[發明專利]燃料電池和燃料電池組

無效

• 申請號: 200680049820.3
• 申請日: 2006-12-11
• 公開（公告）號: CN101351919A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 團功司
• 申請（專利權）人: 本田技研工業株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/02;H01M8/12;H01M8/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 黨曉林

技術領域

本發明涉及一種通過堆疊電解質電極組件和隔板而形成的燃料電池。該電解質電極組件包括陽極、陰極和插設在陽極與陰極之間的電解質。另外，本發明涉及一種通過堆疊多個燃料電池形成的燃料電池組。

背景技術

通常，具有無密封件(無密封)結構的固體氧化物燃料電池(SOFC)采用由諸如穩定氧化鋯的離子導電固體氧化物構成的電解質。電解質插設在陽極和陰極之間以形成電解質電極組件。電解質電極組件插設在隔板(雙極板)之間。在使用中，將預定數量的電解質電極組件和隔板堆疊在一起以形成燃料電池組。

燃料電池的工作溫度較高，大約為800℃。因此，在將其中含有未消耗的反應氣體的反應后的燃料氣體(下文也稱為廢氣)排到燃料電池組周圍的區域并與含氧氣體混合以引起燃燒時，燃料電池組的溫度局部變高。在這些情況下，燃料電池的耐用性降低，并且燃料電池組不能穩定地工作。另外，由于燃燒后的排氣的溫度高于工作溫度，所以在發電反應之前供應到燃料電池組的含氧氣體與排氣之間的溫差變得過大。因此，在燃料電池組內產生明顯不均勻的溫度分布，從而不合期望地降低了發電性能。

在這方面，公知一種如日本特開專利公報No.2005-85520所公開的固體氧化物燃料電池。如圖23所示，該燃料電池通過堆疊發電電池1、燃料電極集電器2、空氣電極集電器3以及隔板4a、4b而形成。發電電池1包括燃料電極層1b、空氣電極層1c和插設在燃料電極層1b與空氣電極層1c之間的固體電解質層1a。燃料電極集電器2設置在燃料電極層1b的外側，空氣電極集電器3設置在空氣電極層1c的外側。

隔板4a包括燃料氣體通道5，燃料氣體通道5用于從面向燃料電極集電器2的隔板4a的表面的大致中心部分供應燃料氣體。隔板4b具有含氧氣體通道6，含氧氣體通道6用于從面向空氣電極集電器3的隔板4b供應含氧氣體。

雖然未示出，但一環形金屬蓋覆蓋了圓形多孔金屬體的外周部，其中在該蓋的整個側部上設有大量的排氣孔7。

在該結構中，氣體從燃料電極集電器2的外周部僅通過排氣孔7排出。從而，燃料氣體擴散到多孔金屬體中并且未從燃料電極集電器2的整個外周部逸出。根據該公開，抑制了在發電期間沒有使用并從外周部排出的燃料氣體的量，從而可以防止空氣朝向燃料電極反向擴散。

然而，在以上傳統技術中，隔板4a堆疊在燃料電極集電器2上，借此從排氣孔7排出的排氣在隔板4a附近燃燒，從而排氣的溫度變得非常高。因而，在供應含氧氣體的入口附近的區域與排出排氣的出口附近的區域之間的溫差變大。因此，在隔板4a中產生明顯不均勻的溫度分布，從而不合期望地降低了發電性能。

發明內容

為了處理并解決上述問題，本發明的目的在于提供結構簡單的燃料電池和燃料電池組，其中可以可靠地防止排氣溫度的過度升高，防止燃料電池組中不均勻的溫度分布，并且有效地防止對電解質電極組件和隔板的損壞，從而提高發電性能。

本發明涉及一種通過堆疊電解質電極組件和隔板而形成的燃料電池。該電解質電極組件包括陽極、陰極和插設在所述陽極和陰極之間的電解質。在所述隔板的一個表面上形成用于沿著所述陽極的表面供應燃料氣體的燃料氣體通道，并且在所述隔板的另一個表面上形成用于沿著所述陰極的表面供應含氧氣體的含氧氣體通道。在所述隔板的一個表面或另一個表面上設置燃料氣體供應通道。該燃料氣體供應通道連接到用作燃料氣體在消耗之前的通路并沿堆疊方向延伸的燃料氣體供應單元，并連接到用于將燃料氣體供應到所述燃料氣體通道的燃料氣體入口。含氧氣體供應單元用作含氧氣體在消耗之前的通路并沿堆疊方向延伸，從而將含氧氣體供應到所述含氧氣體通道。

所述燃料氣體通道具有位于與所述電解質電極組件的外周部對應的位置處的終點，其中所述燃料氣體通道的該終點連接到燃料氣體排放通道，該燃料氣體排放通道使在所述電解質電極組件中消耗的燃料氣體從與該電解質電極組件的外周向外隔開的位置逸出到所述含氧氣體供應單元。

優選的是，所述燃料氣體通道包括設置在所述隔板的一個表面上的通道單元，其中該通道單元從所述燃料氣體入口連接到所述燃料氣體排放通道。

優選的是，所述燃料氣體排放通道由一通孔形成，該通孔延伸穿過所述隔板，并且在該隔板的另一表面上設置排放槽。該排放槽連接到所述通孔，從所述電解質電極組件向外延伸，并朝向所述含氧氣體供應單元開口。

另外優選的是，所述燃料氣體排放通道由設置在所述隔板的一個表面上的排放槽形成，該排放槽連接到所述燃料氣體通道的終點和所述含氧氣體供應單元。在所述隔板的一個表面上設置蓋部件以覆蓋所述排放槽。