燃料电池制造技术

本发明专利技术提供一种燃料电池，在燃料电池（１００）中，使隔板（３４）的燃料极侧气体流路（３８）夹隔单电池（５０）与隔板（３６）的平坦面相面对。另外，使隔板（３６）的空气极侧气体流路（４０）夹隔单电池（５０）与隔板（３４）的平坦面相面对。根据本发明专利技术，可以使燃料电池的输出稳定。

【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
近年来，能量转换效率高并且不会因发电反应而产生有害物质的燃料电池受到关注。作为此种燃料电池的一种，已知有在100℃以下的低温下动作的固体高分子型燃料电池。固体高分子型燃料电池是具有以将作为电解质膜的固体高分子膜配置在燃料极和空气极之间的膜电极接合体(以下称为MEA)作为基本构造，向燃料极供给含有氢的燃料气体，向空气极供给含有氧的氧化剂气体，利用以下的电化学反应进行发电的装置。燃料极：  (1)空气极：  (2)  燃料极中，所供给的燃料中所含的氢如所述式(1)所示，被分解为氢离子和电子。其中的氢离子在固体高分子电解质膜的内部向空气极移动，电子通过外部电路向空气极移动。另一方面，空气极中，向空气极供给的氧化剂气体中所含的氧与从燃料极移动过来的氢离子及电子反应，如所述式(2)所示，生成水。像这样，由于外部电路中，电子从燃料极向空气极移动，因此就可以输出电能。另外，在燃料极及空气极的外侧设有隔板。在燃料极侧的隔板上设有燃料气体流路，向燃料极供给燃料气体。同样，在空气极侧的隔板上也设有氧化剂气体流路，向空气极供给氧化剂气体。另外，在这些隔板之间，设有用于冷却电极的冷却水的流路。这里，为了使燃料电池在家庭中普及，要求小型、轻量并且输出特性及稳定性高。所以，正在进行对夹隔隔板而层叠了此种燃料电池的燃料电-->池组的研究(专利文献1)。专利文献1中，记载有通过设法在形成于隔板上的流路的平面配置上下工夫而使燃料电池的特性提高的情况。但是，以往的燃料电池组中，从发挥稳定的输出的观点来看，仍有改良的余地。[专利文献1]特开2001-57219号公报
技术实现思路
本专利技术是鉴于所述情况而提出的，其目的在于，提供使燃料电池的输出稳定的技术。本专利技术人从稳定地发挥燃料电池的输出的观点出发进行了深入研究。结果发现如下的现象，即，由于MEA朝向形成于燃料电池的隔板的表面的流路的深度方向突出，因此与流路的延伸方向垂直的截面积的大小在流路之间就有不均。对于该现象，将参照图9～图11进行说明。图9～图11是示意性地表示用2张隔板夹持了MEA的两面的状态的剖面图。图9中，从第一隔板62及第二隔板64的两侧向MEA60施加压力。这里，在第一隔板62中，形成了流路66的区域从压力中被解放出来。所以，形成了流路66的区域中，未对MEA60施加来自图中上方的压力，MEA60向图中上方突出，在流路66中形成MEA的侵占部68。此外，当侵占部68的大小在每个流路66中有不均时，就会在流路66的截面积上产生不均。由于侵占部68的截面积越大，则对于反应气体的供给有效的流路66的截面积就越减少，因此流路阻力增大，反应气体难以流动，从而使反应气体的稳定供给变得困难。这里，专利文献1的以往技术的部分中，如图8所示，记载有如下构成的燃料电池，即，在设于单电池的两面的2片隔板的各自上形成等间隔的流路，流路之间被相面对配置(专利文献1、图8)。但是，本专利技术人的研究的结果是，当像这样2张隔板的流路的间隔相等而流路之间被相面对配置时，由于电极的突出的程度较大，因此容易产生截面积的不均。另一方面，作为以所需的流量分别供给燃料气体及空气的方法，也考虑使2张隔板的流路的间隔不同。但是，当流路的间隔在燃料气体侧和空气侧不同时，通常的设计中，在一方的隔板上形成的流路就会如图10所示，产生与另一方的隔板的流路相面对的情况，如图9所示，产生与另一-->方的隔板的流路以外的区域相面对的情况，及如图11所示，产生与另一方的隔板的流路的一部分相面对的情况。所以，就容易在向覆盖流路的电极上施加的压力中产生不均，从而在电极的突出的程度上产生不均。所以，该情况下，也容易产生截面积的不均。另外，本专利技术人研究的结果发现，如上所示，当在设于隔板上的流路的截面积中产生不均时，就无法向MEA的全面稳定地供给燃料气体或空气，从而妨碍燃料电池的输出的稳定化。所以，本专利技术人为了抑制在流路的截面积中产生不均而进行了研究，完成了本专利技术。