高分子电解质型燃料电池制造技术

本发明专利技术的高分子电解质型燃料电池具备膜-电极组件（5）和隔板（6A、6B），在隔板（6A、6B）以及气体扩散层（3A、3B）的至少一个主面上形成有多个反应气体流路，多个反应气体流路在将重叠2次的反应气体流路定义为第1反应气体流路，将与电极（4A、4B）的边缘部相重叠并且与该边缘部相重叠的部分的长度大于规定的长度的反应气体流路定义为第2反应气体流路的情况下，第2反应气体流路以在该第2反应气体流路中流通的反应气体的流量小于在第1反应气体流路中流通的反应气体的流量的方式构成，或者，不存在第2反应气体流路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高分子电解质型燃料电池的构造。
技术介绍
高分子电解质型燃料电池(以下称之为PEFC)是一种通过使含有氢的燃料气体与空气等的含有氧的氧化剂气体发生电化学反应从而同时产生电力和热的燃料电池。PEFC的单电池(cell)具备由高分子电解质膜以及一对气体扩散电极(阳极以及阴极)构成的MEA(Membrane一Electrode-Assembly :膜-电极组件)、垫圈、导电性的板状的隔板。而且，PEFC —般是通过层叠多个该单电池、用端板夹持层叠的单电池的两端、并由紧固件紧固该端板和单电池从而形成的。因此，在高分子电解质膜上，在与气体扩散电极的催化剂层的外周相接触的部分附近(以下称之为高分子电解质膜的外周接触部)，施加有比·其它部分大的应力(紧固压)。另外，通过反复进行PEFC的启动 停止动作从而在高分子电解质膜上反复施加拉伸应力和压缩应力，特别是在高分子电解质膜的外周接触部上，这些应力较大地施加，因而存在容易产生该部分的歪斜和龟裂等的损伤的问题。针对这样的问题，众所周知的是在遍及氧极催化剂层或者燃料极催化剂层的边缘内外的状态下设置有加强部件的固体高分子型燃料电池的单电池(例如参照专利文献I)。图21是表示专利文献I所公开的固体高分子型燃料电池的单电池的概略结构的模式图。还有，在图21中省略了一部分。如图21所示，专利文献I所公开的固体高分子型燃料电池的单电池200，在氧极催化剂层202C中的高分子膜201存在侧的相反侧或者燃料极催化剂层203C中的高分子膜201存在侧的相反侧，在遍及氧极催化剂层202C或者燃料极催化剂层203C的边缘内外的状态下设置有可自由弹性变形的加强部件204，205。而且，在专利文献I中，记载了通过加强部件204，205发生弹性变形，从而即使在高分子膜201上反复施加拉伸应力和压缩应力，也可以抑制在高分子膜201的氧极边界膜部分201W和燃料极边界膜部分201W上施加应力，所以防止了在高分子膜201的氧极边界膜部分201W和燃料极边界膜部分201W上产生歪斜和龟裂等的损伤。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利申请公开2003-68318号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，即使是专利文献I所公开的固体高分子型燃料电池的单电池，在高分子膜发生损伤而使电池性能降低的方面，还有改善的余地。本专利技术是为了解决以上所述的问题而完成的专利技术，其目的在于，提供一种能够抑制在高分子电解质膜容易发生劣化的地方上的劣化主要因素并且能够抑制电池性能的下降的高分子电解质型燃料电池以及隔板。解决问题的技术手段本专利技术人等为了解决上述现有技术的问题，反复进行研讨，其结果，发现了以下的点。本专利技术人等在对图21所表示的专利文献I的固体高分子型燃料电池的单电池200进行了耐久试验之后，从单电池200的厚度方向看时，高分子膜201的与加强部件204，205的内侧端部204E，205E相对(重叠)的部分20IP的膜厚比其它部分薄。这暗示了，加强部件204，205的内侧端部204E，205E经由氧极催化剂层202C以及/或者燃料极催化剂层203C而在高分子膜201的部分201P上施加强的应力，所以部分201P的膜厚比其它部分薄，作为 其结果，在部分201P上的反应气体的交叉泄露变多。即，本专利技术人等发现了，在专利文献I所公开的单电池200中，在高分子膜201的部分201P周边会发生反应气体的交叉泄露，并由所交叉泄露的反应气体而在氧极催化剂层202C以及/或者燃料极催化剂层203C的催化剂上生成过氧化氢，高分子膜201被由芬顿(Fenton)反应等产生的自由基(radical)攻击。其结果，高分子膜201发生劣化，从而引起电池性能的下降。而且，本专利技术人等发现了，采用以下所记载的结构在达成上述本专利技术的目的方面是极为有效的，因此想到了本专利技术。S卩，本专利技术所涉及的高分子电解质型燃料电池具备膜-电极组件，具有高分子电解质膜和夹持该高分子电解质膜的一对电极；隔板，被形成为板状且具有导电性；所述电极具有一个主面与所述高分子电解质膜相接触的催化剂层和气体扩散层，且从所述隔板的厚度方向看时，以其外周位于所述高分子电解质膜的外周的内侧的方式形成；所述膜-电极组件被一对所述隔板夹持；所述隔板以在厚度方向上贯通其主面的方式形成有反应气体供给歧管孔和反应气体排出歧管孔，且在与所述电极相接触的一个主面上形成有多个连接于所述反应气体供给歧管孔的沟槽状的第I连接流路和连接于所述反应气体排出歧管孔的沟槽状的第2连接流路；在所述隔板以及所述气体扩散层的至少一个主面上形成有多个一端与所述第I连接流路相连通、另一端与所述第2连接流路相连通的沟槽状的反应气体流路；所述多个反应气体流路被构成为，在将从所述隔板的厚度方向看时、在从其上游端追溯至下游端的情况下、与所述电极的边缘部重叠2次、并且与该边缘部相重叠的部分的长度为规定的长度以下的反应气体流路定义为第I反应气体流路，将在从其上游端追溯至下游端的情况下、与所述电极的边缘部相重叠、并且与该边缘部相重叠的部分的长度大于所述规定的长度的反应气体流路定义为第2发反应气体流路的情况下，所述第2反应气体流路以在该第2反应气体流路中流通的反应气体的流量小于在所述第I反应气体流路中流通的所述反应气体的流量的方式构成，或者，从所述隔板的厚度方向看时，具有包含在从其上游端追溯至下游的情况下最初与所述电极的边缘部相接触的部分的上游流路、包含在从其下游端追溯至上游的情况下最初与所述电极的边缘部相接触的部分的下游流路、以及作为除了所述上游流路和所述下游流路之外的部分的中游流路，所述中游流路与所述电极的边缘部不重叠。如以上所述，在高分子电解质型燃料电池中，从隔板的厚度方向看时，在高分子电解质膜的与电极边缘部(特别是催化剂层边缘部)相对的部分上施加强的应力，从而使高分子电解质膜的该部分发生破裂，从而反应气体的交叉泄露量增加，并由反应副生成物即过氧化氢而生成自由基。于是，可以认为由于所生成的自由基攻击高分子电解质膜而使高分子电解质膜发生损伤并劣化，从而燃料电池的性能发生下降。因此，在本专利技术所涉及的高分子电解质型燃料电池中，从隔板的厚度方向看时，通过以减小在形成于隔板的与电极边缘部相重叠的部分上的第2反应气体流路中流通的反应气体的流量的方式，或者通过以不在隔板的与电极边缘相重叠的部分上形成反应气体流路的方式，从而能够减小提供给电极边缘部的反应气体的流量。由此，能够减少成为过氧化氢的原料的反应气体的交叉泄露量，并降低了由过氧化氢生成自由基。因此，在本专利技术所涉及的高分子电解质型燃料电池中，能够提高高分子电解质膜的耐久性，并且能够抑制电池性能的降低。另外，在本专利技术所涉及的高分子电解质型燃料电池中，所述第I反应气体流路也可以以在该第I反应气体流路中流通的所述反应气体的流体阻力大于在所述第2反应气体流路中流通的所述反应气体的流体阻力的方式构成。如以上所述，在本专利技术所涉及的高分子电解质型燃料电池中，因为多个反应气体流路(与第I反应气体流路以及第2反应气体流路一起)连接于反应气体供给歧管孔以及反应气体排出歧管孔，所以第I反应气体流路和第2反应气体流路的压力损失相同。然而，本专利技术所涉及的高分子电解质型燃料电池因为以第I反应气体流路的在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹口伸介，冈西岳太，辻庸一郎，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：