燃料电池制造技术

多个被层叠的燃料电池(1)的发电元件(2)包括板状的电池单元(10)、正极板(30)以及负极板(20)。正极板(30)包括燃料供气歧管(4)、多条第一气体流路(35)以及第二气体流路(61)。在与第二气体流路(61)的气体进入口(38)相对的相对面上设置限制部(80)，该限制部(80)限制从燃料供气歧管(4)经由气体进入口(38)流入到第二气体流路(61)的燃料气体流入第一气体流路(35)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种平板型固体氧化物燃料电池(SOFC)，其中特别涉及一种隔膜叠层结构。
技术介绍
燃料电池是一种能够使用燃料生产电能的装置。燃料电池大致根据电解质的种类分类，例如有电解质使用树脂等高分子薄膜的固体高分子燃料电池(PEFC)和电解质使用固体氧化物的固体氧化物燃料电池(SOFC)等。其中，尤其是SOFC的发电效率高，因此近年来广受瞩目。SOFC中有将多个具有电解质被夹持在一对电极之间的结构的平板状电池单元(cell)与隔膜等层叠多层而成的那种类型(平板型)。SOFC的燃料使用空气或氧等氧化气体和氢或一氧化碳等燃料气体。例如，专利文献1公开了一种PEFC，专利文献2公开了一种SOFC。专利文献1：日本公开专利公报特开2006－236612号公报专利文献2：日本公开专利公报特开2002－343376号公报
技术实现思路
－专利技术所要解决的技术问题－在SOFC中，从提高发电效率和耐久性的方面来看，将燃料气体均匀地提供给各电池单元(cell)的电极面成为重要的技术问题。图1图示了层叠板状电池单元和隔膜等来构成为块状的SOFC的主要部分(电池堆100)。在电池堆100的中心部分有各电池单元的电极面在层叠方向上交替地排列的集电部101，在电池堆100的周边部分形成有沿层叠方向延伸的供气歧管102和排气歧管103。氧化气体(通常使用空气)或燃料气体通过供气歧管102提供给各电池单元的电极面，并且通过排气歧管103排出。在集电部，分别沿着电池单元的两个面从供气歧管102向排气歧管103流动的梳状气体流路形成在隔膜上，通过这些气体流路分配后供给燃料气体或空气。各气体流路与沿纵向延伸的供气歧管102正交，而且以从供气歧管102横向扩张的方式延伸，因此将燃料气体稳定且均匀地提供给所有气体流路并不容易。若向各气体流路不均匀地提供燃料气体，则会发生发电效率降低或产生局部过电流的现象。因此，从提高SOFC的发电效率和耐久性的方面来看，将燃料气体均匀地分配并供向电极面的整个面成为重要的技术问题。专利文献2公开了虽以空气作为对象却能够将空气均匀地分配并供向各电池单元的电极面的流路。在此，如图2(a)所示，压接平板105和狭缝板106构成空气极侧的隔膜。贯通平板105形成空气用以及燃料用各集管107、108，贯通狭缝板106形成燃料用集管108和梳状的多条狭缝109。如图2(b)所示，各狭缝109的端部与空气用集管107重叠，空气从空气用集管107直接进入到各狭缝109中分配并供向各电池单元的电极面。然而，在该结构的情况下，空气供给用集管107的内部被每个狭缝板106的狭缝109之间的细板部分遮挡，因此沿空气供给用集管107流动的空气受到妨碍无法顺畅地流动，从而产生压力损失。特别是在SOFC中通常层叠多个，因此容易受到其影响。关于这一点，由于空气不需要原料成本，因此即便产生压力损失，也能够通过供给大量的空气来向各电池单元提供充分的空气。然而，由于燃料气体需要原料成本，因此不能与空气一样地处理。从运行成本的观点来看，对于燃料气体而言，需要抑制供给量并有效地供给燃料气体。因此，在该方法中，难以向各电池单元的电极面均匀且稳定地供给燃料气体。于是，本专利技术的目的在于：提供一种能够向各电池单元的电极面均匀且稳定地供给燃料气体的燃料电池。－用以解决技术问题的技术方案－所公开的燃料电池是一种层叠多个发电元件而构成的燃料电池。上述发电元件包括：在一主面连接有正极、另一主面连接有负极的板状的电池单元；以与上述正极电连接的方式层叠的正极板；以及以与上述负极电连接的方式层叠的负极板。上述正极板包括：位于上述电池单元的外周围以便贯通层叠方向成为燃料气体的流路的燃料供气歧管；从上述燃料供气歧管侧朝向以上述电池单元为中心的相对侧的端部侧延伸的多条第一气体流路；以及位于上述燃料供气歧管与上述电池单元之间并以横切上述多条第一气体流路来连通的方式形成的第二气体流路。其特征在于，沿与上述第二气体流路的气体进入口相对的相对面设置限制部，其中，上述限制部限制从上述燃料供气歧管经由上述气体进入口流入到上述第二气体流路的燃料气体流入上述第一气体流路。上述第一气体流路与上述限制部可以位于上述发电元件的层叠方向上的不同的高度位置。上述气体进入口与上述限制部可以位于上述发电元件的层叠方向上的大致相同的高度位置。还包括绝缘板，上述绝缘板设置在上述正极板与上述负极板之间以使上述正极板与上述负极板彼此电绝缘，并且设置有开口以便上述电池单元位于上述开口的内侧，能够借助上述电池单元的端面与上述开口的内缘接触，在上述发电元件内对上述电池单元进行定位。上述限制部可以包括上述电池单元的端面，与上述第二气体流路的上述气体进入口相对的相对面还可以由上述电池单元的端面构成。上述正极板还可以包括第一板、第二板以及第三板，上述第一板呈平板状且具有构成上述燃料供气歧管的燃料通过口，上述第二板具有上述燃料通过口和构成上述第一气体流路的多条第一狭缝，上述第三板具有上述燃料通过口、以上述电池单元位于开口的内侧的方式设置的上述开口以及构成连通上述燃料通过口与上述开口的上述气体进入口的切口，在上述第二板面内上述燃料通过口不与上述第一狭缝连通，将上述第一板、上述第二板以及上述第三板按照该顺序层叠来构成上述正极板，以便各个上述燃料通过口在层叠方向上连通。并且，上述正极板还可以包括第一板、第二板以及第三板，上述第一板呈平板状且具有构成上述燃料供气歧管的燃料通过口，上述第二板具有上述燃料通过口和构成上述第一气体流路的多条第一狭缝，上述第三板具有上述燃料通过口、以上述电池单元位于开口的内侧的方式设置的上述开口、位于上述燃料通过口与上述开口之间并构成上述第二气体流路的第二狭缝、以及构成连通上述燃料通过口与上述第二狭缝的上述气体进入口的切口，在上述第二板面内上述燃料通过口不与上述第一狭缝连通，并且在上述第三板面内上述第二狭缝不与上述开口连通，将上述第一板、上述第二板以及上述第三板按照该顺序层叠来构成上述正极板，以便各个上述燃料通过口在层叠方向上连通。此外，上述正极板还可以包括第一板、第二板以及第三板，上述第一板呈平板状且具有构成上述燃料供气歧管的燃料通过口，上述第二板具有上述燃料通过口、与上述燃料通过口连通而构成上述气体进入口的切口、以及构成上述第一气体流路的多条第一狭缝，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，其特征在于：其层叠多个发电元件而成，上述发电元件包括：板状的电池单元，其一主面上连接有正极并且另一主面上连接有负极，正极板，其以与上述正极电连接的方式层叠，以及负极板，其以与上述负极电连接的方式层叠，上述正极板包括：燃料供气歧管，其位于上述电池单元的外周围，以便贯通层叠方向形成燃料气体的流路，多条第一气体流路，上述多条第一气体流路从上述燃料供气歧管侧朝向以上述电池单元为中心的相对侧的端部侧延伸，以及第二气体流路，其位于上述燃料供气歧管与上述电池单元之间并以横切上述多条第一气体流路来连通的方式形成，沿与上述第二气体流路的气体进入口相对的相对面设置限制部，上述限制部限制从上述燃料供气歧管经由上述气体进入口流入到上述第二气体流路的燃料气体流入上述第一气体流路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.21 JP 2012-208109;2013.08.27 JP 2013-175191.一种燃料电池，其特征在于：
其层叠多个发电元件而成，
上述发电元件包括：
板状的电池单元，其一主面上连接有正极并且另一主面上连接有负极，
正极板，其以与上述正极电连接的方式层叠，以及
负极板，其以与上述负极电连接的方式层叠，
上述正极板包括：
燃料供气歧管，其位于上述电池单元的外周围，以便贯通层叠方向形成燃
料气体的流路，
多条第一气体流路，上述多条第一气体流路从上述燃料供气歧管侧朝向以
上述电池单元为中心的相对侧的端部侧延伸，以及
第二气体流路，其位于上述燃料供气歧管与上述电池单元之间并以横切上
述多条第一气体流路来连通的方式形成，
沿与上述第二气体流路的气体进入口相对的相对面设置限制部，上述限制
部限制从上述燃料供气歧管经由上述气体进入口流入到上述第二气体流路的燃
料气体流入上述第一气体流路。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于：
上述第一气体流路与上述限制部位于上述发电元件的层叠方向的不同的高
度位置。
3.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于：
上述气体进入口与上述限制部位于上述发电元件的层叠方向的大致相同的
高度位置。
4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的燃料电池，其特征在于：
还包括：
绝缘板，其设置在上述正极板与上述负极板之间来使上述正极板与上述负

