[發明專利]燃料電池

無效

• 申請號: 200680044038.2
• 申請日: 2006-11-27
• 公開（公告）號: CN101313433A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 矢嶋亨;根岸信保;長谷部裕之;川村公一
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 馮雅

技術領域

本發明涉及燃料電池，特別涉及小型的被動(passive)型燃料電池。

背景技術

以往的燃料電池在未進行發電時，即，燃料極的陽極催化劑層中未進行燃料的氧化反應時，氣化的液體燃料透過陽極催化劑層及作為質子傳導性膜的電解質膜到達空氣極的陰極催化劑層。由于在陰極催化劑層也發生燃料的氧化反應，因而到達陰極催化劑層的氣化燃料的一部分被氧化反應消耗，同時因氧化劑氣體的還原反應而生成水。此外，在上述燃料的氧化反應中未消耗盡而透過了陰極催化劑層的氣化燃料透過陰極氣體擴散層及保濕層最終被釋放入外氣。這樣以往的燃料電池未進行發電時液體燃料也會氣化，液體燃料罐內的液體燃料慢慢減少。

此外，如果液體燃料罐內的液體燃料完全氣化，一點也沒有氣化燃料供至膜電極接合體，則不發生上述氧化反應和還原反應，因此未生成水，膜電極接合體中包含的水透過保濕層等最終被釋放入外氣。包含于膜電極接合體中的水的量如果減少，則再次進行發電反應時陽極催化劑層中的氧化反應很難進行。此外，如果水的量減少，則電解質膜、陽極催化劑層及陰極催化劑層中的質子的傳導性下降。這些都是導致燃料電池的輸出下降的原因。

為了抑制這種非發電時的液體燃料的減少或水的減少所導致的輸出下降，例如專利文獻1中揭示了具備帶吸氣口及排氣口的向空氣極供給氧化劑的氧化劑流路和調整該吸氣口或排氣口的開口程度的開口調整部的燃料電池。

上述以往的具備氧化劑流路和開口調整部的燃料電池中，在被開口調整部分割的氧化劑流路的一部分存在很多具有規定體積的空間。具備該構成的以往的燃料電池即使停止發電，液體燃料或水的氣化也會持續進行直至氣化燃料或膜電極接合體所包含的水氣化而得的水蒸氣充滿該空間為止。因此，抑制因液體燃料的減少或膜電極接合體中的水的減少而造成的輸出下降的效果不充分。

此外，存在于該空間中的氧化劑(例如，空氣中的氧)在陰極催化劑層中因與透過來的氣化燃料反應而消耗。因此，該空間中的氧化劑濃度慢慢下降，再次進行發電時，向陰極催化劑層供給的是氧化劑濃度低的氣體。這樣再次發電后由于無法馬上供給燃料電池以足夠量的氧化劑，因此存在不能夠獲得規定的燃料電池輸出的問題。

另外，如果是氧化劑流路內具備利用送氣風扇、鼓風機等強制地使氧化劑流通的單元的所謂的主動型燃料電池，則濃度從上述氧化劑濃度低的狀態上升得比較快，藉此燃料電池的輸出的恢復也較快。但是，如果具有該使氧化劑流通的單元，則裝置整體的體積和重量變大，且為了驅動使氧化劑流通的單元要消耗部分燃料電池的輸出，因此從結構上看并不理想。

因此，作為小型便攜式設備等的電源，主要采用不具備強制地使氧化劑流通的單元而是通過來自外氣的自然擴散供給作為氧化劑的氧的所謂的被動(自呼吸)型燃料電池。但是，該被動型燃料電池中，存在于上述空間內的氧化劑濃度低的氣體達到燃料電池的發電所要求的足夠的氧化劑濃度需要長時間。

如上所述，在陰極催化劑層和開口調整部之間具有體積較大的空間的以往的燃料電池的構成，特別是被動型燃料電池不利于抑制非發電時的燃料的消耗，且不利于再次發電時輸出的快速提高。

專利文獻1：日本專利特開2005-116185號公報

發明的揭示

因此，本發明的目的是提供可抑制非發電時的燃料向外氣的漏出、且再次發電時能夠使電池輸出快速提高的燃料電池。

本發明的形態之一的燃料電池的特征在于，具備由燃料極、空氣極及被所述燃料極和所述空氣極夾持的電解質膜構成的膜電極接合體和被層疊配設于所述空氣極側、可阻斷向所述空氣極供給的氧化劑氣體的氧化劑氣體阻斷單元。

本發明的另一形態的燃料電池的特征在于，具備由燃料極、空氣極及被所述燃料極和所述空氣極夾持的電解質膜構成的膜電極接合體，分別被配設于所述燃料極及所述空氣極的表面的導電層，收納液體燃料的燃料罐，被配設于所述燃料罐和所述燃料極側的導電層之間、使所述液體燃料的氣化成分通過所述燃料極側的氣液分離層，以及被層疊配設于所述空氣極側的導電層、可阻斷向所述空氣極供給的氧化劑氣體的氧化劑氣體阻斷單元。

附圖的簡單說明

圖1是模式地表示本發明的實施方式之一的燃料電池的截面的圖。

圖2是表示氧化劑氣體阻斷單元的構成的分解立體圖。

圖3是表示氧化劑氣體阻斷單元的另一構成的分解立體圖。

圖4是表示氧化劑氣體阻斷單元的又一構成的分解立體圖。

圖5是模式地表示比較例3的燃料電池的截面的圖。

圖6是表示燃料電池的功率密度的經時變化的結果的圖。