燃料電池制造技術

本發明專利技術提供一種燃料電池。燃料電池(10)具備電解質膜-電極結構體(12)、第一隔板(14)及第二隔板(16)。在第二隔板(16)上設有與燃料氣體入口連通孔(24a)和燃料氣體出口連通孔(24b)連通的燃料氣體流路(32)。燃料氣體流路(32)具備：分別沿著水平方向延伸，并沿著重力方向排列的多個波形形狀流路部(32a)；在發電區域內且在重力方向最下部配置，沿著水平方向延伸的平坦狀流路部(32b)。

【技術實現步驟摘要】
燃料電池
本專利技術涉及一種燃料電池，其沿著水平方向層疊有隔板和在電解質膜的兩側設置一對電極的電解質膜-電極結構體，并設有使反應氣體沿著電極面在水平方向上流通的反應氣體流路。
技術介紹
例如，固體高分子型燃料電池通過一對隔板夾持電解質膜-電極結構體(MEA)，該電解質膜-電極結構體(MEA)在由高分子離子交換膜構成的固體高分子電解質膜的兩側分別設有陽極電極及陰極電極。燃料電池通常被層疊多個而構成燃料電池組，并且除了固定用之外，還通過裝入燃料電池車輛而作為車載用燃料電池系統使用。在燃料電池中，使用被沖壓成形為波狀的金屬隔板，并且在所述金屬隔板的面內設有用于使燃料氣體向陽極電極流動的燃料氣體流路(以下，也稱為反應氣體流路)和用于使氧化劑氣體向陰極電極流動的氧化劑氣體流路(以下，也稱為反應氣體流路)。此外，按每個發電單元或多個發電單元而沿著金屬隔板的面方向設置用于使冷卻介質流動的冷卻介質流路。這種情況下，冷卻介質流路通過使燃料氣體流路的背面形狀與氧化劑氣體流路的背面形狀重合而構成。因此，燃料氣體流路及氧化劑氣體流路分別通過波形形狀流路構成，并且各波形形狀流路的背面形狀彼此以相位互不相同的方式重疊，從而形成冷卻介質流路(日本特開2008-293694號公報)。專利技術的概要然而，在燃料電池中，存在收容在高度方向受限制的空間內的情況，例如，采用橫長形狀的燃料電池。在這種燃料電 池中，燃料氣體流路及氧化劑氣體流路需要使燃料氣體及氧化劑氣體在水平方向上流通。此時，構成燃料氣體流路及氧化劑氣體流路的各波形形狀流路沿著水平方向延伸，因此有存在向下方彎曲或彎折之后朝向上方的凹狀部。因此，尤其是在重力方向下方配置的凹狀部中容易滯留水，例如，金屬離子可能從隔板溶出(日語:溶出)，并且電極的貴金屬可能溶出。由此，溶出離子被取入電解質膜，使所述電解質膜發生劣化，另一方面，使電極性能下降。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于提供一種通過簡單的結構，能夠容易且可靠地將在反應氣體流路內的重力方向下方容易滯留的生成水從所述反應氣體流路排出的燃料電池。本專利技術涉及一種燃料電池，其沿著水平方向層疊有隔板和在電解質膜的兩側設有一對電極的電解質膜-電極結構體，并且將電極面配置成沿著重力方向的鉛垂姿態，且設有使作為氧化劑氣體或燃料氣體的反應氣體沿著所述電極面在水平方向上流通的反應氣體流路。在該燃料電池中，反應氣體流路具備:分別沿著水平方向呈波狀延伸，并在重力方向上排列的多個波形形狀流路部；在發電區域內且在重力方向最下部配置，底部沿著水平方向呈直線狀延伸的平坦狀流路部。根據本專利技術，當反應氣體沿著反應氣體流路在水平方向上流通時，通過反應而生成水，并且該水容易向所述反應氣體流路的重力方向下方移動而滯留。此時，在反應氣體流路的重力方向最下部配置有底部沿著水平方向呈直線狀延伸的平坦狀流路部。因此，移動到反應氣體流路的重力方向下方的水沿著平坦狀流路部的底部順暢地流動，從所述反應氣體流路、即從發電區域排出。由此，通過簡單的結構能夠容易且可靠地將在反應氣體流路內的重力方向下方容易滯留的生成水從所述反應氣體流路排出。上述的目的、特征及優點根據參照附圖進行說明的以下的實施方式的說明而能夠容易地理解。【附圖說明】圖1是本專利技術的第一實施方式的燃料電池的主要部分分解立體說明圖。圖2是所述燃料電池的圖1中I1-1I線剖視說明圖。圖3是所述燃料電池的圖1中II1-1II線剖視說明圖。圖4是構成所述燃料電池的第一隔板的主視說明圖。圖5是構成所述燃料電池的第二隔板的主視說明圖。圖6是本專利技術的第二實施方式的燃料電池的主要部分分解立體說明圖。圖7是所述燃料電池的圖6中VI1-VII線剖視說明圖。圖8是所述燃料電池的圖6中VII1-VIII線剖視說明圖。圖9是構成所述燃料電池的第一隔板的主視說明圖。圖10是構成所述燃料電池的第二隔板的主視說明圖。圖11是構成所述燃料電池的第一電解質膜-電極結構體的主視說明圖。圖12是構成所述燃料電池的第二電解質膜-電極結構體的主視說明圖。圖13是本專利技術的第三實施方式的燃料電池的主要部分分解立體說明圖。圖14是所述燃料電池的圖13中XIV-XIV線剖視說明圖。圖15是所述燃料電池的圖13中XV-XV線剖視說明圖。圖16是本專利技術的第四實施方式的燃料電池的主要部分分解立體說明圖。圖17是所述燃料電池的圖16中XVI1-XVII線剖視說明圖。圖18是所述燃料電池的圖16中XVII1-XVIII線剖視說明圖。圖19是構成所述燃料電池的第一隔板的主視說明圖。圖20是構成所述燃料電池的第二隔板的主視說明圖。圖21是本專利技術的第五實施方式的燃料電池的主要部分分解立體說明圖。圖22是所述燃料電池的圖21中XXI1-XXII線剖視說明圖。圖23是所述燃料電池的圖21中XXII1-XXIII線剖視說明圖。圖24是構成所述燃料電池的第二隔板的一方的面的主視說明圖。圖25是構成所述燃料電池的第二隔板的另一方的面的主視說明圖。圖26是本專利技術的第六實施方式的燃料電池的主要部分分解立體說明圖。圖27是所述燃料電池的圖26中XXVI1-XXVII線剖視說明圖。圖28是所述燃料電池的圖26中XXVII1-XXVIII線剖視說明圖。圖29是構成所述燃料電池的第一隔板的主視說明圖。【具體實施方式】如圖1所示，本專利技術的第一實施方式的燃料電池10例如以立位姿態沿著水平方向(箭頭A方向)層疊而構成車載用燃料電池組。燃料電池10具有橫長形狀，并且具備電解質膜-電極結構體12、夾持所述電解質膜-電極結構體12的第一隔板(陰極側隔板)14及第二隔板(陽極側隔板)16。第一隔板14及第二隔板16通過將薄板狀的金屬板分別沖壓加工成波形形狀，而具有截面凹凸形狀(參照圖2及圖3)。第一隔板14及第二隔板16例如由鋼板、不銹鋼板、鋁板、鍍敷處理鋼板、或對其金屬表面實施了防腐蝕用的表面處理的金屬隔板構成。需要說明的是，第一隔板14及第二隔板16也可以由碳隔板構成。在燃料電池10的長邊方向即箭頭B方向(圖1中的水平方向)的一端緣部，沿著箭頭C方向(鉛垂方向)排列而設置有在作為層疊方向的箭頭A方向上相互連通的用于供給氧化劑氣體(反應氣體)例如含氧氣體的氧化劑氣體入口連通孔20a、用于供給冷卻介質的冷卻介質入口連通孔22a、及用于排出燃料氣體(反應氣體)例如含氫氣體的燃料氣體出口連通孔24b。