一种单元电池(C)，其具有：膜电极接合体(M)，该膜电极接合体(M)具有利用一对电极层(2、3)夹持电解质膜(1)的构造；一对分隔件(4)，该一对分隔件(4)与膜电极接合体(M)之间形成有气体流路(G)，电极层(2、3)具有由多孔质体形成的电解质膜(1)侧的第1气体扩散层(2B、3B)和由排列有多个空孔(K)的金属多孔体形成的第2气体扩散层(2C、3C)，并且第1气体扩散层(2B、3B)的局部贯穿第2气体扩散层(2C、3C)的空孔(K)而形成凸部(T)，电极层(2、3)的表面形成为具有疏水性的细微凹凸形状，实现了液态水的排出功能的提高和发电功能的提高这两者的兼顾。
【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用于固体高分子型的燃料电池(PEFC)等的燃料电池用单元电池。
技术介绍
作为以往的燃料电池用单元电池，存在以燃料电池和燃料电池所使用的电极构造体的名称被记载在专利文献I中的燃料电池用单元电池。专利文献I所记载的燃料电池使用由较大粒径的导电性粒子构成的粗区域和由比较大粒径小的粒径的导电性粒子构成的密区域来形成MPL。该MPL的上表面与气体扩散层接触，下表面与催化剂层接触。而且，上述燃料电池在密区域使用具有由开尔文式决定的空孔内的饱和水蒸气压力比开放空间的饱和水蒸气压力高那样的粒子径的粒子。由此，燃料电池使粗区域的饱和水蒸气压力比密区域的饱和水蒸气压力低，从而在密区域抑制在催化剂层产生的水蒸气的凝缩。专利文献1:日本国特开2009-245871号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在上述那样的以往燃料电池中，因为由开尔文式决定的密区域的空孔率是纳米级别(nano-order)，当液态水在粗区域凝缩时，存在气体扩散性将大幅下降、由此发电性能也下降这样的问题，所以将解决这样的问题作为课题。本专利技术着眼于上述以往的课题而做成，其目的在于提供一种能够实现伴随着发电而产生的液态水的排出功能的提高和发电性能的提高这两者的兼顾的燃料电池用单元电池。用于解决问题的方案本专利技术的燃料电池用单元电池是如下构造:其具有:膜电极接合体，该膜电极接合体具有利用一对电极层夹持电解质膜的构造;一对分隔件，该一对分隔件与膜电极接合体之间形成有气体流路。该燃料电池用单元电池具有以下结构:膜电极接合体的电极层具有由多孔质体形成的电解质膜侧的第I气体扩散层和由排列有多个空孔的金属多孔体形成的第2气体扩散层，并且第I气体扩散层的局部贯穿第2气体扩散层的空孔而形成凸部，利用上述结构解决以往的课题。专利技术的效果在本专利技术的燃料电池用单元电池中，电极层的表面形成为由第I气体扩散层的凸部和第2气体扩散层构成的细微凹凸形状，利用该细微凹凸形状能够使电极层的表面性状(亲.疏水性)比仅具有第I气体扩散层时的表面性状强，从而使伴随着发电而产生的液态水容易排出，与此同时提高电极层的气体扩散性(氧输送性)而实现发电性能的提高。即、能够实现液态水的排出功能的提高和发电功能的提高这两者的兼顾。另外，燃料电池用单元电池即使不对由金属多孔体形成的第2气体扩散层实施疏水处理，也能够获得电极层表面的疏水性，所以能够容易地确保第2气体扩散层的导电性，由此也能够对发电功能的提尚有帮助。【附图说明】图1是用于说明使用了本专利技术的燃料电池用单元电池的燃料电池的立体图(A)和分解状态的立体图(B)。图2是图1所示的燃料电池用单元电池的剖视图(A)和俯视图(B)。图3是用于说明燃料电池用单元电池的第I实施方式的带有放大图的俯视图(A)、第2气体扩散层的剖视图(B)以及单元电池的主要部件的剖视图(C)。图4是用于说明燃料电池用单元电池的第2实施方式的主要部件的剖视图(A)和主要部件的放大剖视图(B)。图5是用于说明燃料电池用单元电池的第3和第4实施方式的主要部件的剖视图(A)和主要部件的放大剖视图(B)。图6是用于说明燃料电池用单元电池的第5实施方式的主要部件的剖视图(A)和主要部件的放大剖视图(B)。【具体实施方式】(第丨实施方式)图1所示燃料电池FC具有层叠多个矩形板状的燃料电池用单元电池(以下称为“单元电池”。)C而成的层叠体S。该燃料电池FC在层叠体S的层叠方向的一端部(图1B中的右侧端部)隔着集电板54A和间隔件55设置有端板56A，同时，在另一端部隔着集电板54B设置有端板56B。