燃料电池及燃料电池用电解质膜的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于，在固体氧化物型燃料电池中实现电解质层的薄膜化。在固体氧化物型燃料电池中，在氢分离金属层１２０的表面形成固体氧化物的电解质层１１０的膜。另外，设有如下结构，其利用氢透过时的氢分离金属层１２０的膨胀，抑制氢分离金属层１２０和电解质层１１０的层间剥离。剥离抑制机构可以使用如下构造，即用于抑制氢分离金属层１２０的膨胀的结构、通过分割电解质层缓和膨胀时的应力的结构等。这样，可以使电解质层充分薄膜化。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池及燃料电池用电解质膜的制造方法
本专利技术涉及一种使用设有氢透过性金属层的电解质膜的燃料电池。
技术介绍
近年来，利用氢气和空气的电化学反应进行发电的燃料电池作为能源受到关注。燃料电池中，使用了固体电解质膜的电池有固体氧化物型等的高温型燃料电池。固体氧化物型的燃料电池是在电极间夹持的电解质膜中使用氧化锆之外的无机物的薄膜的电池。该电解质膜的膜电阻因为具有温度越低越增大的倾向，故为了将膜电阻控制在实用的范围内，必须使其在比较高的温度下进行运转。在固体氧化型的燃料电池中，尽管通过减小电解质膜的膜厚，也可以降低膜电阻，但是，在由多孔质物形成的电极上形成致密的薄膜非常困难，不能充分实现薄膜化。现实中，固体氧化物型的燃料电池一般是在大约700℃以上的温度下运转的。电解质膜通过薄膜化使膜电阻降低，不只是固体氧化物型，而是各种形式的燃料电池中存在的共同课题。本专利技术的目的在于，对应上述的课题，提供实现电解质膜薄膜化的技术。可以在这样的固体氧化物型燃料电池等中使用的氢气分离膜的相关文献有特开平7-185277号公报。
技术实现思路
-->为了解决至少一部分上述课题，本专利技术在燃料电池中应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，其设有供给氢的氢极、供给氧的氧极、配置在所述氢极和氧极之间的电解质膜，该电解质膜包括：由氢透过性金属构成的氢透过性金属层；电解质层，其是以氢透过时的膨胀率和所述氢透过性金属有明显不同的特定的材料，在所述氢透过性金属层的表面形成的；以及剥离抑制机构，其在氢透过时抑制所述氢透过性金属层和电解质层之间的剥离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-3-18 072985/2003;JP 2003-7-25 201430/2003;1.一种燃料电池，其设有供给氢的氢极、供给氧的氧极、配置在所述氢极和氧极之间的电解质膜，该电解质膜包括：由氢透过性金属构成的氢透过性金属层；电解质层，其是以氢透过时的膨胀率和所述氢透过性金属有明显不同的特定的材料，在所述氢透过性金属层的表面形成的；以及剥离抑制机构，其在氢透过时抑制所述氢透过性金属层和电解质层之间的剥离。2.如权利要求1所述的燃料电池，所述剥离抑制机构是抑制氢透过时的所述氢透过性金属层的膨胀的机构。3.如权利要求2所述的燃料电池，所述剥离抑制机构是将比所述氢透过性金属在氢透过时的膨胀率低的特定材料配置在所述氢透过性金属层中构成。4.如权利要求3所述的燃料电池，所述剥离抑制机构是避开将所述氢透过性金属层和其它的层的接触界面配置的。5.如权利要求1所述的燃料电池，所述剥离抑制机构介入所述氢透过性金属层和所述电解质层之间，在具有氢透过性的同时，是由氢透过时的平均膨胀率为该氢透过性金属层及电解质层之间值的材料或结构形成的应力缓和层。6.如权利要求5所述的燃料电池，所述应力缓和层由氢透过时的膨胀率比所述氢透过性金属层低，并且比所述电解质层高的质子传导性电解质层形成。7.如权利要求5所述的燃料电池，所述应力缓和层由氢透过时的膨胀率比所述氢透过性金属层低，并且比所述电解质层高的氢透过-->性金属层形成。8.如权利要求5所述的燃料电池，所述氢透过性金属层和所述应力缓和层是多层层压形成。9.如权利要求5所述的燃料电池，所述氢透过性金属和所述应力缓和层利用金属扩散接合，同时该应力缓和层通过将该接合面相对侧的表面除去特定厚度而形成。10.如权利要求1所述的燃料电池，所述剥离抑制机构局部配置在所述电解质层和氢透过性金属层之间，是一种以比该电解质层和氢透过性金属层之间的界面强度高的界面强度与各层粘合的加强部件。11.如权利要求1所述的燃料电池，所述剥离抑制机构设在所述氢透过性金属层和所述电解质层之间，是构成双方层的材料混合存在的混合层。12.如权利要求1所述的燃料电池，所述剥离抑制机构在所述氢透过性金属层和所述电解质层的接触面上形成，是使两者相互啮合的凹凸面。13.如权利要求1所述的燃料电池，所述剥离抑制机构是利用所述氢透过时的膨胀，以所述电解质层为内侧，将所述电解质膜压弯的压弯机构。14.如权利要求13所述的燃料电池，所述压弯机构的结构是，将设于和所述电解质层的所述氢透过性金属层侧相反侧的面的部件，形成越向所述电解质膜中心部刚性越低的结构。15.如权利要求14所述的燃料电池，其中越向所述电解质膜中-->心部刚性越低的结构，是将所述部件做成越向其中心越壁薄的结构。16.如权利要求1所述的燃料电池，所述剥离抑制机构是，使形成配设于所述电解质层的表面的所述氧极的电极的所述氢透过时的膨胀率，和所述氢透过性金属层的氢透过时的膨胀率大致相同的结构。17.如权利要求16所述的燃料电池，将形成所述氧极的电极的厚度做成和所述氢透过性金属层的厚度大致相同。18.如权利要求1～17中任一项所述的燃料电池，所述电解质层的平面面积比所述氢透过性金属层的平面面积小，所述剥离抑制机构，是为了在所述电解质层的端部，该电解质层和氢透过性金属层的外表面圆滑地连续，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤博道，获野温，井口哲，饭岛昌彦，伊藤直树，青山智，江野博高，
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]