燃料电池组制造技术

集电板（１４）连接到输出终端（１６）。集电板（１４）是做成这样的：其邻近区域（１４Ａ）的每单位面积热容与其他区域（１４Ｂ，１４Ｃ）的每单位面积热容不同，该邻近区域（１４Ａ）靠近输出终端（１６）连接的部分。更具体地，其他区域（１４Ｂ，１４Ｃ）是这样形成的：其每单位面积热容小于邻近区域（１４Ａ）的每单位面积热容。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池组
本专利技术涉及由多个叠放在一起的单元电池构成的燃料电池组，以及更具体地涉及一种技术，该技术有助于使燃料电池组在凝固点之下的极端低温下更容易地启动。
技术介绍
燃料电池由分层结构构成，在该分层结构中，电解质薄膜例如固体聚合物薄膜被夹在提供在电解质薄膜每一侧的各自的电极和分离器中间。通常，多个具有上述结构的单个单元电池叠放在一起并用作燃料电池组。例如，在日本专利公开的号06-060904和07-282835的公报中所介绍的，这种燃料电池组包括各自的集电板，该集电板在电池单元叠放的方向上提供在电池单元的每一端。每个电池产生的电流从连接到集电板的各输出终端导出。但是，在用在电动车等上的车用燃料电池组的情况下，单元电池的温度在某些使用环境下也许可能下降到凝固点之下，例如在寒冷地区。在每个单元电池的阴极，化学反应发生，在该化学反应中，水由经过电解质薄膜的氢离子和在氧化气体内的氧生成。但是，当燃料电池组在凝固点之下启动时，生成的水凝固并变成冰，这阻碍氧气提供到阴极。结果，单元电池的电压降低。但是，在上述化学反应中反应热与水同时生成。因此，如果单元电池的温度由于该反应热升高到凝固点之上，那么冰融化并且恢复提供氧气到阴极。但是，位于燃料电池组外侧的端部单元电池被各自的集电板夺去相当数量的热量，该集电板具有大热容以及高导热性。因此，这些端部单元电池与其他单元电池相比温度升高慢。结果，即使在燃料电池-->组中的其他单元电池正常产生电，端部单元电池会由于冰的延迟融化而得不到足够的氧是可能的，这又可能导致端部单元电池的电压降低。端部单元电池的这个降低的电压导致燃料电池组的整体输出也降低是可能的。此外，如果不正常的化学反应在这种状态下在端部单元电池内发生，那么(a)端部单元电池的结构材料可能从燃料电池组中用尽，或者(b)端部单元电池的退化可能发生。能提出用于当燃料电池组在低温下启动时迅速增加端部单元电池的温度的各种方法，如：降低集电板的板厚度，以便减少它们的热容并阻止热量从端部单元电池辐射。但是，仅这样降低集电板的板厚度有可能导致引出电流时电阻增加，这可能又导致电池性能由于功率损失的显著增加而受损。本专利技术是鉴于上述问题开放的，并旨在提供一种针对其的解决方法。本专利技术的目的是提供一种燃料电池组，该燃料电池组使得当燃料电池组在低温下启动时其端部单元电池的温度迅速增加，在正常运行期间对电池性能没有任何有害影响。
技术实现思路
为了达到上述目的，本专利技术的第一个方面提供一种燃料电池组，该燃料电池组由多个叠放在一起的单元电池构成并包括集电板，该集电板在单元电池的叠放方向上布置在叠放在一起的单元电池的端部，以及用于引出电流的输出终端，该输出终端连接到集电板。该燃料电池组的特征在于，集电板是做成这样的：对于靠近连接输出终端的部分的邻近区域，其每单位面积热容与其他区域相比是不同的。更具体地，其他区域每单位面积热容小于邻近区域每单位面积热容。根据本专利技术的第二个方面，第一个方面进一步特征在于，集电板是做成这样的：对于靠近连接输出终端的部分的邻近区域，其每单位面积的体积与其他区域相比是不同的。更具体地，其他区域每单位面-->积的体积小于邻近区域每单位面积的体积。根据本专利技术的第三个方面，第二个方面进一步有特征在于，集电板在其他区域比在邻近区域更薄。根据本专利技术的第四个方面，第二个方面进一步有特征在于，集电板提供有形成在集电板厚度方向上的多个孔。在其他区域上每单位面积的孔的面积大于在邻近区域上每单位面积的孔的面积。根据本专利技术的第五个方面，本专利技术的第四个方面进一步有特征在于，在其他区域上孔的直径大于在邻近区域上孔的直径。根据本专利技术的第六个方面，本专利技术的第四个方面进一步有特征在于，其他区域的每单位面积的孔的数量大于邻近区域的每单位面积的孔的数量。根据本专利技术的第七个方面，本专利技术的第二个方面进一步包括具有分离器的端部单元电池，气体通道形成在该分离器中，分离器与集电板整体形成。在第七个方面，在其他区域上分离器的气体通道的深度和宽度形成为比在邻近区域上气体通道的深度和宽度都大。根据本专利技术的第一个方面，通过在集电板内提供具有每单位面积小热容的区域减少整个集电板的热容。结果，热量从端部单元电池辐射到集电板被抑制，这使得当燃料电池组在低温下启动时能够迅速提高端部单元电池的温度。根据本专利技术的第二个方面，通过在集电板内提供具有每单位面积小体积的区域减少整个集电板的热容。结果，热量从端部单元电池辐射到集电板被抑制，这使得当燃料电池组在低温下启动时能够迅速提高端部单元电池的温度。此外，电流密度在邻近区域高，该邻近区域-->靠近连接输出终端的部分，而电流密度在其他区域低。因此，其他区域每单位面积的体积能够做得更小，不引起任何功率损失的显著变化。结果，在正常运行期间不存在对电池性能的任何有害影响。注意，其他区域每单位面积体积小于邻近区域每单位面积体积的结构能够容易地实现，利用结构例如(1)板做得更薄(如在第三个方面中)，或者(2)每单位面积孔的面积做得更大(如在第四个方面中)。进一步，每单位面积孔的面积可以用各种其他方法增加，例如增加每单位面积的孔的数量(如在第六个方面中)或者增加每个孔的尺寸(如在第五个方面中)。另外，如果端部单元电池的分离器与集电板整体形成(如在第七个方面中)，分离器的其他区域的气体通道的宽度或深度能够形成为大于在分离器邻近区域的气体通道的宽度或深度。此外，即使采用该结构，减少端部单元电池周围区域的热容而不引起功率损失的任何显著增加是可能的。附图说明图1示出本专利技术的第一个实施例所述的燃料电池组的结构示意图；图2是透视图，所出本专利技术的第二个实施例所述的燃料电池组的集电板的结构；图3是透视图，所出本专利技术的第三个实施例所述的燃料电池组的集电板的结构；图4示出本专利技术的改进形式所述的燃料电池组的结构示意图；和图5所出本专利技术的改进形式所述的燃料电池组的集电板的结构示意图。具体实施方式第一个实施例在下文，本专利技术的第一个实施例将参照图1说明。-->本专利技术的燃料电池组能够用作例如安装在车上的车用燃料电池组。当然，不用说，本专利技术的燃料电池组也可以用作其他用途的燃料电池组。图1示出本专利技术的第一个实施例所述的燃料电池组的结构示意图。如从图1中显而易见的，燃料电池组由在一个方向上叠放在一起的多个单元电池2构成。每个单元电池2包括薄膜电极组件(MEA)，该薄膜电极组件(MEA)由电解质薄膜例如固体聚合物薄膜形成，该电解质薄膜被提供在其每一侧上的各自的电极夹在中间(这些结构元件未在图1中详细显示)。此外，每个单元电池2提供有一对分离器，该分离器布置成这样：把MEA从其两侧夹在中间。注意，在下文，在叠放方向上位于燃料电池组各端的端部单元电池将称为端部单元电池2A，以便明确地把它们同其他单元电池2区别开。集电板4布置在每个端部单元电池2A的外侧，以及各输出终端6连接到每个集电板4的边缘部。这些输出终端6把由集电板4从单元电池2收集的电流引到燃料电池组的外边。在该实施例中，集电板4厚度不均匀。而是，集电板4形成为从输出终端6连接的边缘部分到相反侧的边缘部分逐渐变薄。输出终端6侧边缘部分的板厚度基本和在现有技术中介绍的集电板的板厚度一样。但是，相反侧的边缘部分的板厚度比在现有技术中介绍的本文档来自技高网...

【技术保护点】
燃料电池组包括：多个叠放在一起的单元电池；集电板，该集电板布置在单元电池的叠放方向上，在叠放在一起的单元电池的端部；以及用于引出电流的输出终端，该输出终端连接到集电板，其特征在于所述集电板是做成这样的：对于靠 近连接输出终端的部分的邻近区域，其每单位面积热容与集电板的其他区域相比是不同的，以及其他区域的每单位面积热容小于邻近区域的每单位面积热容。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-3-25 089284/20041.燃料电池组包括：多个叠放在一起的单元电池；集电板，该集电板布置在单元电池的叠放方向上，在叠放在一起的单元电池的端部；以及用于引出电流的输出终端，该输出终端连接到集电板，其特征在于所述集电板是做成这样的：对于靠近连接输出终端的部分的邻近区域，其每单位面积热容与集电板的其他区域相比是不同的，以及其他区域的每单位面积热容小于邻近区域的每单位面积热容。2.如权利要求1所述的燃料电池组，其中所述集电板是做成这样的：对于靠近连接输出终端的部分的邻近区域，其每单位面积体积与集电板的其他区域相比是不同的，以及其他区域的每单位面积体积小于邻近区域的每单位面积体积。3.如权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：久米英明，岸田圭史，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]