另外，在燃料电池FC中，针对层叠体S，在成为单元电池C的长边侧的两个面(图1B中的上下面)设置有连结板57A、57B，同时，在成为短边侧的两个面设置有加强板58A、58B。而且，燃料电池FC利用螺栓B将各连结板57A、57B及加强板58A、58B连结于两个端板56A、56B。由此，燃料电池FC成为图1的(A)所示的外壳一体型构造，沿着层叠体S的层叠方向对层叠体S进行限制、加压以将规定的接触面压力施加到各个单元电池C上，从而良好地维持气封性、导电性等。如图2所示，构成上述燃料电池FC的单元电池C具有:膜电极接合体M，该膜电极接合体M具有利用一对电极层2、3夹持电解质膜I的构造;一对分隔件4、4，在该一对分隔件与膜电极接合体M之间形成有气体流路G、G。另外，图2的(A)是基于图2的(B)中的A-A线的剖视图。膜电极接合体M是所谓的MEA(Membrane Electrode Assembly)，是利用阳极侧和阴极侧的电极层2、3夹持由固体高分子构成的电解质膜I而成的，在图示例子中，在外周部一体地具有树脂制的框架5。对于电极层2、3，在后面详细描述。各分隔件4、4例如是不锈钢制，通过冲压加工形成为具有规定的凹凸的表背翻转形状，在各分隔件与膜电极接合体M之间分别形成有阳极侧的气体流路G及阴极侧的气体流路G ο膜电极接合体M的框架5及各分隔件4沿着两侧的短边形成有分别用于供反应用气体及冷却液流通的歧管孔Hl?H3，H4?H6。反应用气体是阳极气体(含氢气体)和阴极气体(空气)，冷却液例如是水。在图2的(B)的左侧所示的一方的短边侧，各歧管孔Hl?H3从上侧起为阳极气体供给用(Hl)、冷却液供给用(H2)以及阴极气体排出用(H3)，在层叠方向相互连通而形成各自的流路。另外，在图2的(B)的右侧所示的另一方的短边侧，各歧管孔H4?H6从上侧起为阴极气体供给用(H4)、冷却液排出用(H5)以及阳极气体排出用(H6)，在层叠方向相互连通而形成各自的流路。这些歧管孔Hl?H6能够针对上述结构改变流体的种类、供给和排出的位置关系等。另外，在分隔件4和框架5的缘部彼此之间以及歧管孔Hl?H6的周围设置有在图2的(A)中示出局部的气封6。在将多个单元电池C层叠起来的状态下，在单元电池C彼此、即邻接的分隔件4彼此之间也设置有气封6。上述气封6在各层间将阴极气体、阳极气体以及冷却液各自的流通区域气密地分离，并且在歧管孔Hl?H6的周缘部的适当位置设有开口，以使规定的流体流过该层间。在构成上述燃料电池FC的单元电池C中，如图3所示，膜电极接合体M的各电极层2、3从电解质膜I侧依次具有:催化剂层2A、3A;由多孔质体形成的第I气体扩散层2B、3B;由金属多孔体形成的第2气体扩散层2C、3C。第I气体扩散层2B、3B例如由碳材料形成，至少表面具有疏水性。具体而言，该第I气体扩散层2B、3B是利用粘合剂使纤维的无规则的层叠体牢固并实施了 PTFE等疏水处理而成的构件、是利用PTFE等粘合剂烧结炭黑等凝集体而成的构件。第2气体扩散层2C、3C是与形成第I气体扩散层的多孔质体不同的金属多孔体且具有导电性。该第2气体扩散层2C、3C能够使用铁、不锈钢、铝及铝合金、铬及铬合金、镍及镍合金以及镁及镁合金中的任何一种以上的金属。另外，作为具体的形态，第2气体扩散层2C、3C为金属丝网、冲孔金属板、蚀刻金属板以及膨胀金属板等，在该实施方式中，是如图3所示的金属丝网。该第2气体扩散层2C、3C在为金属丝网的情况下，其网眼的部分为空孔K，在第2气体扩散层2C、3C为冲孔金属板、蚀刻金属板以及膨胀金属板等的情况下，孔、开口本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池用单元电池，其特征在于，具有：膜电极接合体，该膜电极接合体具有利用一对电极层夹持电解质膜的构造；一对分隔件，该一对分隔件与膜电极接合体之间形成有气体流路，膜电极接合体的电极层具有由多孔质体形成的电解质膜侧的第1气体扩散层和由排列有多个空孔的金属多孔体形成的第2气体扩散层，并且第1气体扩散层的局部贯穿第2气体扩散层的空孔而形成凸部。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：宝来淳史，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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