[發(fā)明專利]燃料電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380074943.2
• 申請(qǐng)日: 2013-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN105051958B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 中島真人;久米井秀之;佐藤博道
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M8/0258
• 分類號(hào): H01M8/0258;H01M8/1004;H01M4/86;H01M8/04089
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 高培培,車文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池。

背景技術(shù)

作為燃料電池，已知有具備在兩個(gè)電極(陽極電極及陰極電極)之間接合電解質(zhì)膜而成的膜電極接合體(MEA：Membrane Electrode Assembly)的結(jié)構(gòu)。在這樣的燃料電池中，提出了將由隔斷反應(yīng)氣體(燃料氣體及氧化氣體)的材質(zhì)構(gòu)成的板狀構(gòu)件(屏蔽件、密封板)層疊在MEA的電極的表面的一部分上的方案(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-123949號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

在專利文獻(xiàn)1的燃料電池中，由于向?qū)盈B有板狀構(gòu)件的電極的部位的反應(yīng)氣體的供給被抑制，所以存在與該部位相鄰的電解質(zhì)膜發(fā)生縮減(膜縮減)的課題。例如，在陰極電極的一部分上層疊有板狀構(gòu)件的MEA中，在向陰極電極的氧化氣體的供給由板狀構(gòu)件局部地抑制的狀態(tài)下向位于其相反側(cè)的陽極電極充分供給燃料氣體的情況下，在層疊有板狀構(gòu)件的陰極電極的部位，由于過氧化氫而氧濃度下降，因此陰極電極的電極電位局部下降。由此，在層疊有板狀構(gòu)件的陰極電極的部位，發(fā)電中的過氧化氫的產(chǎn)生量相比其他的部位增多，因此使電解質(zhì)膜劣化的羥基自由基(OH自由基)的產(chǎn)生量也增多。其結(jié)果是，與層疊有板狀構(gòu)件的陰極電極的部位相鄰的電解質(zhì)膜發(fā)生膜縮減。而且，在向陽極電極的燃料氣體的供給由板狀構(gòu)件抑制的狀態(tài)下向位于其相反側(cè)的陰極電極充分地供給氧化氣體的情況下，也會(huì)發(fā)生電解質(zhì)膜的膜縮減。

因此，在向MEA局部層疊板狀構(gòu)件的燃料電池中，期望一種能夠提高耐久性的技術(shù)。此外，在燃料電池中，期望發(fā)電性能的提高、低成本化、省資源化、制造的容易化、使用容易度的提高等。

用于解決課題的手段

本發(fā)明為了解決上述的課題的至少一部分而作出，可以作為以下的方式來實(shí)現(xiàn)。

(1)根據(jù)本發(fā)明的一方式，提供一種燃料電池。該燃料電池具備：膜電極接合體，在陽極電極與陰極電極之間接合電解質(zhì)膜而成；流路形成構(gòu)件，形成與所述陽極電極和所述陰極電極中的一方的電極相鄰的流路，該流路使反應(yīng)氣體向所述一方的電極流動(dòng)；及板狀構(gòu)件，由隔斷所述反應(yīng)氣體的材質(zhì)構(gòu)成，層疊于所述一方的電極的所述流路側(cè)的表面的一部分，與所述流路相鄰，所述板狀構(gòu)件在如下的部位具有使所述反應(yīng)氣體透過的結(jié)構(gòu)即氣體透過結(jié)構(gòu)：在將所述板狀構(gòu)件向所述一方的電極層疊的方向上存在所述陽極電極和所述陰極電極的部位。根據(jù)該方式，能夠通過氣體透過結(jié)構(gòu)向一方的電極的層疊有板狀構(gòu)件的部分供給反應(yīng)氣體。因此，能夠防止以由板狀構(gòu)件導(dǎo)致的反應(yīng)氣體的供給不足為起因的電解質(zhì)膜的膜縮減。其結(jié)果是，能夠提高燃料電池的耐久性。

(2)在上述方式的燃料電池中，可以的是，所述陽極電極和所述陰極電極中的第一電極的周緣位于比所述陽極電極和所述陰極電極中的不同于所述第一電極的第二電極的周緣靠?jī)?nèi)側(cè)處。根據(jù)該方式，能夠提高陽極電極的周緣的大小與陰極電極的周緣的大小不同的燃料電池的耐久性。

(3)上述方式的燃料電池可以還具備密封構(gòu)件，該密封構(gòu)件與所述膜電極接合體及所述板狀構(gòu)件一體地成形，對(duì)所述膜電極接合體的外周進(jìn)行密封。根據(jù)該方式，能夠提高具備密封構(gòu)件的燃料電池的耐久性。

(4)在上述方式的燃料電池中，可以的是，所述流路形成構(gòu)件包括多孔體，該多孔體形成連續(xù)氣孔作為所述流路，與所述一方的電極及所述板狀構(gòu)件相鄰。根據(jù)該方式，能夠提高具備多孔體的燃料電池的耐久性。

(5)在上述方式的燃料電池中，可以的是，所述氣體透過結(jié)構(gòu)是形成狹縫、貫通孔、網(wǎng)眼、連續(xù)氣孔中的至少一種的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該方式，能夠容易地實(shí)現(xiàn)氣體透過結(jié)構(gòu)。

(6)上述方式的燃料電池可以還具備：導(dǎo)入口，向所述流路導(dǎo)入所述反應(yīng)氣體；及導(dǎo)出口，從所述流路導(dǎo)出所述反應(yīng)氣體，所述板狀構(gòu)件與如下的區(qū)域中的至少一方的區(qū)域相鄰：所述流路中的與所述導(dǎo)入口相連的區(qū)域和所述流路中的與所述導(dǎo)出口相連的區(qū)域。根據(jù)該方式，通過板狀構(gòu)件能夠防止流路的閉塞引起的反應(yīng)氣體的流量下降，并通過氣體透過結(jié)構(gòu)能夠防止以由板狀構(gòu)件導(dǎo)致的反應(yīng)氣體的供給不足為起因的電解質(zhì)膜的膜縮減。

(7)在上述方式的燃料電池中，可以的是，所述陽極電極包括：陽極催化劑層，層疊于所述電解質(zhì)膜；及陽極擴(kuò)散層，層疊于所述陽極催化劑層，所述陰極電極包括：陰極催化劑層，層疊于所述電解質(zhì)膜；及陰極擴(kuò)散層，層疊于所述陰極催化劑層。根據(jù)該方式，能夠提高具有包括催化劑層和擴(kuò)散層的電極結(jié)構(gòu)的燃料電池的耐久性。