在燃料電池10的箭頭B方向的另一端緣部，沿著箭頭C方向排列而設置有在箭頭A方向上相互連通的用于供給燃料氣體的燃料氣體入口連通孔24a、用于排出冷卻介質的冷卻介質出口連通孔22b、及用于排出氧化劑氣體的氧化劑氣體出口連通孔20b。如圖4所示，在第一隔板14的朝向電解質膜-電極結構體12的面14a上形成有將氧化劑氣體入口連通孔20a與氧化劑氣體出口連通孔20b連通的氧化劑氣體流路(反應氣體流路)26。氧化劑氣體流路26具備:分別沿著水平方向呈波狀延伸，并在重力方向上排列的多個波形形狀流路部26a ;在發電區域25內且在重力方向最下部配置，底部26bD_沿著水平方向呈直線狀延伸的平坦狀流路部26b。平坦狀流路部26b配置在比氧化劑氣體出口連通孔20b的底部20bu靠上方的位置。平坦狀流路部26b例如可以朝著氧化劑氣體出口連通孔2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃料電池，其沿著水平方向層疊有隔板(14、16)和在電解質膜(50)的兩側設有一對電極(52、54)的電解質膜?電極結構體(12)，并且將電極面配置成沿著重力方向的鉛垂姿態，且設有使作為氧化劑氣體或燃料氣體的反應氣體沿著所述電極面在水平方向上流通的反應氣體流路(32)，所述燃料電池的特征在于，所述反應氣體流路(32)具備：分別沿著水平方向呈波狀延伸，且在重力方向上排列的多個波形形狀流路部(32a)；以及在發電區域內且在重力方向最下部配置，底部(32bDOWN)沿著水平方向呈直線狀延伸的平坦狀流路部(32b)。

【技術特征摘要】
2012.06.18 JP 2012-136911;2013.04.22 JP 2013-08951.一種燃料電池，其沿著水平方向層疊有隔板(14、16)和在電解質膜(50)的兩側設有一對電極(52、54)的電解質膜-電極結構體(12)，并且將電極面配置成沿著重力方向的鉛垂姿態，且設有使作為氧化劑氣體或燃料氣體的反應氣體沿著所述電極面在水平方向上流通的反應氣體流路(32)，所述燃料電池的特征在于， 所述反應氣體流路(32)具備: 分別沿著水平方向呈波狀延伸，且在重力方向上排列的多個波形形狀流路部(32a)；以及 在發電區域內且在重力方向最下部配置，底部(32bMJ沿著水平方向呈直線狀延伸的平坦狀流路部(32b)。2.根據權利要求1所述的燃料電池，其特征在于， 所述平坦狀流路部(32b)中，所述底部(32bD_)沿著水平方向呈直線狀延伸，并且， 與所述底部(32bD_)相反側的頂部(32bUP)沿著水平方向呈波狀延伸。3.根據權利要求2所述的燃料電池，其特征在于， 所述平坦狀流路部(32b)的流路截面積比所述波形形狀流路部(32a)的流路截面積大。4.根據權利要求1所述的燃料電池，其特征在于， 所述隔板(106)由金屬隔板構成，`并且在所述金屬隔板上沖壓成形所述波形形狀流路部(32a)， 所述電解質膜-電極結構體(102)在所述電極(52、54)的外側一體地設有樹脂框構件(108)， 所述平坦狀流路部(32c)構成在一體地設置于所述樹脂框構件(108)上的直線狀凸部(IlOb)與所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杉浦誠治，后藤修平，村上顯一，石田堅太郎，須田惠介，
申請(專利權)人：本田技研工業株式會社，
類型：發明
國別省市：