\t极板彼此电绝缘，并且设置有开口以便上述电池单元位于上述开口的内侧，
上述电池单元的端面与上述开口的内缘接触，从而在上述发电元件内对上
述电池单元进行定位。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的燃料电池，其特征在于：
上述限制部包括上述电池单元的端面。
6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的燃料电池，其特征在于：
与上述第二气体流路的上述气体进入口相对的相对面由上述电池单元的端
面构成。
7.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的燃料电池，其特征在于：
上述正极板包括：
第一板，其呈平板状并且具有构成上述燃料供气歧管的燃料通过口，
第二板，其具有上述燃料通过口和构成上述第一气体流路的多条第一狭缝，
以及
第三板，其具有上述燃料通过口、以上述电池单元位于开口的内侧的方式
设置的上述开口以及构成使上述燃料通过口与上述开口连通的上述气体进入口
的切口，
在上述第二板面内，上述燃料通过口不与上述第一狭缝连通，
将上述第一板、上述第二板以及上述第三板按照该顺序层叠来构成上述正
极板，以便各个上述燃料通过口在层叠方向上连通。
8.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的燃料电池，其特征在于：
上述正极板包括：
第一板，其呈平板状并且具有构成上述燃料供气歧管的燃料通过口，
第二板，其具有上述燃料通过口和构成上述第一气体流路的多条第一狭缝，
以及
第三板，其具有上述燃料通过口、以上述电池单元位于开口的内侧的方式
设置的上述开口、位于上述燃料通过口与上述开口之间且构成上述第二气体流
路的第二狭缝以及构成将上述燃料通过口与上述第二狭缝连通的上述气体进入

\t口的切口，
在上述第二板面内，上述燃料通过口不与上述第一狭缝连通，
在上述第三板面内，上述第二狭缝不与上述开口连通，

【专利技术属性】
技术研发人员：上荷広之，
申请(专利权)人：住友精密工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP