燃料电池制造技术

本发明专利技术涉及燃料电池。在燃料电池中，阴极通道从氧化气体供给孔延伸到氧化气体排出孔。在上游侧通道区域中氧化气体的流动方向返回到原始方向的转弯间隔与在下游侧通道区域中的转弯间隔不同。上游侧通道区域中的转弯间隔和下游侧通道区域中的转弯间隔的比值设定为1.1:1至3:1。上游侧通道区域与阳极通道的最下游侧通道部分在膜电极组件介于上游侧通道区域和最下游侧通道部分之间的情况下重叠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池。
技术介绍
燃料电池包括膜电极组件(在后文中称为MEA)，其中电极与电解质膜的膜表面、阳极通道和阴极通道结合，且接收从通道供给的燃料气体和氧化气体的供给，以发电。近年来，频繁地使用孔眼金属，所述孔眼金属通过在薄金属板上执行模压来形成。在孔眼金属中设置了具有网格形状的孔眼通道，以与从气体供给侧流向气体排出侧的气体的流动方向交叉，且孔眼通道将气体供给侧和气体排出侧连接同时缠绕。当气体通过网格形状的通道时，当气体通过通道的弯曲部分时发生了压力损失，且压力损失倾向于导致燃料电池的发电性能的降低。为应对此情况，提出了用于抑制气体供给侧上的压力损失的方法。在日本专利申请公开No.2009-26472(JP2009-26472A)中，在包括孔眼金属的燃料电池组中，孔眼金属形成为使得在气体下游侧上的气体的压力损失增加为大于在气体上游侧上的压力损失，且在供给到发电元件的气体的量方面的不均匀性被降低，而不过大地增加在整个孔眼金属中的气体的压力损失。另外，在日本专利申请公开No.2010-170984(JP2010-170984A)中，在如下燃料电池组中，即其中气体通道由燃料电池组的孔眼金属形成的燃料电池组中，气体通道形成为使得气体流动而不重复小的转弯，且气体的压力损失因此降低。在气体的流动方向的转弯位置处，已达到转弯位置处的气体的流动方向改变，且因此气体局部地被引导到MEA的电极表面，或引导到背离电极表面的侧。作为结果，在转弯位置处，发生了水从MEA的蒸发或水到MEA中的浸透，MEA的湿度的恶化可能在水蒸发过大时发生，且MEA的浸没可能在水浸透过大时发生。然而，在以上所述的JP2009-26472A和JP2010-170984A中，这些问题未被考虑。另外，在其中孔眼通道是阴极侧上的通道的情况中，供给氢气的阳极通道存在于越过MEA的阳极侧上，在以上所述的JP2009-26472A和JP2010-170984A中，未考虑到与阳极通道的此关系。因此，希望抑制气体供给侧上的气体的压力损失和浸没。
技术实现思路
本专利技术提供了燃料电池，其中在氧化气体供给侧上的压力损失和浸没被抑制。本专利技术的一个方面提供了一种燃料电池。燃料电池包括：膜电极组件，该膜电极组件包括电解质膜和电极，该电极被结合到电解质膜的膜表面；阳极侧通道形成部分，该阳极侧通道形成部分具有燃料气体供给孔和燃料气体排出孔，且形成了作为曲折通道的阳极通道，该阳极通道将燃料气体供给到膜电极组件的电极中的一个电极，在曲折通道中燃料气体的流动方向反转多次，该阳极通道从燃料气体供给孔延伸到燃料气体排出孔；和阴极侧通道形成部分，该阴极侧通道形成部分具有氧化气体供给孔和氧化气体排出孔，且形成了作为网格状通道的阴极通道，该阴极通道将氧化气体扩散且将氧化气体供给到膜电极组件的另一个电极，该阴极通道从氧化气体供给孔延伸到氧化气体排出孔。