根据本专利技术，提供具有如下特征的燃料电池，即，具有包括电解质及配设于该电解质的两面的一对电极的膜电极接合体、夹持所述膜电极接合体的第一隔板及第二隔板，在所述第一隔板上，设有由对于与所述膜电极接合体的接触面呈凹状形成的多个凹部构成的第一流路，在所述第二隔板上，设有由对于与所述膜电极接合体的接触面呈凹状形成的多个凹部构成的第二流路，所述第一隔板的所述凹部夹隔所述膜电极接合体而与所述第二隔板的所述接触面相面对，所述第二隔板的所述凹部夹隔所述膜电极接合体而与所述第一隔板的所述接触面相面对。本专利技术的燃料电池形成膜电极接合体被与之接触设置的第一隔板及第二隔板夹持的构成。此外，是第一隔板的凹部与第二隔板的接触面相面对，第二隔板的凹部与第一隔板的接触面相面对的构成。形成设于第一隔板上的凹部与设于第二隔板上的凹部不相面对的构成。所以，就可以抑制在膜电极接合体向凹部突出的程度中产生不均。这样就可以很好地抑制流路的截面积因膜电极接合体的侵占而产生不均的情况。所以，可以抑制在第一流路及第二流路中移动的流体的流量的不均。由此就可以稳定地运转燃料电池。本专利技术的燃料电池中，构成所述第一流路的多个所述凹部及构成所述第二流路的多个所述凹部可以采用被朝一个方向延伸而相互平行地设置的构成。另外，本专利技术的燃料电池中，所述第一隔板及所述第二隔板也可以分别具有由相互平行的多个凹部构成的直线流路。当流路为直线时，就会因由电极的突出而产生的流路的截面积的不均-->而容易在流路之间在气体供给量上产生偏差。像专利文献1中记述的燃料电池那样，当在流路中存在角部时，由于在角部和直线区域中流路的截面积不同，因此由膜电极接合体侵占而造成的流路的截面积的不均的影响较小。与之相反，在朝向一个方向延伸的直线流路的情况下，由膜电极接合体突出造成的流路的截面积的不均的影响会对在流路中移动的流体的供给量产生显著的影响。根据本专利技术的构成，是第一流路与另一个隔板的流路以外的平面相面对的构成。由此，在流路为直线的情况下，就可以很好地抑制流路的截面积的不均。由此就可以像膜电极接合体的全面稳定地供给流体。这样就可以稳定地发挥燃料电池的输出。本专利技术的燃料电池中，构成所述第一流路的多个所述凹部及构成所述第二流路的多个所述凹部也可以分别具有近似相同的截面形状，分别以一定的间隔形成。通过这样设置，就可以向膜电极接合体的全面稳定地供给所需的量的流体。本专利技术的燃料电池中，可以采用所述第一流路的间隔和所述第二流路的间隔不同的构成。通过这样设置，就可以向位于第一隔板及第二隔板各自一侧的电极分别稳定地供给所需的量的流体。由此就可以使燃料电池的输出特性进一步提高。本专利技术的燃料电池中，构成所述第一流路的所述凹部的深度也可以在构成所述第一流路的所述凹部的宽度以上。通过这样设置，就可以降低第一流路的深度方向的电极的突出的比例。由此就可以很好地抑制由电极突出造成的流路的截面积的减少。这样就可以使燃料电池的输出进一步稳定化。而且，将以上的构成要素的任意的组合或本专利技术的构成要素或表现，在方法、装置之间相互置换了的方案，也作为本专利技术的方式而有效。如上说明所示，根据本专利技术，可以使燃料电池的输出稳定。附图说明图1是示意性地表示实施方式的燃料电池的构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，其特征是，具有：包括电解质及配设于该电解质的两面的一对电极的膜电极接合体、夹持所述膜电极接合体的第一隔板及第二隔板，在所述第一隔板上，设有由对于与所述膜电极接合体的接触面呈凹状形成的多个凹部构成的第一流路， 在所述第二隔板上，设有由对于与所述膜电极接合体的接触面呈凹状形成的多个凹部构成的第二流路，所述第一隔板的所述凹部夹隔所述膜电极接合体而与所述第二隔板的所述接触面相面对，所述第二隔板的所述凹部夹隔所述膜电极接合体而与所述第 一隔板的所述接触面相面对。

【技术特征摘要】
JP 2003-10-29 2003-3695181.一种燃料电池，其特征是，具有：包括电解质及配设于该电解质的两面的一对电极的膜电极接合体、夹持所述膜电极接合体的第一隔板及第二隔板，在所述第一隔板上，设有由对于与所述膜电极接合体的接触面呈凹状形成的多个凹部构成的第一流路，在所述第二隔板上，设有由对于与所述膜电极接合体的接触面呈凹状形成的多个凹部构成的第二流路，所述第一隔板的所述凹部夹隔所述膜电极接合体而与所述第二隔板的所述接触面相面对，所述第二隔板的所述凹部夹隔所述膜电极接合体而与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉本保则，井崎博和，滨田阳，富贺见有吾，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]