[發明專利]燃料電池

有效

• 申請號: 201080065069.2
• 申請日: 2010-03-02
• 公開（公告）號: CN102782917A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 林友和
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;楊光軍

技術領域

本發明涉及燃料電池，特別涉及在發電體層與分隔件之間具備氣體流路層的燃料電池。

背景技術

燃料電池例如固體高分子型燃料電池，通過分別向夾著電解質膜配置的一對電極（正極和負極）供給反應氣體（燃料氣體及氧化氣體）來引起電化學反應，將物質所具有的化學能直接轉換為電能。

以往，已知有一種技術，在燃料電池中，通過在包含電解質膜和一對電極的發電體層與分隔件之間設置使用膨脹金屬（金屬板條）而形成的氣體流路層，提高反應氣體的擴散性，并提高燃料電池的發電效率。

發明內容

發明所要解決的問題

但是，在上述現有技術中，沒有充分考慮伴隨發電而生成的生成水對燃料電池的性能產生的影響，燃料電池的性能存在提高的余地。

再有，這樣的問題不限于具備使用膨脹金屬所形成的氣體流路層的固體高分子型燃料電池，在發電體層與分隔件之間具備具有反應氣體流路的氣體流路層的燃料電池中通常是共有的問題。

本發明為解決上述問題而研制的，其目的是提高在發電體層與分隔件之間具備氣體流路層的燃料電池的性能。

用于解決問題的技術方案

為了解決上述問題的至少一部分，本發明可作為以下的方式或應用例來實現。

（應用例1）一種燃料電池，其中，具備：

發電體層，其包括電解質膜、配置于所述電解質膜的一側的正極和配置于所述電解質膜的另一側的負極；

一對分隔件，其配置成在其間夾著所述發電體層；和

氣體流路層，其配置于所述發電體層與所述一對分隔件的至少一方之間，

所述氣體流路層具有以下結構：向所述分隔件側凸的第一凸部與向所述發電體層側凸的第二凸部沿第一方向交替地排列成的波形截面的多個波形元件，沿與所述層疊方向和所述第一方向大體正交的第二方向排列，使得一個所述波形元件中的所述第一凸部的頂面的至少一部分與相鄰的所述波形元件中的所述第二凸部的底面的至少一部分形成一體的面，且在所述波形元件間形成多個貫通孔，

構成所述氣體流路層的多個所述波形元件，包括配置成與相鄰的所述波形元件相比所述第一凸部及所述第二凸部的位置向所述第一方向的正側偏離的所述波形元件，和配置成與相鄰的所述波形元件相比所述第一凸部及所述第二凸部的位置向所述第一方向的負側偏離的所述波形元件，

沿所述第二凸部的位置在所述氣體流路層的所述分隔件側形成的第一反應氣體流路的體積，比沿所述第一凸部的位置在所述氣體流路層的所述發電體層側形成且通過所述貫通孔與所述第一反應氣體流路連通的第二反應氣體流路的體積小。

在該燃料電池中，沿第二凸部的位置在氣體流路層的分隔件側形成的第一反應氣體流路的體積比沿第一凸部的位置在氣體流路層的發電體層側形成的第二反應氣體流路的體積小，因此從發電體層流入氣體流路層的第二氣體流路的生成水經貫通孔被引入第一反應氣體流路內，通過第一反應氣體流路而高效地排出。因此，在該燃料電池中，可促進生成水從發電體層排出，且可抑制生成水所導致的濃度過電壓的增加而提高輸出。此外，在該燃料電池中，在氣體流路層中促進水與反應氣體的分離，因此可抑制因生成水的存在所導致的氣體流路層的壓力損失的增加，因此可抑制單元間的反應氣體的分配不均而抑制單元間的單元電壓不均。此外，在該燃料電池中，構成氣體流路層的多個波形元件包括配置成與相鄰的波形元件相比第一凸部以及第二凸部的位置向第一方向的正側偏離的波形元件和配置成向第一方向的負側偏離的波形元件這兩者，因此第一以及第二反應氣體流路成為向左右蜿蜒的形狀，所以可提高反應氣體的擴散性而提高發電效率。因此，在該燃料電池中，可提高在發電體層與分隔件之間具備氣體流路層的燃料電池的性能。

（應用例2）應用例1所述的燃料電池，其中，在所述多個波形元件中，所述第二凸部的沿所述第一方向的寬度比所述第一凸部的沿所述第一方向的寬度小。

在該燃料電池中，可使沿第二凸部的位置在氣體流路層的分隔件側形成的第一反應氣體流路的體積比沿第一凸部的位置在氣體流路層的發電體層側形成的第二反應氣體流路的體積小。

（應用例3）應用例1或應用例2所述的燃料電池，其中，在所述多個波形元件中，在所述第二凸部的與所述發電體層的表面接觸的部分形成有與所述發電體層的表面平行的平坦部。