阴极侧通道形成部分包括多个通道形成元件列，所述多个通道形成元件列从氧化气体供给孔到氧化气体排出孔沿从氧化气体供给孔延伸到氧化气体排出孔的第一方向连续地设置；该通道形成元件列中的每个通过沿与第一方向相交的第二方向连续地设置多个通道形成元件来形成；多个通道形成元件列连续地设置，使得在用作网格状通道的阴极通道中流动的氧化气体的流动方向每隔预定数目个通道形成元件列在第一倾斜方向和第二倾斜方向上延伸，该预定数目是2或更大的整数；第一倾斜方向相对于第一方向向一侧倾斜，第二倾斜方向相对于第一方向向另一侧倾斜，且第一倾斜方向和第二倾斜方向相对于第一方向对称；通过使在该氧化气体供给孔侧上的上游侧通道区域中的该预定数目与在该氧化气体排出孔侧上的下游侧通道区域中的预定数目不同，来使在该上游侧通道区域中氧化气体的流动方向返回到原始方向的转弯间隔与在该下游侧通道区域中的转弯间隔不同；在上游侧通道区域中的转弯间隔和在下游侧通道区域中的转弯间隔之间的比值设定为1.1:1至3:1；且上游侧通道区域与由阳极侧通道形成部分形成的用作曲折通道的阳极通道的最下游侧通道部分在膜电极组件介于上游侧通道区域和最下游侧通道部分之间的情况下重叠。在具有以上构造的燃料电池中，在用于供给氧化气体的网格阴极通道中，氧化气体的流动方向返回到原始方向的转弯间隔在上游侧通道区域和下游侧通道区域中的每个中设定为使得在上游侧通道区域中的转弯间隔Tu大于在下游侧通道区域中的转弯间隔Td。以此构造，在作为氧化气体供给侧的上游侧通道区域中，可降低氧化气体的流动方向改变的转弯位置的数目，可抑制气体的压力损失。除此之外，在具有以上所述的构造的燃料电池中，通过将上游侧通道区域中的转弯间隔Tu和下游侧通道区域中的转弯间隔Td之间的比值Tu:Td设定为1.1:1至3:1，与在下游侧通道区域中的转弯位置的数目相比，在上游侧通道区域中的转弯位置的数目不过度地降低，或与上游侧通道区域中的转弯位置的数目相比，下游侧通道区域中的转弯位置的数目不过度地增加，且转弯位置在上游侧通道区域中和在下游侧通道区域中以良好地平衡的方式设置。以此构造，可抑制水到膜电极组件中的浸透，该浸透倾向于在其中设置了许多转弯位置的下游侧通道区域中发生。作为结果，在具有以上所述的构造的燃料电池中，可抑制作为氧化气体供给侧的上游侧通道区域中的氧化气体的压力损失和浸没。除此之外，在具有以上所述的构造的燃料电池中，可通过如下方式增加由阳极侧通道形成部分形成的用作曲折通道的阳极通道的最下游侧通道部分的相对湿度。因为用作曲折通道的阳极通道的最下游侧通道部分与阴极通道的上游侧通道区域在电解质膜介于最下游侧通道部分和上游侧通道区域之间的情况下重叠，所以由于由氧化气体去除水或供给干氧化气体，相对湿度倾向于降低。然而，在具有以上所述的构造的燃料电池中，通过降低上游侧通道区域中的转弯位置的数目来抑制水从膜电极组件的蒸发，且因此可将被包含在膜电极组件中的水送到阳极通道的最下游侧通道部分。因此，在具有以上所述构造的燃料电池中，可增加用作曲折通道的阳极通道的最下游侧通道部分的相对湿度。在根据以上所述方面的燃料电池中，上游侧通道区域的沿第一方向的通道宽度可等于用作曲折通道的阳极通道的最下游侧通道部分的通道宽度。以此构造，可更可靠地增加用作曲折通道的阳极通道的最下游侧通道部分的相对湿度。在根据以上所述方面的燃料电池中，上游侧通道区域的沿第一方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，其特征在于包括：膜电极组件，所述膜电极组件包括电解质膜和电极，所述电极被结合到所述电解质膜的膜表面；阳极侧通道形成部分，所述阳极侧通道形成部分具有燃料气体供给孔和燃料气体排出孔，并且所述阳极侧通道形成部分形成了作为曲折通道的阳极通道，所述阳极通道将燃料气体供给到所述膜电极组件的电极中的一个电极，在所述曲折通道中所述燃料气体的流动方向反转多次，所述阳极通道从所述燃料气体供给孔延伸到所述燃料气体排出孔；和阴极侧通道形成部分，所述阴极侧通道形成部分具有氧化气体供给孔和氧化气体排出孔，并且所述阴极侧通道形成部分形成了作为网格状通道的阴极通道，所述阴极