)離該金屬電極80的一側(cè)，并包含有一遠(yuǎn)離于該電解質(zhì)60的表面51，該圖形化導(dǎo)電層20利用一導(dǎo)電漿料形成于該表面51，該導(dǎo)電組件70則連接于該圖形化導(dǎo)電層20以及該金屬電極80，其中，該圖形化導(dǎo)電層20可參考圖2A與圖2B，在此則不另行贅述。需特別說明的是，該第二電極50主要由一碳材料組成，兼具有擴散氣體、進(jìn)行氧化還原反應(yīng)以及引導(dǎo)電子等功能。于本發(fā)明中，該碳材料可為石墨、碳黑、碳纖維或奈米碳材等。該奈米碳材可為奈米碳管、石墨烯或奈米石墨化碳纖維等等。

操作時，輸入一氧氣經(jīng)由該圖形化導(dǎo)電層20進(jìn)入該第二電極50，該金屬電極80解離出一金屬離子以及至少一電子，該至少一電子利用該導(dǎo)電組件70由該圖形化導(dǎo)電層20傳輸至該金屬電極80，并與該氧氣以及一水分子結(jié)合形成一氫氧離子，藉此進(jìn)行發(fā)電。

于本實施例中，該導(dǎo)電漿料可利用涂布形成于該表面51，并經(jīng)烘烤固化于該表面51上，由于該圖形化導(dǎo)電層20和該第二電極50之間會形成化學(xué)鍵結(jié)，因此，彼此間的附著力良好，可以在不施加壓力的情況下，降低該第二電極50與該圖形化導(dǎo)電層20間的接觸電阻，提升產(chǎn)品的效能。且該圖形化導(dǎo)電層20遠(yuǎn)離該第二電極50的一側(cè)可連接另一空氣電池的金屬電極80，形成串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，且該圖形化導(dǎo)電層20與該金屬電極80間同樣不需要施加壓力，即可降低接觸電阻。

綜上所述，藉由將該圖形化導(dǎo)電層形成于該表面上，即可在不施加壓力的情況下，降低該第二電極與該圖形化導(dǎo)電層間的接觸電阻，且當(dāng)形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)時，該圖形化導(dǎo)電層與該第一電極、該金屬電極間同樣不需要施加外加壓力，即可降低接觸電阻，提升效率。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。