燃料电池制造技术

本发明专利技术涉及燃料电池。燃料电池包含：电解质膜；分别形成在所述电解质膜的第一表面和第二表面上的第一催化剂层和第二催化剂层；以及隔板，所述第一催化剂层被布置在所述隔板与所述电解质膜之间，其中所述隔板包含第一凹槽和第二凹槽，反应气体通过所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述第一催化剂层与所述隔板之间流动。

fuel cell

【技术实现步骤摘要】
燃料电池
本专利技术涉及一种燃料电池。
技术介绍
燃料电池的隔板形成有凹槽，反应气体通过所述凹槽在所述隔板与形成在电解质膜上的催化剂层之间流动。流过所述凹槽的反应气体被部分地供应到催化剂层从而发生发电反应。例如，在日本未审查专利申请公开号2006-147466中，隔板的凹槽包含波状地延伸的波状部。为了在隔板的平面内向不同方向引导来自波状部的反应气体，可以设想的是，设置直线状部，所述直线状部从每一个凹槽中的波状部向不同方向直线状地延伸。在其中设置这样的凹槽的情况下，根据直线状部与波状部之间的连接地点，对于所述凹槽中的每一个，在连接地点处波状部的切线方向与直线状部之间的角度可能不同。此外，对于所述凹槽中的每一个，反应气体的压力损失可能不同。凹槽之间压力损失的这种差可能增大一个凹槽中反应气体的流速并且可能降低另一个凹槽中反应气体的流速。因此，反应气体可能几乎不被供应到一部分催化剂层，从而可能使发电性能劣化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种燃料电池，所述燃料电池抑制发电性能的劣化。上述目的是通过一种燃料电池实现的，所述燃料电池包含：电解质膜；分别形成在所述电解质膜的第一表面和第二表面上的第一催化剂层和第二催化剂层；以及隔板，所述第一催化剂层被布置在所述隔板与所述电解质膜之间，其中所述隔板包含第一凹槽和第二凹槽，反应气体通过所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述第一催化剂层与所述隔板之间流动，所述第一凹槽和所述第二凹槽中的每一个包含：向第一方向波状地延伸的波状部；直线状部，所述直线状部向与所述第一方向交叉的第二方向直线状地延伸并且位于向第一方向远离所述波状部的位置；以及连接所述波状部和所述直线状部的连接部，所述第一凹槽和所述第二凹槽的连接部分别包含第一部分和第二部分，并且所述第一部分和所述第二部分向与所述第一方向大致相同的各自方向或在所述第一方向与所述第二方向之间的各自方向，从所述波状部向所述直线状部直线状地延伸。所述第一凹槽和所述第二凹槽的直线状部向相同的第二方向直线状地延伸，并且所述第一部分和所述第二部分向与所述第一方向大致相同的各自方向或在所述第一方向与所述第二方向之间的各自方向，从所述波状部直线状地延伸到所述直线状部。因此，在所述第一凹槽和所述第二凹槽中，在所述波状部与所述连接部的连接地点处所述波状部与所述连接部之间的角度差小，并且所述第一部分与所述直线状部以及所述第二部分与所述直线状部之间的角度差小。这抑制了所述第一凹槽和所述第二凹槽之间反应气体的压力损失之差的增大，从而抑制了反应气体几乎不被供应到一部分第一催化剂层的情形。因此，抑制了发电性能的劣化。所述第一凹槽的连接部与所述第一凹槽的波状部之间的连接地点处所述第一凹槽的波状部与所述第一部分之间的角度，可以与所述第二凹槽的连接部与所述第二凹槽的波状部之间的连接地点处所述第二凹槽的波状部与所述第二部分之间的角度相同。所述第一凹槽的连接部可以在所述第一凹槽的连接部与所述第一凹槽的波状部之间的连接地点处向所述第一凹槽的波状部的切线方向延伸。所述第一凹槽和所述第二凹槽的连接部在所述第一方向的各长度可以等于或小于所述第一凹槽和所述第二凹槽的波状部的各波长。所述第二凹槽可以与所述第一凹槽相邻，所述隔板可以包含与所述第一凹槽相邻的第三凹槽，所述第一凹槽可以被布置在所述第三凹槽与所述第二凹槽之间，所述第三凹槽可以包含向所述第一方向波状地延伸的波状部，所述第三凹槽的波状部、所述第一凹槽的波状部以及所述第二凹槽的连接部可以在与所述第一方向正交的方向布置，并且所述第一凹槽的波状部的振幅可以小于所述第三凹槽的波状部的振幅。所述第一凹槽的直线状部和所述第二凹槽的直线状部可以共用。所述第一催化剂层可以包含沿第一方向延伸的边缘，并且所述第一凹槽的所述连接部的所述部分可以沿所述边缘延伸。所述第一催化剂层可以包含：沿所述第一方向延伸的第一边缘；以及向与所述第一边缘延伸的方向不同的方向从所述第一边缘连续延伸的第二边缘，所述第一凹槽的连接部可以位于所述第一催化剂层的第一边缘与所述第二凹槽的连接部之间，所述第一凹槽的直线状部可以位于所述第一催化剂层的第二边缘与所述第二凹槽的直线状部之间，并且与所述第二凹槽的直线状部和所述第二凹槽的连接部之间的连接地点相比，所述第一凹槽的直线状部和所述第一凹槽的连接部之间的连接地点可以更靠近所述第二边缘。所述隔板可以包含第一歧管孔和第二歧管孔，反应气体流过所述第一歧管孔和所述第二歧管孔，与所述第二歧管孔相比，所述第一凹槽和所述第二凹槽的连接部可以更靠近所述第一歧管孔，并且所述第一凹槽和所述第二凹槽的连接部可以位于由通过将所述第一歧管孔在与所述第一方向平行的方向朝向所述第二歧管孔投影而形成的区域的外部。所述燃料电池可以包含与所述隔板不同的另一隔板，所述第二催化剂层可以被布置在所述电解质膜与所述另一隔板之间，所述另一隔板可以包含直线状地延伸的流路凹槽，并且所述第一凹槽和所述第二凹槽的连接部可以隔着所述电解质膜以及所述第一催化剂层和所述第二催化剂层面向所述另一隔板的流路凹槽，并且可以向与所述另一隔板的流路凹槽交叉的方向延伸。所述第一凹槽和所述第二凹槽中的至少一者的波状部可以包含波状形状，所述波状形状具有恒定的波长和恒定的振幅，并且延伸的长度大于一个周期的长度。所述第一凹槽和所述第二凹槽的波状部可以具有相同的波长、相同的振幅、以及相同的相位，并且可以彼此相邻。专利技术效果根据本专利技术，可以提供一种抑制发电性能劣化的燃料电池。附图说明图1是燃料电池的单元电池的分解透视图；图2是其中单元电池堆叠的燃料电池的部分截面(partiallycross-sectional)图；图3是示出了本实施方式中隔板的流路部的一部分的放大图；图4A是示出了第一比较例中隔板的流路部的一部分的放大图，并且图4B是示出了第二比较例中隔板的流路部的一部分的放大图；图5A是以下构造中负极(anode)气体的压力损失之差的说明图，所述构造中对于每一个凹槽，向同一方向延伸的波状部与连接部之间的连接地点处的角度不同，并且图5B是第一比较例中负极气体的压力损失之差的说明图；图6是示出了第一变形例中隔板的流路部的一部分的放大图；图7是示出了第二变形例中隔板的流路部的一部分的放大图；图8A是示出了第三变形例中隔板的流路部的一部分的放大图，并且图8B是示出了第四变形例中隔板的流路部的一部分的放大图；并且图9是示出了第五变形例中隔板的流路部的一部分的放大图。具体实施方式图1是燃料电池1的单元电池2的分解透视图。燃料电池1是通过堆叠单元电池2来构造的。图1仅示出了一个单元电池2，并且省略了其它单元电池。单元电池2与其它单元电池在图1中所示的Z方向堆叠。单元电池2具有大致矩形形状。单元电池2的纵向和横向分别对应于图1中所示的Y方向和X方向。燃料电池1是聚合物电解质燃料电池，其使用燃料气体(例如氢气)和氧化剂气体(例如氧气)作为反应气体来产生电力。单元电池2包含：膜电极气体扩散层组件(MEGA)10；支撑MEGA10的支撑框架18；将MEGA10夹在中间的正极(cathode)隔板20和负极隔板40(在下文中称为隔板)。MEGA10具有正极气体扩散层16c和负极气体扩散层16a(在下文中称为扩散层)。支撑框架18具有大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池，所述燃料电池包含：电解质膜；分别形成在所述电解质膜的第一表面和第二表面上的第一催化剂层和第二催化剂层；以及隔板，所述第一催化剂层被布置在所述隔板与所述电解质膜之间，其中所述隔板包含第一凹槽和第二凹槽，反应气体通过所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述第一催化剂层与所述隔板之间流动，所述第一凹槽和所述第二凹槽中的每一个包含：向第一方向波状地延伸的波状部；直线状部，所述直线状部向与所述第一方向交叉的第二方向直线状地延伸，并且位于向所述第一方向远离所述波状部的位置；以及连接所述波状部和所述直线状部的连接部，所述第一凹槽和所述第二凹槽的连接部分别包含第一部分和第二部分，并且所述第一部分和所述第二部分向与所述第一方向大致相同的各自方向或在所述第一方向与所述第二方向之间的各自方向，从所述波状部向所述直线状部直线状地延伸。

【技术特征摘要】
2018.03.28 JP 2018-063276;2018.08.22 JP 2018-155641.一种燃料电池，所述燃料电池包含：电解质膜；分别形成在所述电解质膜的第一表面和第二表面上的第一催化剂层和第二催化剂层；以及隔板，所述第一催化剂层被布置在所述隔板与所述电解质膜之间，其中所述隔板包含第一凹槽和第二凹槽，反应气体通过所述第一凹槽和所述第二凹槽在所述第一催化剂层与所述隔板之间流动，所述第一凹槽和所述第二凹槽中的每一个包含：向第一方向波状地延伸的波状部；直线状部，所述直线状部向与所述第一方向交叉的第二方向直线状地延伸，并且位于向所述第一方向远离所述波状部的位置；以及连接所述波状部和所述直线状部的连接部，所述第一凹槽和所述第二凹槽的连接部分别包含第一部分和第二部分，并且所述第一部分和所述第二部分向与所述第一方向大致相同的各自方向或在所述第一方向与所述第二方向之间的各自方向，从所述波状部向所述直线状部直线状地延伸。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中所述第一凹槽的连接部与所述第一凹槽的波状部之间的连接地点处所述第一凹槽的波状部与所述第一部分之间的角度，与所述第二凹槽的连接部与所述第二凹槽的波状部之间的连接地点处所述第二凹槽的波状部与所述第二部分之间的角度相同。3.根据权利要求1所述的燃料电池，其中所述第一凹槽的连接部在所述第一凹槽的连接部与所述第一凹槽的波状部之间的连接地点处向所述第一凹槽的波状部的切线方向延伸。4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池，其中所述第一凹槽和所述第二凹槽的连接部在所述第一方向的各长度等于或小于所述第一凹槽和所述第二凹槽的波状部的各波长。5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池，其中所述第二凹槽与所述第一凹槽相邻，所述隔板包含与所述第一凹槽相邻的第三凹槽，所述第一凹槽被布置在所述第三凹槽与所述第二凹槽之间，所述第三凹槽包含向所述第一方向波状地延伸的波状部，所述第三凹槽的波状部、所述第一凹槽的波状部、以及所述第二凹槽的连接部在与所述第一方向正交的方向布置，并且所...

【专利技术属性】
技术研发人员：野野山顺朗，绀野周重，伊藤雅之，
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