燃料电池制造技术

提供一种燃料电池，其能增大发电区域的面积与燃料电池单元的面积的比以增大燃料电池的单位体积电力和单位重量电力。此燃料电池包括氧化剂极包围件，该氧化剂极包围件设在燃料电池单元的四个角处以经由形成在其间隙内的氧化剂吸入口引入大气中的氧气。此燃料电池还包括形成在氧化剂极包围件内的通孔，该通孔作为每个燃料电池单元的氢气供给路径且沿堆叠方向紧固燃料电池单元。通过使端板、分隔件以及燃料极密封件通孔相互对齐以及通过使组紧固件穿过该通孔，推压所有部件以组装。燃料电池可经由通孔的内壁面与组紧固件之间的间隔从外部燃料箱供给氢气。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池
本专利技术涉及利用聚合物电解质层在气体燃料与大气中的氧气间执行电化学反应的燃料电池。
技术介绍
通过堆叠燃料电池单元获得的燃料电池已投入实际使用，利用由带磺基的氟化碳聚合物形成的聚合物电解质膜在该燃料电池单元内执行氢气与大气中氧气间的电化学反应。日本专利申请特开No.2000-285934和No.2004-171967都公开了一种通过堆叠多个燃料电池单元来形成这种燃料电池的技术。日本专利申请特开No.2004-536438公开了一种分配和供给作为燃料的氢气的技术。在日本专利申请特开No.2000-285934内公开的燃料电池中，围绕专用于供给氢气的通孔和横穿氧化剂供给空间延伸的通孔的密封构件减小了发电区域的面积与燃料电池单元的面积的比。专用于紧固且设在氢气供给空间外部的区域和专用于供给氢气且设在该氢气供给空间内部的区域减小了发电区域的面积，在该发电区域内，氢气供给空间和氧化剂供给空间经由聚合物电解质膜相互面对。因此，与整个燃料电池单元的面积相比，仅获得小的发电区域，以致通过堆叠燃料电池单元获得的燃料电池的单位体积输出、单位重量输出和单位制造成本输出小。日本专利申请特开No.2004-171967中公开的燃料电池需要在远离设于燃料供给空间外部的密封构件的位置提供用于氢气供给路径的密封构件。因此，用于隔离氢气供给空间与大气的密封件和垫片的数量增多，且密封长度也增加，从而降低了密封可靠性。此外，因为采用位于中央的单个紧固件(贯穿螺钉)来执行燃料电池单元的平面对-->齐和确保给燃料供给空间供给燃料的供给路径，所以需要具有复杂结构的厚紧固件，即昂贵的紧固件。厚紧固件增大了通孔面积，以致减小了发电区域的面积与燃料电池单元的面积的比。在日本专利申请特开No.2004-536438内公开的燃料电池中，因为燃料电池单元的紧固构件设在燃料电池单元的外部，所以与日本专利申请特开No.2000-285934和No.2004-171967相比，组件数量增多。发电区域的面积与含有紧固构件的燃料电池单元的面积的比进一步减小。考虑到这些情况，需要一种能够增大发电区域的面积与燃料电池单元的面积的比以增大燃料电池的单位体积输出和单位重量输出的燃料电池。此外，还需要一种能够增大单位制造成本输出并能够由较少数量的组件制成而不需要高精度装配的燃料电池。
技术实现思路
本专利技术提供这样一种燃料电池，其包括：多个燃料电池单元，每个燃料电池单元沿堆叠方向设置有位于聚合物电解质层的一侧上且与大气隔离的燃料供给空间以及位于该聚合物电解质层的另一侧上且与大气连通的氧化剂供给空间；间隔保持件，用于在位于聚合物电解质层的发电区域外部的位置维持氧化剂供给空间的厚度，且其内部具有沿堆叠方向的通孔；以及紧固件，设在通孔内，用于沿堆叠方向推压燃料供给空间和氧化剂供给空间，其中，至少一对同大气隔离且与燃料供给空间连通的通孔设在把发电区域夹在其间的平面位置处。根据本专利技术的燃料电池，因为用于紧固燃料电池单元且装配燃料电池组的通孔用作每个燃料供给空间的燃料供给路径，所以不需要在该燃料供给空间的内部或外部提供单独的燃料供给路径。此外，因为通孔被设置成使发电区域(即，燃料供给空间和氧化剂供给空间经由聚合物电解质层相互面对的平面区域)位于其间，所以与间隔保持件的通孔连通的燃料供给空间侧通孔可形成在使发电区域与大气隔离的外壁内。通过使外壁受压，可牢固地紧固燃料电池单元而不需要给燃料供给空间的中空部分施加不必要的压力。因为燃料-->电池单元利用一对使发电区域位于其间的紧固件经由双支承系统紧固，所以即便紧固力小、燃料供给空间的外壁薄以及燃料电池单元的弯曲强度小，也能给该燃料供给空间提供良好的耐压性和密封性能。通过在燃料供给空间的外壁中形成燃料供给空间侧通孔，该燃料供给空间的外壁的密封构件与燃料供给空间侧通孔的密封构件可容易地相互连接成一体。因而，可使发电区域的面积与含有燃料供给路径和燃料电池单元紧固构件的燃料电池单元的面积的比大于在日本专利申请特开No.2000-285934和No.2004-171967中公开构件的比。由此，可用少的材料量、简易的组件加工、少的组件数目、低装配精度以及小面积实现一种具有可靠的大发电区域、高强度、高电力和高电力稳定性的燃料电池。从而，提供一种型小、质轻、廉价且高质量的燃料电池。自以下参照附图对示范实施例的说明，本专利技术的其它特征将变得明显。附图说明图1是表示根据本专利技术实施例1的燃料电池的结构的示意性剖视图。图2是表示根据本专利技术实施例1的燃料电池的外观的示意性透视图。图3是根据本专利技术实施例1的燃料电池的燃料极的示意性水平剖视图。图4是根据本专利技术实施例1的燃料电池的氧化剂极的示意性水平剖视图。图5是根据本专利技术实施例2的燃料电池的燃料极的示意性水平剖视图。图6是根据本专利技术实施例2的燃料电池的氧化剂极的示意性水平剖视图。图7是根据本专利技术实施例3的燃料电池的燃料极的示意性水平剖-->视图。具体实施方式以下，参照附图详细说明根据本专利技术一种实施例的采用燃料电池单元的燃料电池。本专利技术的燃料电池不限于具有下述限定构造，而是也可实现为其它实施例，在其它实施例中，用一些其它构件部分地或者全部地更换此实施例的构件，只要经由紧固件设于其内的通孔供给气体燃料。在本专利技术实施例中，利用储存在燃料箱中的氢气进行发电。然而，也可把液体燃料(例如含有氢原子的甲醇)储存在燃料箱内，并不断地对所需数量的液体燃料进行重整反应以转化为供给燃料电池单元的燃料供给空间的氢气。燃料电池可具体化为一种经由管件接收从外部气瓶或其类似物供给的氢气的发电单元。根据本专利技术实施例的燃料电池装置用作可拆卸地安装在便携式电子设备(例如数字摄像机、投影仪、打印机和笔记本式个人电脑)内的独立单元。此外，燃料电池的发电部本身可一体并入采用可拆卸的燃料箱的燃料电池安装设备中。燃料电池装置可不仅用于把该燃料电池装置并入电子设备内的用途，也可用于私人发电机、家用发电机等。(实施例1)图1是表示根据本专利技术实施例1的燃料电池的结构的示意性剖视图。图2是表示根据本专利技术实施例1的燃料电池的外观的示意性透视图。图3是燃料极的示意性水平剖视图，以及图4是氧化剂极的示意性水平剖视图。图3是沿图1中虚线3的剖视图，以及图4是沿图1中虚线4的剖视图。如图1所示，通过堆叠多个燃料电池单元3形成燃料电池组1。每个燃料电池单元3都具有这样一种构造，其中，燃料极侧催化剂层11、燃料扩散层12、氧化剂极侧催化剂层13以及氧化剂扩散层14被堆叠以把聚合物电解质膜8夹在中间。燃料极侧催化剂层11和作为燃料供给空间形成件的燃料扩散层12共同形成燃料极室32，且它们的周边被用于进行密封的燃料极密封件7包围以防止燃料泄漏。在氧化-->剂极侧催化剂层13和氧化剂供给空间成形件14的周边部处，设置氧化剂极包围件9。氧化剂极包围件9与聚合物电解质膜8在非发电区域接触，且作为克服施加给燃料电极组的紧固力而限定氧化剂极侧催化剂层13和氧化剂扩散层14的厚度的间隔保持件。在本实施例中，由于大气中的氧气被吸入且用作氧化剂，所以氧化剂吸入口10(图2)设在氧化剂极包围件9上以暴露于大气。每个板状分隔件6设在燃料电池单元3之间以及燃料电池组的两端上。端板4与燃料电池单元3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，包括：多个燃料电池单元，每个所述燃料电池单元沿堆叠方向设置有位于聚合物电解质层的一侧上且与大气隔离的燃料供给空间以及位于所述聚合物电解质层的另一侧上且与所述大气连通的氧化剂供给空间；间隔保持件，用于在位于所述聚 合物电解质层的发电区域外部的位置维持所述氧化剂供给空间的厚度，且其内部具有沿所述堆叠方向的通孔；以及紧固件，设在所述通孔内，且用于沿所述堆叠方向推压所述燃料供给空间和所述氧化剂供给空间，其特征在于，至少一对同所述大气隔离且与 所述燃料供给空间连通的通孔设在把所述发电区域夹在其间的平面位置处。

【技术特征摘要】
JP 2006-3-28 2006-0892481.一种燃料电池，包括：多个燃料电池单元，每个所述燃料电池单元沿堆叠方向设置有位于聚合物电解质层的一侧上且与大气隔离的燃料供给空间以及位于所述聚合物电解质层的另一侧上且与所述大气连通的氧化剂供给空间；间隔保持件，用于在位于所述聚合物电解质层的发电区域外部的位置维持所述氧化剂供给空间的厚度，且其内部具有沿所述堆叠方向的通孔；以及紧固件，设在所述通孔内，且用于沿所述堆叠方向推压所述燃料供给空间和所述氧化剂供给空间，其特征在于，至少一对同所述大气隔离且与所述燃料供给空间连通的通孔设在把所述发电区域夹在其间的平面位置处。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，从所述被设置成把所述发电区域夹在其间的一对通孔的一个通孔延伸至另一通孔的燃料流路形成在所述燃料供给空间内。3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述间隔保持件在所述氧化剂供给空间的四个角处维持所述厚度，且位于连接所述四个角中两个角的对角线上的一对通孔与所述燃料供给空间隔离。4.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述紧固件由金属材料形成、被设置成不与所述通孔接触、且具有用...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田和幸，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]