[發(fā)明專利]燃料電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180071230.1
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN103563144A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岡部裕樹
• 申請（專利權(quán)）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(wù)所 11247
• 代理人: 段承恩;楊光軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池。

背景技術(shù)

燃料電池具有在電解質(zhì)膜的一個面配置陽極且在另一個面配置陰極而成的膜電極接合體，將用氣體流路層和隔板夾持了該膜電極接合體的單元電池層疊多個從而形成燃料電池堆。在陽極，被供給含有氫的燃料氣體，通過下式（1）所示的電化學(xué)反應(yīng)而由燃料氣體生成質(zhì)子。所生成的質(zhì)子通過電解質(zhì)膜向陰極移動。在另一方陰極，被供給含有氧的氧化劑氣體，與從陽極移動來的質(zhì)子反應(yīng)，通過下式（2）所示的電化學(xué)反應(yīng)而生成水。利用在這一對電極結(jié)構(gòu)體的電解質(zhì)膜側(cè)的表面產(chǎn)生的電化學(xué)反應(yīng)來從電極獲取電能。

陽極反應(yīng)：H₂→2H⁺+2e^-···（1）

陰極反應(yīng)：2H⁺+2e^-+（1/2）O₂→H₂O···（2）

向電極供給的燃料氣體及氧化劑氣體，通過在隔板的氣體擴散層側(cè)表面形成的燃料氣體流路及氧化劑氣體流路，但該燃料氣體流路及氧化劑氣體流路由凹凸形狀所形成的溝槽構(gòu)成。凹凸形狀的溝槽在隔板的表背面一體地形成，一個面被用作為燃料氣體流路及氧化劑氣體流路，另一個面被用作為冷卻水流路。具體而言，在陽極（負極）側(cè)隔板，燃料氣體通過氣體擴散層側(cè)的凹凸部，冷卻水通過與氣體擴散層相反側(cè)的凹凸部。另外，在陰極（正極）側(cè)隔板，氧化劑氣體通過氣體擴散層側(cè)的凹凸部，冷卻水通過與氣體擴散層相反側(cè)的凹凸部。

在專利文獻1中公開了以下內(nèi)容：燃料氣體流路及氧化劑氣體流路（以下統(tǒng)稱為氣體流路）經(jīng)由在隔板外周形成的歧管和氣體導(dǎo)出導(dǎo)入部而連接，在氣體導(dǎo)出導(dǎo)入部實施了圓形形狀的壓花加工。該壓花加工以燃料氣體和氧化劑氣體（以下統(tǒng)稱為反應(yīng)氣體）的整流為目的，能良好地確保歧管和氣體流路之間的配流性。

然而，燃料電池的性能很大地取決于隔板的電阻值和反應(yīng)氣體流動性。因此，要求降低隔板與氣體擴散層的接觸電阻以及降低隔板中的反應(yīng)氣體的壓力損失。在將專利文獻1記載的實施了壓花加工的隔板與氣體擴散層、膜電極接合體層疊了的情況下，隔板在壓花部與相鄰的氣體擴散層接觸，反應(yīng)氣體在隔板的壓花部以外的區(qū)域流動。因此，為了使氣體擴散層與隔板的接觸電阻良好，希望增大壓花部與氣體擴散層的接觸面積，但另一方面，為了獲得良好的氣體流動性、抑制氣體壓力的損失，為了確保氣體流路，希望減小壓花部的面積。即，氣體導(dǎo)出導(dǎo)入部的接觸電阻和氣體壓力處于表背（平衡）關(guān)系，要求可兼顧這兩者的氣體導(dǎo)出導(dǎo)入部、壓花部的設(shè)計。

在先技術(shù)文獻

專利文獻1：日本特開2007-73192號公報

發(fā)明內(nèi)容

然而，在專利文獻1記載的圓形形狀的壓花部中，在增加壓花部和氣體擴散層的接觸面積的情況下，在減小接觸電阻的同時，在反應(yīng)氣體的流動方向上反應(yīng)氣體和壓花部的碰撞面積增大。即、反應(yīng)氣體的壓力損失增大，流動性下降，有可能導(dǎo)致發(fā)電性能的下降。因此，在燃料電池隔板的氣體導(dǎo)出導(dǎo)入部中，需要兼顧接觸電阻的減小和反應(yīng)氣體的壓力損失的抑制的氣體導(dǎo)出導(dǎo)入部、壓花部的設(shè)計。另外，在壓制隔板中，反應(yīng)氣體及冷卻水在隔板的表背流動，因此希望在兩面能減小接觸面積及流體壓力損失的隔板結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是提供能在壓制隔板中實現(xiàn)接觸電阻的減小和流體的壓力損失的抑制，提高燃料電池的發(fā)電性能的燃料電池。

本發(fā)明為一種燃料電池，其特征在于，配置有：夾持膜電極接合體的一對氣體擴散層；和夾持所述一對氣體擴散層的隔板，在所述隔板的氣體擴散層側(cè)的面上具備凹凸形狀的氣體流路，所述氣體流路通過氣體導(dǎo)入部和氣體導(dǎo)出部與氣體歧管連接，將所述氣體導(dǎo)入部和所述氣體歧管連通的第1連通部的連通寬度與將所述氣體導(dǎo)入部和所述氣體流路連通的第2連通部的連通寬度之間、以及將所述氣體導(dǎo)出部和所述氣體歧管連通的第1連通部的連通寬度與將所述氣體導(dǎo)出部和所述氣體流路連通的第2連通部的連通寬度之間的至少任一方不同，所述氣體導(dǎo)入部和所述氣體導(dǎo)出部中的至少任一方具備向隔板的氣體擴散層側(cè)突出的平面形狀為橢圓形的壓花部，所述壓花部使所述橢圓形的長軸方向從將所述第1連通部的一端和所述第2連通部的一端彼此連接的直線軸向?qū)⑺龅?連通部的另一端和所述第2連通部的另一端彼此連接的直線軸側(cè)傾斜而配置。