通道将氧化气体扩散且将所述氧化气体供给到所述膜电极组件的另一个电极，所述阴极通道从所述氧化气体供给孔延伸到所述氧化气体排出孔，其中：所述阴极侧通道形成部分包括多个通道形成元件列，所述多个通道形成元件列从所述氧化气体供给孔到所述氧化气体排出孔沿从所述氧化气体供给孔延伸到所述氧化气体排出孔的第一方向连续地设置；通过沿与所述第一方向相交的第二方向连续地设置多个通道形成元件，来形成所述通道形成元件列中的每个通道形成元件列；所述多个通道形成元件列被连续地设置，使得在用作所述网格状通道的所述阴极通道中流动的所述氧化气体的流动方向每隔预定数目个通道形成元件列在第一倾斜方向和第二倾斜方向上延伸，所述预定数目是2或更大的整数；所述第一倾斜方向相对于所述第一方向向一侧倾斜，所述第二倾斜方向相对于所述第一方向向另一侧倾斜，并且所述第一倾斜方向和所述第二倾斜方向相对于所述第一方向对称；通过使在所述氧化气体供给孔侧上的上游侧通道区域中的所述预定数目与在所述氧化气体排出孔侧上的下游侧通道区域中的所述预定数目不同，来使在所述上游侧通道区域中所述氧化气体的流动方向返回到原始方向的转弯间隔与在所述下游侧通道区域中的所述转弯间隔不同；在所述上游侧通道区域中的所述转弯间隔和在所述下游侧通道区域中的所述转弯间隔之间的比值被设定为1.1:1至3:1；并且所述上游侧通道区域与由所述阳极侧通道形成部分形成的用作所述曲折通道的所述阳极通道的最下游侧通道部分在所述膜电极组件介于所述上游侧通道区域和所述最下游侧通道部分之间的情况下重叠。...

【技术特征摘要】
2014.11.14 JP 2014-2313981.一种燃料电池，其特征在于包括：
膜电极组件，所述膜电极组件包括电解质膜和电极，所述电极被
结合到所述电解质膜的膜表面；
阳极侧通道形成部分，所述阳极侧通道形成部分具有燃料气体供
给孔和燃料气体排出孔，并且所述阳极侧通道形成部分形成了作为曲
折通道的阳极通道，所述阳极通道将燃料气体供给到所述膜电极组件
的电极中的一个电极，在所述曲折通道中所述燃料气体的流动方向反
转多次，所述阳极通道从所述燃料气体供给孔延伸到所述燃料气体排
出孔；和
阴极侧通道形成部分，所述阴极侧通道形成部分具有氧化气体供
给孔和氧化气体排出孔，并且所述阴极侧通道形成部分形成了作为网
格状通道的阴极通道，所述阴极通道将氧化气体扩散且将所述氧化气
体供给到所述膜电极组件的另一个电极，所述阴极通道从所述氧化气
体供给孔延伸到所述氧化气体排出孔，其中：
所述阴极侧通道形成部分包括多个通道形成元件列，所述多个通
道形成元件列从所述氧化气体供给孔到所述氧化气体排出孔沿从所述
氧化气体供给孔延伸到所述氧化气体排出孔的第一方向连续地设置；
通过沿与所述第一方向相交的第二方向连续地设置多个通道形成
元件，来形成所述通道形成元件列中的每个通道形成元件列；
所述多个通道形成元件列被连续地设置，使得在用作所述网格状
通道的所述阴极通道中流动的所述氧化气体的流动方向每隔预定数目
个通道形成元件列在第一倾斜方向和第二倾斜方向上延伸，所述预定
数目是2或更大的整数；
所述第一倾斜方向相对于所述第一方向向一侧倾斜，所述第二倾
斜方向相对于所述第一方向向另一侧倾斜，并且所述第一倾斜方向和
所述第二倾斜方向相对于所述第一方向对称；
通过使在所述氧化气体供给孔侧上的上游侧通道区域中的所述预
定数目与在所述氧化气体排出孔侧上的下游侧通道区域中的所述预定

\t数目不同，来使在所述上游侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：中路宏弥，竹下直宏，窪英树，近藤考司，水野诚司，绀野周重，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP