[發明專利]燃料電池單元

有效

• 申請號: 201280008288.6
• 申請日: 2012-02-23
• 公開（公告）號: CN103348521A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 屋隆了;影山和弘;阿部光高
• 申請（專利權）人: 日產自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張勁松

技術領域

本發明涉及作為燃料電池的發電元件使用的燃料電池單元，特別是涉及層疊多個而構成燃料電池堆棧的燃料電池單元。

背景技術

作為這種燃料電池單元，例如在專利文獻1中已有記載。記載于專利文獻1的燃料電池單元具備膜電極構造體（MEA：Membrane?Electrode?Assembly）和夾持膜電極構造體的兩個隔板。膜電極構造體將電解質膜用燃料極和空氣極夾持，在其兩面分別具備第一及第二氣體擴散層。

而且，上述的燃料電池單元中，使膜電極構造體的端部向氣體擴散層的外側延伸，并且，在氣體擴散層的外側由設于兩隔板上的彈性墊圈夾持膜電極構造體的端部，由此，防止膜電極構造體的變形及額緣擴散層的錯位。在該專利文獻1的燃料電池單元中，以膜電極構造體為中心，各氣體擴散層、各墊圈及隔板分別對稱地層疊配置。

專利文獻1:（日本）特開2010－108852號公報

但是，在如上所述的燃料電池單元中，由于需要對膜電極構造體的各氣體擴散層分別供給反應用氣體即陰極氣體及陽極氣體，因此，在各氣體擴散層和墊圈之間，反應用氣體的流通區域（擴散器部）是必不可少的。

另一方面，在這種燃料電池單元中，根據燃料電池的運轉情況，在陰極側和陽極側有時會產生氣體的壓差，反應用氣體的流通區域易于受到壓差的影響。與之相對，如現有的燃料電池單元那樣，存在如下問題點：在將膜電極構造體的端部由對稱地層疊配置的墊圈夾持的部分，由于其壓差而膜電極構造體的端部向厚度方向發生變形，此時，由于彎曲應力集中于被墊圈夾持部分的邊緣，因此，難以提高膜電極構造體的耐久性（疲勞壽命）。

發明內容

本發明是鑒于所述的目前的狀況而創立的，其目的在于，提供一種燃料電池單元，其具備周圍具有框架的膜電極構造體和夾持框架及膜電極構造體的兩個隔板，相對于陰極側和陽極側氣體的壓差，能夠提高框架及膜電極構造體的耐久性。

本發明的燃料電池單元具有如下構造：具備周圍具有框架的膜電極構造體和夾持框架及膜電極構造體的兩個隔板，并在框架與各隔板之間形成有使反應用氣體流通的擴散器部，而且，在各擴散器部的周緣部設有氣封部件。

而且，燃料電池單元構成為，陰極側的擴散器部中的氣封部件的擴散器部側的端部位置和陽極側的擴散器部中的氣封部件的擴散器部側的端部位置相互向擴散器部的內外方向偏置。通過上述構成作為用于解決目前課題的方法。

根據本發明的燃料電池單元，在具備周圍具有框架的膜電極構造體和夾持框架及膜電極構造體的兩個隔板的燃料電池單元中，相對于陰極側和陽極側的氣體的壓差，能夠提高框架及膜電極構造體的耐久性（疲勞壽命）。

附圖說明

圖1是說明本發明的燃料電池單元的一實施方式的分解狀態的平面圖；

圖2是圖1所示的燃料電池單元組裝后的平面圖；

圖3是說明將圖1所示的燃料電池單元層疊而構成的燃料電池堆棧的分解立體圖（A）及組裝后的立體圖（B）；

圖4是說明設于陽極側擴散器部的周緣部的氣封部件的平面圖；

圖5是圖4所示的燃料電池單元的擴散器部的剖面圖；

圖6是表示燃料電池單元的其它實施方式的擴散器部的剖面圖；

圖7是表示燃料電池單元的再其它實施方式的擴散器部的剖面圖；

圖8是表示具備燃料電池堆棧的燃料電池系統之一例的說明圖；

圖9是表示圖8所示的燃料電池系統中的陰極側及陽極側的氣體壓力變化的曲線圖。

符號說明

C?????燃料電池單元

D1????陰極側的擴散器部

D2????陽極側的擴散器部

FS????燃料電池堆棧

SL????氣封

1?????框架

2?????膜電極構造體

3A????陰極側隔板

3B????陽極側隔板

11????陰極側的氣封部件

12????陽極側的氣封部件

具體實施方式

圖1及圖2是說明本發明的燃料電池單元的一實施方式的圖。

圖1所示的燃料電池單元C具備在周圍具有框架1的膜電極構造體2和夾持框架1及膜電極構造體2的陰極側及陽極側的隔板3A、3B。框架1形成大致一定厚度的薄板狀，除其邊緣外的大部分比膜電極構造體2的厚度薄。而且，在框架1和兩隔板3A、3B之間具有使反應用氣體流通的各自的流通區域（后述的擴散器部）。此外，為了容易制造，優選框架1為樹脂、隔板3A、3B為金屬。