[發明專利]燃料電池

無效

• 申請號: 200780032743.5
• 申請日: 2007-08-31
• 公開（公告）號: CN101512802A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 青山智
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/94
• 分類號: H01M4/94;H01M4/92;H01M4/12;H01M4/86
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 蔡勝有;王春偉

技術領域

本發明一般涉及燃料電池。

背景技術

通常，燃料電池是從燃料即氫和氧獲得電能的裝置。因為燃料電池在環境方面優異并可獲得高的能量效率，所以正廣泛地開發燃料電池作為能量供給裝置。

存在包括固體電解質的一些類型的燃料電池，例如聚合物電解質燃料電池、固體氧化物燃料電池和氫滲透膜燃料電池(HMFC)。在此，氫滲透膜燃料電池具有可滲透氫的致密膜。可滲透氫的致密膜由具有氫滲透性的金屬構成，并且作為陽極。氫滲透膜燃料電池具有其中具有質子導電性的電解質沉積在可滲透氫的膜上的結構。一些供給到可滲透氫的膜的氫通過催化劑反應轉化成質子。質子在具有質子導電性的電解質中傳導，與在陰極供給的氧反應，并且由此產生電力，如在專利文獻1中公開的。

專利文獻1：日本專利申請公開No.2004-146337

發明內容

然而，對于專利文獻1中公開的技術，存在如下情形：因為可滲透氫的膜在氫滲透膜燃料電池運行期間變形，所以可滲透氫的膜與電解質層界面分離。

本發明的一個目的是提供防止在可滲透氫的膜和電解質層之間發生界面分離的燃料電池。

根據本發明的燃料電池包括可滲透氫的金屬基底和電解質層。所述可滲透氫的金屬基底作為陽極。所述電解質層設置在所述可滲透氫的金屬基底上并具有質子導電性。所述可滲透氫的金屬基底的至少一部分由其再結晶溫度高于指定溫度的金屬構成。

利用根據本發明的燃料電池，因為所述可滲透氫的金屬基底的再結晶溫度高于指定溫度，所以抑制了所述可滲透氫的金屬基底的變形，即使燃料電池的溫度升高也是如此。這抑制了所述可滲透氫的金屬基底和所述電解質層之間的分離。或者，抑制了所述電解質層中的開裂。

所述指定溫度可以是純鈀的再結晶溫度。在該情況下，與使用純鈀作為可滲透氫的金屬基底的情形相比，更好地抑制了可滲透氫的金屬基底的變形。所述指定溫度可以是燃料電池的工作溫度的最高值。在該情況下，在燃料電池的運行中抑制了燃料電池的變形。

所述指定溫度可以是在所述燃料電池的制造過程和操作過程中，在所述可滲透氫的金屬基底與所述電解質層接觸的情況下所述可滲透氫的金屬基底經受的最高溫度。在該情況下，在所述燃料電池的制造過程和操作過程中抑制了可滲透氫的金屬基底的變形。所述電解質層可以利用涂覆方法形成，所述指定溫度可以是所述電解質層的涂覆溫度。在該情況下，當形成電解質層時，抑制了可滲透氫的金屬基底的變形。

其再結晶溫度高于所述指定溫度的所述金屬可以是貴金屬。在該情況下，抑制了因所述可滲透氫的金屬基底的氧化引起的分離。所述指定溫度可以是550攝氏度。

其再結晶溫度高于所述指定溫度的所述金屬的氫膨脹系數可以小于指定值。在該情況下，抑制了可滲透氫的金屬基底的變形，即使該可滲透氫的金屬基底暴露于氫氣氛也是如此。其再結晶溫度高于所述指定溫度的所述金屬可以是Pd合金，所述指定值可以是純Pd的氫膨脹系數。在該情況下，與使用純鈀作為可滲透氫的金屬基底的情形相比，更好地抑制了可滲透氫的金屬基底的變形。

其再結晶溫度高于所述指定溫度的所述金屬可以是PdPt基合金或PdAuRh基合金。其再結晶溫度高于所述指定溫度的所述金屬可以至少設置在所述可滲透氫的金屬基底的所述電解質層一側的表面上。在該情況下，抑制了在所述可滲透氫的金屬基底的所述電解質層一側的表面的變形。有效地抑制了可滲透氫的金屬基底和電解質層之間的分離。

發明效果

根據本發明，抑制了可滲透氫的金屬基底和電解質層之間的界面分離。

附圖說明

圖1示出根據本發明一個實施方案的燃料電池的橫截面示意圖；

圖2示出可滲透氫的金屬基底的再結晶溫度和泄漏的氫量之間的關系；以及

圖3示出可滲透氫的金屬基底的氫膨脹系數和泄漏的氫量之間的關系。

具體實施方式

現在將描述實施本發明的最佳方式。

(實施方案)

圖1示出根據本發明一個實施方案的燃料電池100的橫截面示意圖。在該實施方案中，使用氫滲透膜燃料電池作為燃料電池。如圖1所示，燃料電池100具有隔離器(隔板)1和9、集電器2和8、增強基底3、可滲透氫的金屬基底4、中間層5、電解質層6和陰極7。在該實施方案中，為簡化起見，描述了圖1所示的單電池。在實際的燃料電池中，可以堆疊多個單電池。